角度调制与解调.ppt

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1、高频电子线路,电邮：电话：,第七章 角度调制与解调,第七章 角度调制与解调,7.1、角度调制信号分析,7.1 角度调制信号分析,7.2、调频方法,7.3、变容二极管直接调频电路,7.4、其他直接调频电路,7.5、间接调频电路,7.6、调频信号的解调,7.7、相位鉴频器电路,7.8、调频收发信机及附属电路,7.9、调频多重广播,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,一、概述,角度调制和解调电路都属于频谱非线性变换电路。,无论是调频还是调相最终都表现为已调波的总相位（角度）受到调制信号的控制，故统称为角度调制。,角度调制可分为两种：,频率调制或调频：FM(Frequency Modul

2、ation)振幅不变，瞬时频率随调制信号的振幅线性变化相位调制或调相：PM(Phase Modulation)振幅不变，相位随调制信号的振幅线性变化,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调幅：将调制信号的低频频谱结构线性搬移到载波附近的高频区。载波的振幅随调制信号的变化而变化，载波的频率和相位不受调制信号的控制，属于线性频谱搬移技术。,二、调幅与调角的区别：,调角：已调波的频谱结构与原调制信号的频谱结构完全不同。载波的振幅不变，它的频率和相位受调制信号的控制，属于非线性频谱搬移技术。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调频优点：抗干扰性强 功率管利用率高 信号传输

3、保真度高,调频缺点：只能工作在超短波以上波段 电路结构复杂,三、调频的优缺点,在数字通信中，相位键控的抗干扰能力优于频率键控和幅度键控，因而调相制获得广泛应用。,在模拟通信中，系统带宽相同时，调频系统接收机输出端的信噪比明显优于调相系统，故广泛采用调频制。广泛用于广播、电视、通信、遥感技术。,四、调频与调相的比较,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,一、调频信号的分析1、调频信号的表达式与波形 设调制信号为单一频率信号u(t)=Ucost，未调载波电压为uC=UCcosct，则根据频率调制的定义，调频信号的瞬时角频率为：,它是在c的基础上，增加了与u(t)成正比的频率偏移，式中k

4、f为调频系数，也称为调频灵敏度。,调频信号的瞬时相位(t)是瞬时角频率(t)对时间的积分，即：,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,式中，为调频指数。FM波的表示式为,下图画出了频率调制过程中调制信号、调频信号及相应的瞬时频率和瞬时相位波形。,当调制信号为一般信号，即 时，调频信号表达示为：,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调频信号的波形,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,在频率调制中，最大角频偏m是衡量信号频率受调制的程度的重要参数，也是衡量调频信号质量的重要参数。,2、调频信号的基本参数,(1)载波角频率c：是没有受调时的载波角频率。,(2)

5、调制信号角频率：它反映了受调制的信号的瞬时频率变化的快慢。,(3)最大角频偏m：是相对于载频的最大角频偏，与之对应的频偏fm=m/2，也反映了瞬时频率摆动的幅度。,在调频信号中，有三个基本参数：,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,图 调频波fm、mf与F的关系,(4)调频波的调制指数mf：mf=m/=fm/F。由于mf与U成正比，因此也称为调制深度。调频波的几个参数之间的关系如下图所示。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,式中，cos(mfsint)和sin(mfsint)是周期性函数，可以分别将它们展开成傅氏级数，即,将单频调制的调频信号的表示式展开,3.调频

6、信号的频谱,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,式中，Jn(mf)是宗数为mf的n阶第一类贝塞尔函数，其数值可以用如下无穷级数计算,它随mf变化的前8阶贝塞尔函数曲线如下图所示:,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,n 为 偶 数,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,n 为 奇 数,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,根据上述贝塞尔函数的奇偶性，并利用三角函数的积化和差公式，单频调制的调频信号可表示为,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,(2)频谱相对C对称，奇数对边频奇对称，即幅度相等，相位相反；偶数对边频偶对称，即幅度相

