【正文】 ? ? ???? ? ?? ?? ? ?? ? ? ? ?第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 相位鑒頻器 經(jīng)低通濾波器后，輸出電壓 為： )(tuo11( ) c o s [ ( ) ] s in ( )2 2 2o i m r i m ru t k U U t k U U t???? ? ?可見：乘積型鑒相器具有正弦形鑒相特性。 1uop ff ?AMFMFM ??)(tf?f o )(tf?1umf? fp 利用失調(diào)回路中幅頻特性曲線的傾斜部分來實(shí)現(xiàn)鑒頻 ， 解調(diào)后失真較大 ， 是一種原始類型的鑒頻器 ，現(xiàn)在已很少采用 ， 但它對(duì)理解振幅鑒頻器對(duì) FM波的解調(diào)有很直觀的意義 。 顯然希望 SD值應(yīng)盡可能的大 。 fo Δ f uo(t) Bm Δ f(t) uo(t) )()()( ttukt ofo ???? ????? ?或： )()(2)( tfftukftf ofo ????? ??由調(diào)頻信號(hào)的特征： )(2)( tuktf f ??? ?所以： 表明：要實(shí)現(xiàn)無失真鑒頻，要求鑒頻器的輸出電壓與頻偏成線性關(guān)系，上圖為典型鑒頻特性曲線。 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 鑒頻方法及其實(shí)現(xiàn)模型 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 鑒頻方法及其實(shí)現(xiàn)模型 能全面描述鑒頻器主要特性的是鑒頻特性曲線。也可將調(diào)頻脈沖序列通過脈沖計(jì)數(shù)器，直接得到反映瞬時(shí)頻率變化的解調(diào)電壓。它是將輸入 FM信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與 FM信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓 ， 它與輸入的 FM信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器 ， 相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后 ，便可還原出原調(diào)制信號(hào) 。 把這種鑒頻器稱為相位鑒頻器 。 把這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器 ， 或稱振幅鑒頻器 。 O ω ω o ω 幅頻特性 Δ φ 2??2?π /6 π /6 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 鑒頻方法及其實(shí)現(xiàn)模型 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是從調(diào)頻波 中恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào) 的過程 ， 完成調(diào)頻波解調(diào)過程的電路稱為頻率檢波器 。 R1 R2 R3 R4 C1 C2 C3 C4 Cj L )(tu?載波輸入 調(diào)相波 輸出 UQ=9V 單級(jí)諧振回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路 如忽略二次方以上各項(xiàng)可得回路的諧振頻率： ]c o s2γ1[]c o s1[1)( o2γojtmtmLCt ??????? ???回路的頻率偏移： tmtt ????? c o s2γ)()( oo ????在高 Q值及諧振回路失諧不大的情況下 ， 并聯(lián) LC諧振回路電壓和電流間的相位關(guān)系為： ])(2a r c t a n [)(o??? tQt ????回路的相位偏移：Cj L 調(diào)相波輸出 載波輸入 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 間接調(diào)頻電路 ])(2a r c t a n [)(o??? tQt ????第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 間接調(diào)頻電路 當(dāng) Δ φ π /6（或 30o）時(shí)，tanΔ φ ≈ Δ φ ， o)(2)(??? tQt ????可得 : tmQt ???? c o sγ)(?表明 :單級(jí) LC諧振回路在滿足 Δ φ π /6（ 30o）的條件下，回路輸出電壓的相移是與輸入調(diào)制電壓 uΩ (t)成線性關(guān)系的。 om 30???mf?第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 間接調(diào)頻電路 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 間接調(diào)頻電路 間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是調(diào)相器，常用的變?nèi)荻O管調(diào)相電路是將變?nèi)荻O管接在高頻放大器的諧振回路里而構(gòu)成的。 在間接調(diào)頻時(shí) ， 要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ) 。 但最大頻偏小的缺點(diǎn)可以通過多級(jí)倍頻器后獲得符合要求的調(diào)頻頻偏 ， 另外采用混頻器變換頻率可以得到符合要求的調(diào)頻波工作范圍 。 則 2]c o s1[)( ??? tmto ???第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 2??(2)當(dāng) 利用級(jí)數(shù)展開，即 )x!2)1n(nnx1)x1( 2n ?????????]tc o sm)12(2!21tc o sm21[)t( 22o ???????? ???????)