物理学院高频电子线路g7-4

高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法第四节鉴频器与鉴频方法一、鉴频器调频波的解调：频率检波，简称鉴频。(f→u)从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。重点讨论调频波的解调——鉴频。调相波的解调：相位检波，简称鉴相。(→u)1．概念：2、作用：高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法3．特点：限幅与鉴频一般连用——统称限幅鉴频器。在调频接收机中，因多种原因(如频率特性不均、干扰等)会导致调频信号振幅发生变化。鉴频时，上述寄生调幅会反映在输出解调电压上，产生解调失真。解决办法——在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证加到鉴频器上的调频电压是等幅的。高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法4、鉴频电路性能要求(1)鉴频器中心频率f0变换器fuofBuomaxuofcfAf(a)(b)中心频率应与中频频率一致。(2)鉴频带宽Bm在不失真解调情况下，输入信号频率的最大变化范围。要求2mmBf2AAccBmAfffffBf高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法(3)线性度变换器fuofBuomaxuofcfAf(a)(b)(4)鉴频跨导鉴频特性曲线原点处的斜率cOODc()cffffuuSfff单位V/Hz。在鉴频带宽内鉴频曲线应为直线。高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法二、鉴频方法(1)利用反馈环路(例如锁相环)实现鉴频。(在第7章不作介绍)(2)利用波形变换——将输入的调频信号进行特定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变化的平均分量。再通过低通滤波器输出所需的解调电压。高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法1.振幅鉴频法(1)直接时域微分法设调制信号为uΩ(t),调频波为0()cos[()]tFMcfutUtkud0()[()]sin[()]tFMcfcfdutuUkuttkutddt对此式直接微分可得uFM包络检波uuoddt高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法0[()][()]sin[()]FMCCctcfcfdutUiCdtCUkuttkutd高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法（2）斜率鉴频法单回路斜率鉴频器线性度较差uFMuiUouFMtuit0Uot00(a)Ui0工作区(线性区)fcf0fUitf(t)fmt(b)0高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法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。uFMⅠf01＝fcⅡⅢu1u2＋－－＋Uo1Uo2Uo＋－(a)fⅡⅢf03fcf02tf(t)(b)f02f03双离谐鉴频器①两个LC电路的Q值是相同的②，而对称地失谐在的两侧（即）0102C0102,C01CC02③包络检波器上下对称uFMⅠf01＝fcⅡⅢu1u2＋－－＋Uo1Uo2Uo＋－(a)fⅡⅢf03fcf02tf(t)(b)f02f03高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法图7―34图7―33各点波形t0uFM(a)t0Uo1tUo2(b)(c)tUo(d)00uFMⅠf01＝fcⅡⅢu1u2＋－－＋Uo1Uo2Uo＋－(a)fⅡⅢf03fcf02tf(t)(b)f02f03Bm0UofAf高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法2、相位鉴频法变换电路鉴相器uFMuFM-PMuo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FM―PM波。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。设输入鉴相器的两个信号分别为11122222cos[()]cos[()]sin[()]2cccuUttuUttUtt高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压uo是瞬时相位差的函数，即21[()()]ouftt（1）乘积型相位鉴频法us移相网络us′低通滤波uoK11122222cos[()]cos[()]sin[()]2cccuUttuUttUtt1212sin()()2KUUtt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差频项：移相网络为谐振回路时：12121202sin()()sinarctan22oKKQfuUUttUUf1sincossin()sin()2高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法（2）叠加型相位鉴频法1122()cos,()cos()2utUtutUtUtUUUUUUU22212221212()cossin2sinUtUU2112cos()arctansin叠加后仍为正弦波：utUttt1()()cos[()]高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法221212211122222221()2sin12sin1sin若UtUUUUUUUUUUUUUU()odukUt221212222211211112()2sin12sin1sin若UtUUUUUUUUUUUUUU经包络检波器：高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法包络检波器包络检波器/2＋＋＋＋usurus′uruD1uD2uo1uo2＋－uo图7―36平衡式叠加型相位鉴频器框图()odukUt高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法包络检波器包络检波器/2＋＋＋＋usurus′uruD1uD2uo1uo2＋－uo22D1rsr22srsr()cossin2sinUtUUUUUUU22D2rsr22srsr()cossin2sinUtUUUUUUUooodDDuuuKUtUt1212[()()]高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法3、直接脉冲计数式鉴频法限幅放大微分uFMu1半波整流u2单稳u3低通滤波u4uo(a)(b)uFMtu1tu2tu3tu4tuot高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法第五节鉴频电路一、叠加型相位鉴频电路1.互感耦合相位鉴频器'1212120,,,/,cCCCLLLrrrkMLff设：C1L1＋－U1uiEcCoML2.＋－2U2.＋－2U2.C2＋－U2.＋－U1.L3RLRLCC＋－－＋uo1uo2uo＋－放大变换网络平衡叠加型鉴相器VD2VD1高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法（1）频率—相位变换初级回路电感L1中的电流为1111fUIrjLZ考虑互感M较小、初、次级回路均为高Q回路，Zf、r1可忽略。这样，上式可近似为111UIjL'1212120,,,/,cCCCLLLrrrkMLff设：高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法2111MEjMIUL111UIjL在L2上产生的感应电动势E2。.L＋－U1I1rC.rCL＋－U2.(a)rCL＋－U2.－＋E2.I2.(b)感应电动势E2,在次级回路形成的电流为2I212122222211()()EMUILrjLrjLCC高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法.L＋－U1I1rC.rCL＋－U2.(a)rCL＋－U2.－＋E2.I2.(b)212122222211()()EMUILrjLrjLCC122221222111()MUUIjjCCLrjLC令02/Qff0221/,,arctanQCrAkQ而1212121jAAUUUj高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法在f=f0=fc附近幅值随频率变化不大，而相位变化明显。1221222102220222022102201002201112011111112112MUUjCLrjLCkUjCCrjCLrCCkUjCrjQkUjCrjQUjAAUjAUjjQ()()()()()高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法1212121jAAUUUj令02/Qff0221/,,arctanQCrAkQ而高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法在两个检波二极管上的高频电压分别为21122122DDUUUUUU高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法＋－＋－2U2.＋－2U2.＋－U1.UD1.UD2.＋－2U2.2U2.＋－U1.2U2.－2U2.UD1.U1.UD2.(a)f＝fc2U2.UD1.UD2.－2U2.U1.02U2.UD1.UD2.U1.－2U2.00(b)f＞fc(c)f＜fcarctan令02/Qff1212121jAAUUUj高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法（3）检波输出设两个包络检波器的检波系数分别为Kd1,Kd2(通常Kd1=Kd12=Kd)，则两个包络检波器的输出分别为uo1=Kd1UD1,uo2=Kd2UD2。1212()ooodDDuuuKUU鉴频器的输出电压为高频电子线路第7章角度调制与解调第四节鉴频器与鉴频方法Uo0(f0)f(t)f(f)Uot(a)(b)f0Uf(或2)ffa①②ff0(c)0t0Uo