7、等，相位相同。,即,分析上式，可得如下结论：(1)单频调制下的调频波具有无数多对边频分量，分别位于C两侧相距n的位置上。因此，角度调制不是调制信号频谱的线性搬移，而是一种频谱的非线性变换。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,(3)载波分量J0(mf)并不总是最大，当mf=2.4，5.52，8.65，时还可为零。,(5)频谱结构与mf密切相关。当调制频率一定时，增大m使mf增大，则有影响的边频分量数增多，频谱展宽。当m一定，减小使mf增大时，尽管有影响的边频分量数增多，但因谱线间隔减小，所以频谱宽度基本不变。如下图所示:,(4)理论上讲，调频波的带宽为无穷宽。但mf一定时边频分量

8、的幅度与贝塞尔函数有关，当n大到一定值时，函数值会小到某一值。因此，忽略小于某值的边频分量，调频波的带宽是有限的。换言之，调频波的能量大部分集中在载频附近。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,一定，增大m使mf增大时的频谱,m一定，减小 使mf增大时的频谱,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,理论上讲，单频调制的调频波具有无限宽的带宽。但实际中，由于nmf+1的Jn(mf)值都很小，因而忽略nmf+1的边频分量(均小于未调制载波幅度十分之一)，则调频波的带宽可近似为,该式称为卡森公式，是广泛采用的计算调频波带宽的公式。由该式确定的带宽通常称为卡森带宽。,4.调频信

9、号的带宽,.窄带调频信号,.宽带调频信号,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,该FM信号中不但有c，Cn1，Cm2分量，还会有Cn1m2的组合分量。,.当调制信号为多频信号时，由于调频是频谱的非线性变换，因而其频谱变得极为复杂。比如调制信号有两个频率分量1和2时，则分析表明,工程上，多频调制信号的带宽仍可按卡森公式确定，只是F应取调制信号中的最高频率分量，而mf为最大频偏下该频率分量的调频指数，即*,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,5.调频信号的功率,调频信号uFM(t)在电阻RL上消耗的平均功率为,根据贝塞尔函数的性质有：,由于余弦项的正交性，总和的均方值等于

10、各项均方值的总和，由式 可得,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,该结论表明，调角波的平均功率与未调载波的平均功率相等。当mf由零增大时，载波功率减小，而分配给边频分量的功率增大。因此，在mf较大时，有影响的边频分量多，所以获取的功率大。,边频分量是携带调制信息的分量，信息功率的增大意味着调角波在实际噪声环境下，信噪比大，抗干扰能力强。,但另一方面，mf增大，使其频带加宽。换句话说，调角波以增大带宽为代价，换取了高的信噪比和较强的抗干扰能力。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,二、调相信号分析,调相波是其瞬时相位以未调载波相位c为中心按调制信号规律变化的等幅高频振

11、荡。,若调制信号为单一频率信号：,则其瞬时相位为,设载波电压为：,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,最大相偏,调相指数,从而得到调相信号为,调相波的瞬时频率为,最大角频偏,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调相波fm、mp与F的关系,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调相波比调频波延迟了一段时间，因此如果不知道原调制信号，则在单频调制的情况下无法从波形上分辨是FM还是PM波.,至于PM波的频谱及带宽，其分析方法与FM相同。调相信号带宽为：Bs=2(mp+1)Fmax=2fm+2Fmax,调频与调相

12、的关系,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调频波与调相波的比较在本节结束前，要强调几点:（1）角度调制是非线性调制，在单频调制时会出现（cn）分量，在多频调制时还会出现交叉调制（cn1k2+）分量。（2）调频的频谱结构与mf密切相关。mf大，频带宽。（3）与AM制相比，角调方式的设备利用率高，因其平均功率与最大功率一样。,第七章 角度调制与解调,7.1 角度调制信号分析,调频波与调相波的比较,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,实现调频有两种方法：直接调频法和间接调频法。,1.直接调频法 调频波不是正弦波，但如果调频波满足似稳态条件，即 mC 且 maxC,表明调频波的频

13、率变化非常缓慢，以至载频的若干个周期内可近似认为频率不变。因此，可以将调频波看作正弦波，并用产生正弦波的方法来产生近似调频波。这种方法即为直接调频法。,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,这种方法一般是用调制电压直接控制振荡器的振荡频率，使振荡频率f(t)按调制电压的规律变化。若被控制的是LC振荡器，则只需控制振荡回路的某个元件(L或C)，使其参数随调制电压变化，就可达到直接调频的目的。,特点*：A、振荡器与调制器合二为一；B、在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏；C、频率稳定度差。,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,只要能够找到电感或者电容元器件它的电感量L或电容量C能够