(t?忽略高次項(xiàng) 可近似為： t2c o stc o s)(t2c o sm)12(8tc o sm2]m)12(81[)t(m2m0020020??????????????????????????????是由 Cj－ V d的非線性而引起的 , ???????????om??? 0結(jié)論： 1） oo m ???? 2)12(8 ???為中心頻率的偏移量， 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 2） 02 ??? mm ?? 為與調(diào)頻頻率有關(guān)的最大頻偏， ?????????mom ???3） om m ???? 22 )12(8 ???為 由于 Cj－ uR的非線性作用，使頻偏 中增加了 Ω 的諧波分量（ 2Ω ）而引起的附加頻偏，會(huì)造成調(diào)頻接收時(shí)的非線性失真，應(yīng)盡量減少這種失真。 圖中； C3為高頻偶合電容， C4為偶合隔直電容， LB為高頻扼流圈，阻止高頻電流經(jīng)過調(diào)制信號(hào)源被旁路，右圖為振蕩器交流等效電路， Cj與振蕩器回路并聯(lián)，R1， R2為 Cj的偏置電路，為 C j提供靜態(tài)直流偏壓 221RRR EU Co ??而二極管的反偏電壓為： )( tuUuoR ???第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 由上電路可知 ， 振蕩頻率為： ?? LC1? 而 2121 CC CCCC j ????為了簡(jiǎn)化電路分析，如果設(shè) ： 2121 CC CCC j ???， 則有 jCC ??2)c o s1(1)c o s1(11 ??? tmLCtmLCLCjQjQj??????? ?其中 jQo LC1?? 為未加調(diào)制信號(hào) 0)( ?? tu 時(shí)的振蕩頻率 ， 即為調(diào)頻振蕩器的中心頻率。 oD UUUm?? ?表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)。 可以看出 C j與 uR之間是非線性關(guān)系 ， 即變?nèi)荻O管屬于非線性電容 ， 這種非線性電容基本上不消耗能量 ， 產(chǎn)生的噪聲量級(jí)也較小 ， 是較理想的高效率 ，低噪聲非線性電容 。 半導(dǎo)體二極管的 PN結(jié)具有電容效應(yīng)，它包括： γ)1(DRoUuCCj??結(jié)電容 Cj與反偏電壓 uR的關(guān)系： Co為 ： 0?Ru 時(shí)的電容值 （ 零偏置電容 ） :Ru 反向偏置電壓， UD： PN結(jié)勢(shì)壘電位差。 正向偏置時(shí)半導(dǎo)體二極管的正向電阻小 ， 所以為利用PN結(jié)的電容 ， PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài) 。 壓控振蕩器直接調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)：可獲得較大頻偏； 缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定性差，常采用自動(dòng)頻率微調(diào)電路來克服載頻偏移。 )(tu? VCO ? ??? ])(c o s [)( dttuktUtu foFM ?式中： U為振蕩信號(hào)的振幅， ：o? 當(dāng) 0)( ?? tu 時(shí)的振蕩頻率， k f： VCO控制靈敏度。 通常有： ， 壓控振蕩器的輸出信號(hào)即為調(diào)頻信號(hào) 。 )(tu?)(tu?)(tu?? ?t dttu0 )(積分 調(diào)相? ??? tpoFM dttuktUu 0 ])(c o s [?)(tu? )](c o s [ tuktUu poPM ??? ?)(tudtd ?第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相的方法 第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 壓控振蕩器直接調(diào)頻電路 用調(diào)制信號(hào)電壓控制振蕩回路的參數(shù)，如回路電容 C或回路電感 L，并使振蕩頻率 ω 正比于所加調(diào)制信號(hào)電壓，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 )(tu? 調(diào)頻器 ? ??? tFoFM dttuktUtu0 ])(c o s [)( ?FMd i r e c t)(tu? 調(diào)相器 )](c o s [ tuktUu poPM ??? ?第 6章 角度調(diào)制和解調(diào) 調(diào)頻電路 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相的方法 Md i r e c t P(2)把 )(tu? 先微分后再調(diào)頻，可以得間接調(diào)相。 工程上有兩種不同的準(zhǔn)則： (1)比較精確的準(zhǔn)則： FM信號(hào)的帶寬包括幅度大于未調(diào)載波振幅 1%以上的邊頻分量，即 |)(| ?fn mJ如在滿足上述條件下最高邊頻的次數(shù)為 n max，則 FM信號(hào)的帶寬為 BFM=2nmax Ω 或 BFM=2nmaxF，其中 ?2??F利用 B e s s e l function可得近似公式 : FmmB ffFM )1(2 ???|)(| ??mJ n(2)常用的工程準(zhǔn)則：凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的 10%— 15%的邊頻分量可以忽略不計(jì)。方和恒等于，各階貝賽爾函數(shù)的平）對(duì)于任意的 11 m由此可得： FM/PM信號(hào)的平均功率與未調(diào)載波的平均功率是