14、受到低频调制信号的控制即可。,直接调频电路的基本思路：,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,2间接调频法 基本思想是：先将调制信号积分，然后对载波进行调相，如下图所示。,间接调频方框图,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,实现间接调频的关键是如何进行相位调制。通常，实现相位调制的方法有如下三种:(1）矢量合成法。这种方法主要针对的是窄带的调频或调相信号。对于单音调相信号 uPM=Ucos(ct+mpcost)=Ucosctcos(mpcost)-Usin(mpcost)sinct 当mp/12时，上式近似为：uPMUcosct-Umpcostsinct,从上式可以看出：当调相指数较

15、小时，调相波可由两个信号合成得到一种窄带调相方法(NBPM)，如图7-8(b)所示。,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,窄带调相方法(NBPM)方法与普通AM波(乘法器实现载波与调制信号相乘）的实现方法(7-8(a)非常相似，其主要区别仅在载波的相位上（在NBPM中，乘法器载波的相位要移相90度sin）。,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,(2)可变移相法 可变移相法就是利用调制信号控制移相网络或谐振回路的电抗或电阻元件来实现调相。应用最广的变容二极管调相。(3)可变延时法 可变延时法是将载波信号通过一可控延时网络，延时时间受调制信号控制，即=kdu(t)则输出信号为 u=Uc

16、osc(t-)=Ucosct-kdcu(t)由此可知，输出信号已变成调相信号了。,第七章 角度调制与解调,7.2 调频方法,3、扩大调频器线性频偏的方法 对于直接调频电路，调制特性的非线性随最大相对频偏fm/fc的增大而增大。当最大相对频偏fm/fc限定时，对于特定的fc，fm也就被限定了，其值与调制频率的大小无关。因此，如果在较高的载波频率上实现调频，在相对频偏一定的条件下，可得到较大的绝对频偏。,频偏与调制信号保持良好的线性关系调制灵敏度尽量高频偏尽量大中心频率稳定度尽量高寄生调幅尽量小,4、技术要求,阿姆斯特朗法,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,一、变容二极管,变

17、容二极管是利用PN结反向偏置时，势垒电容随外加反向偏压变化的机理，在制作半导体二极管的工艺上进行特殊处理，控制掺杂浓度和掺杂分布，可以使二极管的势垒电容灵敏地随反偏电压变化且呈现较大的变化。这样制作的变容二极管可以看作一压控电容，在调频振荡器中起着可变电容的作用。,其结电容Cj与在其两端所加反偏电压u之间存在着如下关系：,C0为变容二极管在零偏置时的结电容值；u为变容二极管PN结的势垒电位差(硅管约为0.7 V，锗管约为0.3V)；为变容二极管的结电容变化指数，它决定于PN结的杂质分布规律。,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,变容管的Cju曲线,1超突变结,突变结,缓变结

18、,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,设,静态工作点为EQ时，变容二极管结电容为,将此变容管接入振荡回路，根据 的变化，将会引起 的变化，进而引起回路谐振频率的变化，从而实现调频。,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,二、变容二极管直接调频电路,1、Cj为回路总电容 下图为一变容二极管直接调频电路，Cj作为回路总电容接入回路。图（b）是图（a）振荡回路的简化高频电路。,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,由此可知，若变容管上加u(t)，就会使得Cj随时间变化（时变电容），如右图(a)所示。此时的振荡频率为：,式中 为不加调制信号的振荡

19、频率。,振荡频率随时间变化的曲线右图(b)所示。,线性调频：在上式中，若=2，则得：,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,其中，即频率与调制信号成正比，这种调频称为线性调频。,一般情况下，2，这时，式 可以展开成幂级数：,忽略高次项，上式可近似为：,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,式中 是调制过程产生的中心频率漂移，是由于Cju不是线性关系；为最大角频偏，是调制电路的重要参数；为二次谐波最大频偏，是由于Cju的非线性引起。,二次谐波失真系数可用下式求出:,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,调频灵敏度可以通过调制特性或式（7-31

20、）求出。根据调频灵敏度的定义，有:,特点：A、输出频偏大，调制灵敏度高；B、调频振荡器的中心频率由CQ决定，而由于CQ随温度、电源电压变化大，故频率稳定度低C、振荡回路的高频电压完全作用在变容管上，因此存在寄生调制。D、当偏压较小时，若变容管生高频电压过大，可能导致二极管正向导通，也将引起中心频率不稳。,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,2、Cj作为回路部分电容接入回路,在实际应用中，通常 2，Cj作为回路总电容将会使调频特性出现非线性，输出信号的频率稳定度也将下降。因此，通常利用对变容二极管串联或并联电容的方法来调整回路总电容C与电压u之间的特性。,第七章 角度调制与解

21、调,7.3 变容二极管直接调频电路,振荡频率为,式中,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,从上式可以看出，当Cj部分接入时，其最大频偏为：,因此，瞬时频偏为：,上式说明，最大频偏是全接入的1/p。其控制灵敏度减少了p倍。,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,图 Cj与固定电容串、并联后的特性,第七章 角度调制与解调,7.3 变容二极管直接调频电路,图 变容二极管直接调频电路举例（a）实际电路;（b）等效电路,（a）,（b）,第七章 角度调制与解调,7.4 其他直接调频电路,变容二极管（对LC振荡器）直接调频电路的中心频率稳定度较差。为得到高稳定度调频信号

22、，须采取稳频措施，一种稳频的简单方法是直接对晶体振荡器调频。,一、晶体振荡器直接调频电路,图 晶体振荡器直接调频电路（a）实际电路;（b）交流等效电路,第七章 角度调制与解调,7.4 其他直接调频电路,扩大频偏的方法：A、在晶体两端并联小电感，该法简单有效，但扩展范围有限，同时会使中心频率稳定度下降；B、利用型网络进行阻抗变换；C、在调频振荡器的输出端增设多次倍频和混频的方法，该法不仅满足了载频的要求，也增加了频偏。,特点:石英晶体工作于感性区，振荡频率介于晶体的串联振荡频率和并联振荡频率之间，其相对频偏很窄，只有10-3 10-4。,第七章 角度调制与解调,7.4 其他直接调频电路,图 提高

23、频偏的调频电路实例,图中晶体管的集电极回路调谐在晶体振荡器的三次谐波100MHz上，因此该回路在晶体振荡频率处可视为短路。电路为并联型石英晶体振荡器。话音信号加到变容管上实现了调频。由于达到平衡状态时的振荡器工作于非线性状态，所以晶体管的集电极电流中含有丰富的谐波，其三次谐波由集电极回路选中，通过天线输出，完成了载频的三倍频功能，频偏也扩大了三倍*。,第七章 角度调制与解调,7.5 间接调频电路,一、回路参数调相电路,间接调频的关键是调相，下面介绍常用的调相电路。下图是一个变容二极管调相电路。它将受调制信号控制的变容管作为振荡回路的一个元件。Lc1、Lc2为高频扼流圈，分别防止高频信号进入直流

24、电源及调制信号源中。,高Q并联振荡电路的电压、电流间相移为：,第七章 角度调制与解调,7.5 间接调频电路,设输入调制信号为Ucost，根据上节(7-34)式可得，其瞬时频偏(此处为回路谐振频率的偏移)为：,当/6时，tan，上式简化为,上式表明：回路产生的相移随输入调制信号的变化而变化。,当/6时，tan，上式简化为,第七章 角度调制与解调,7.5 间接调频电路,图 三级回路级联的移相器,二、RC网络调相电路（自学）,三、可变延时法调相电路（自学）,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,一、鉴频器的性能指标,角调波的解调就是从角调波中恢复出原调制信号的过程。,相位检波器(鉴相器)：

25、调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器（PD）。,频率检波器(鉴频器)：调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器（FD），为了消除干扰，通常鉴频器中包含限幅器。,1、概念,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,图 鉴频器及鉴频特性,2、鉴频器的主要参数(1)鉴频特性(曲线)：是指鉴频器的输出电压u0与输入电压瞬时频率f或频偏之间的关系曲线。理想鉴频特性曲线应是一条直线，但实际上往往有弯曲，呈S形，如下图所示。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,（2）鉴频器的主要参数,1）鉴频器的中心频率f0 鉴频器的中心频率f0对应于鉴频特性曲线原点处的频率。通常，由于鉴频器在中频放大器

26、之后，故中心频率与中频频率相同。,鉴频带宽Bm:是指鉴频器能够不失真地解调所允许输入信号频率变化的最大范围。,在上图中：若fA=fA-fc=fc-fB，则Bm=2fA,2）鉴频带宽Bm,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,4）鉴频跨导SD 鉴频跨导SD:是指鉴频器在载频处的斜率，它表示单位频偏所能产生的解调输出电压。鉴频跨导又叫做鉴频灵敏度。用公式表示为：,鉴频跨导也可以理解为将输入频率转换为输出电压的能力或效率，因此又称为鉴频效率。,3）鉴频器的线性度,鉴频器的线性度：是指鉴频特性曲线在鉴频带宽内的线性特性。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,鉴频方法,(1)直接鉴

27、频法：是直接从调频信号的频率中提取原来调制信号的方法。主要有脉冲计数鉴频法。,(2)间接鉴频法：就是先对调频信号进行变换或处理，再从变换后的信号中提取原调制信号的鉴频方法。又可分为振幅鉴频法和相位鉴频法两大类。,下面分别介绍。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,二、直接鉴频,图 直接脉冲计数式鉴频法,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,三、间接鉴频,1、振幅鉴频法 调频波振幅恒定，故无法直接用包络检波器解调。鉴于二极管峰值包络检波器线路简单、性能好，能否把包络检波器用于调频解调器中呢？,显然，若能将等幅的调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化、既调频又调幅的FMAM波，就

28、可以通过包络检波器解调此调频信号。用此原理构成的鉴频器称为振幅鉴频器。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,振幅鉴频法工作原理下图所示。,(a)振幅鉴频器框图；(b)变换电路特性 图 振幅鉴频器原理,图中变换电路应该具有线性频率电压转换特性。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,(1)直接时域微分法原理：设调制信号为u=f(t)，调频波为：,对此式直接微分可得,由上式可以看出：电压u的振幅与瞬时频率成正比，故上式为一个FM-AM波。然后利用包络检波器从此FM-AM波提取出原调制信号即可。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,图 微分鉴频原理,由上面的分析可以

29、看出，直接时域微分法鉴频器由两大部分组成，即微分器和包络检波器。,直接时域微分法鉴频器的特点：原理简单，但由于器件的非线性等原因，其鉴频线性范围是相当有限的。,下图为一微分法鉴频器原理电路。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,图 微分鉴频电路,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,(2)斜率鉴频法（线性幅频特性）,概述：前面鉴频器的微分器的作用也可以用其他网络来完成，如低通、高通、带通网络等。使用得最多的是带通网络。,1)单调谐回路斜率鉴频法 原理：下图为单调谐回路斜率鉴频原理电路及工作原理，这是利用调谐回路幅频特性倾斜部分对FM波解调的，因此成为斜率鉴频法。另外由于是

30、利用调谐回路的失(离)谐状态，所以又称为失(离)谐回路法。,不足：线性度较差，线性范围较小。改进：采用三调谐回路的双离谐平衡鉴频器。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,图 单回路斜率鉴频器,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,双离谐平衡鉴频器电路下图所示，有三个调谐回路，它们的谐振频率分别满足：,且：,原理：双离谐平衡鉴频器的输出是取两个带通响应之差，即该鉴频器的传输特性或鉴频特性，如下图中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看出，它可获得较好的线性响应，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。,不足：不容易调整。,(2)双失(离)谐平衡鉴频法,第七章 角度调制与

31、解调,7.6 调频信号的解调,图A、B 双离谐平衡鉴频器,图C 双离谐鉴频器的鉴频特性,C,A,B,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,图 各点波形,显然，输出波形无直流分量。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,2、相位鉴频法,图 相位鉴频法的原理框图,相位鉴频法的原理框图如下图所示。图中的变换电路具有线性的频率相位转换特性，它可以将等幅的调频信号变成相位也随瞬时频率变化的、既调频又调相的FMPM波。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,相位鉴频法的关键是相位检波器。相位检波器或鉴相器就是用来检出两个信号之间的相位差，完成相位差电压变换作用的部件或电路。,

32、上述两个信号同时作用于鉴相器，鉴相器的输出电压uo是瞬时相位差的函数，即：,通常u1为调相波，u2为参考信号。与调幅信号的解调类似，也有乘积型和叠加型两类。,设输入鉴相器的两个信号分别为(有90度的固定相差)：,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,1)乘积型相位鉴频法,图 乘积型相位鉴频法,利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频法或积分(Quadrature)鉴频法。在乘积型相位鉴频器中，线性相移网络通常是单谐振回路(或耦合回路)，而相位检波器为乘积型鉴相器，如下图所示。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,f0和Q0分别为谐振回路的谐振频率和品质因素，f0=

33、fc。设乘法器的乘积因子为K，则经过相乘器和低通滤波器后的输出电压为：,由上式可知：乘积型相位鉴频器的鉴频特性呈正弦形。当 时，可见，鉴频器输出与输入信号的频偏成正比。,设：,其中：,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,2)叠加型相位鉴频法,工作原理 利用叠加型鉴相器实现鉴频的方法称为叠加型相位鉴频法。对于叠加型鉴相器，就是先将u1和u2相加，把两者的相位差的变化转换为合成信号的振幅变化，然后用包络检波器检出其振幅变化，从而达到鉴相的目的。,叠加型相位鉴频法,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,可以证明，当u1和u2经过加法器后得到的信号包络表达式为：,当U2U1时，,

34、当U1U2时，,则经包络检波后，输出的电压为：,显然，在 较小时，与 近似呈线性关系，从而完成了相位检波。当输入信号为调频信号时，就完成了频率检波。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,叠加型鉴相器的工作过程实际包括两步：首先，输入调频信号经频率相位变换后变成既调频又调相的FM-PM信号，通过加法器完成矢量相加，将两个信号电压之间的相位差变化相应地变成合成信号的包络变化(既调频、调相又调幅的FM-PM-AM 信号)，然后由包络检波器将其包络检出。,第七章 角度调制与解调,7.6 调频信号的解调,为了抵消直流项，扩大线性鉴频范围，它通常采用平衡式电路，差动输出。具有线性的频相转换特性

35、的变换电路(移相网络)一般由耦合回路来实现，因此也称为耦合回路相位鉴频法。虚线框内部分为平衡式叠加型鉴相器。耦合回路可以是互感耦合回路，也可以是电容耦合回路。另外，/2固定相移也由耦合回路引入。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,一、互感耦合相位鉴频器,互感耦合相位鉴频器又称福斯特西利(FosterSeeley)鉴频器，下图是其典型电路。相移网络为耦合回路。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,1.变换网络由初级回路L1C1和次级回路L2C2构成，它们均调谐在输入载频上。其中，初级回路通过互感M耦合移相后，向后级电路提供调频调相电压u2；初级回路通过耦合大电容C0直接

36、向后级电路提供相位参考电压u1，L3为高频扼流圈，相当于高频开路；次级回路电感L2上下对称，各分得电压u2的一半。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,2.调频调相波由电路结构自然形成。,3.由二极管VD1、VD2，两个电阻R，两个电容C构成上下对称的两个包络检波器，鉴频输出由两个包络检波的输出差值决定。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,可以证明，在C2上形成的电压U2为：,由于鉴频器的输出电压等于两个检波器输出电压之差，而每个检波器的输出电压正比于其输入电压的振幅UD1(或UD2)，所以鉴频器输出电压为,其中 为检波系数。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,将 与上图联系起来，可以看出：当fin=f0时，因为UD1=UD2，所以U0=0；当finf0时，因为UD1UD2,则U00，当finf0时，因为UD1UD2，所以U00，因此，输出电压反映了输入信号瞬时频率的偏移，而 与原调制信号 成正比，即U0与 成正比，亦即实现了调频波的解调。,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,图 鉴频特性及其输出电压,第七章 角度调制与解调,7.7 相位鉴频器电路,二、电容耦合相位鉴频器（自学）,三、比例鉴频器（自学）,第八节 调频收发机及附属电路（自学）,第九节 调频多重广播（自学）,