通信電子電路 第六章 第5～8節(jié)

1、 6.5 6.5 調(diào)頻波的解調(diào)調(diào)頻波的解調(diào) 從調(diào)頻波中取出原來的調(diào)制信號，從調(diào)頻波中取出原來的調(diào)制信號，稱為頻率檢波，又稱鑒頻。完成鑒頻功稱為頻率檢波，又稱鑒頻。完成鑒頻功能的電路，稱為鑒頻器。能的電路，稱為鑒頻器。 在調(diào)頻波中，調(diào)制信息包含在高頻振蕩頻率的變在調(diào)頻波中，調(diào)制信息包含在高頻振蕩頻率的變化量中，所以調(diào)頻波的解調(diào)任務(wù)就是要求化量中，所以調(diào)頻波的解調(diào)任務(wù)就是要求鑒頻器輸鑒頻器輸出信號與輸入調(diào)頻波的瞬時頻移成線性關(guān)系出信號與輸入調(diào)頻波的瞬時頻移成線性關(guān)系思路思路鑒頻器實際上包含兩個部分鑒頻器實際上包含兩個部分1.1.借助于諧振電路將等幅的調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成借助于諧振電路將等幅的調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅

2、度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波。幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波。2.2.用二極管檢波器進行幅度檢波，以還原用二極管檢波器進行幅度檢波，以還原出調(diào)制信號出調(diào)制信號。 為此，在輸入到鑒頻器前的信號要經(jīng)過限幅、為此，在輸入到鑒頻器前的信號要經(jīng)過限幅、使其幅度恒定。使其幅度恒定。 因此，調(diào)頻波的檢波，主要是限幅器和鑒頻器因此，調(diào)頻波的檢波，主要是限幅器和鑒頻器兩個環(huán)節(jié)，兩個環(huán)節(jié)， 其對應(yīng)各點波形如圖所示。其對應(yīng)各點波形如圖所示。 由于信號的最后檢出還是利用高頻振幅的變化，這由于信號的最后檢出還是利用高頻振幅的變化，這就要求輸入的調(diào)頻波本身就要求輸入的調(diào)頻波本身“干凈干凈”不帶有寄生調(diào)幅。不帶有寄生調(diào)幅。

3、否則，這些寄生調(diào)幅將混在轉(zhuǎn)換后的調(diào)幅調(diào)頻波中，否則，這些寄生調(diào)幅將混在轉(zhuǎn)換后的調(diào)幅調(diào)頻波中，使最后檢出的信號受到干擾。使最后檢出的信號受到干擾。將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅度隨瞬時頻率變將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波?；恼{(diào)幅調(diào)頻波。進行幅度檢波，以還原出調(diào)制信號。進行幅度檢波，以還原出調(diào)制信號。 有的鑒頻器（比例鑒頻器），本身具有有的鑒頻器（比例鑒頻器），本身具有限幅作用，則可以省掉限幅器。限幅作用，則可以省掉限幅器。 鑒頻器的類型很多，根據(jù)它們的工作原鑒頻器的類型很多，根據(jù)它們的工作原理，可分為理，可分為斜率鑒頻器，相位鑒頻器和比例斜率鑒頻器，相位鑒頻器和比例鑒頻器。鑒頻器。6.5.1鑒

4、頻器的質(zhì)量指標鑒頻器的質(zhì)量指標1、鑒頻跨導、鑒頻跨導gd (鑒頻靈敏度鑒頻靈敏度) 鑒頻跨導鑒頻跨導gd,就是鑒頻特性在載頻處的斜率就是鑒頻特性在載頻處的斜率,它表示它表示的是單位頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。的是單位頻偏所能產(chǎn)生的解調(diào)輸出電壓。 fugd鑒頻靈敏度越高，說明鑒頻靈敏度越高，說明在較小的頻偏下就能得在較小的頻偏下就能得到一定電壓的輸出。因到一定電壓的輸出。因此鑒頻跨導大些好。此鑒頻跨導大些好。 2.2.鑒頻頻帶寬度鑒頻頻帶寬度B 鑒頻特性近于直線的頻率范圍。鑒頻特性近于直線的頻率范圍。在圖中就是兩彎曲點之間的范圍，在圖中就是兩彎曲點之間的范圍，我們稱為頻帶寬度我們稱為頻帶寬度B。

5、一般要求。一般要求B 大于輸入調(diào)頻波頻偏的兩倍。大于輸入調(diào)頻波頻偏的兩倍。 3.3.非線性失真非線性失真 在頻帶內(nèi)鑒頻特性只是近似線性，也存在頻帶內(nèi)鑒頻特性只是近似線性，也存在著非線性失真，我們希望非線性失真盡量小。在著非線性失真，我們希望非線性失真盡量小。 4.4.對寄生調(diào)幅應(yīng)有一定的抑制能力對寄生調(diào)幅應(yīng)有一定的抑制能力6.5.26.5.2、斜率鑒頻器、斜率鑒頻器1.1.單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器1 1）電路）電路 由由 單諧振回路單諧振回路將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅度隨瞬時頻將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波。率變化的調(diào)幅調(diào)頻波。其諧振電路不是調(diào)諧于其諧振電路不是調(diào)諧于調(diào)頻波

6、的載波頻率，而是比它高或低一些形成調(diào)頻波的載波頻率，而是比它高或低一些形成一定的失諧一定的失諧 晶體二極管包絡(luò)檢波器晶體二極管包絡(luò)檢波器進行幅度檢波，以還原進行幅度檢波，以還原出調(diào)制信號。出調(diào)制信號。 由于這種鑒頻器是利用并聯(lián)回路幅頻特性的傾斜部由于這種鑒頻器是利用并聯(lián)回路幅頻特性的傾斜部分將調(diào)頻波變換成調(diào)幅調(diào)頻波，故稱為分將調(diào)頻波變換成調(diào)幅調(diào)頻波，故稱為斜率鑒頻器斜率鑒頻器。2 2）工作原理）工作原理 利用諧振回路對不同頻率呈現(xiàn)不同阻抗的傳輸特性利用諧振回路對不同頻率呈現(xiàn)不同阻抗的傳輸特性諧諧振電路電壓幅度的變化將與頻率成線性關(guān)系振電路電壓幅度的變化將與頻率成線性關(guān)系可將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成調(diào)幅調(diào)頻

7、波。再通過二極管對可將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換成調(diào)幅調(diào)頻波。再通過二極管對調(diào)幅波的檢波，便可得到調(diào)制信號。調(diào)幅波的檢波，便可得到調(diào)制信號。 (3(3）鑒頻特性分析）鑒頻特性分析品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q對斜率式鑒頻器性能影響對斜率式鑒頻器性能影響 鑒頻靈敏度的大小與變換器幅頻特性在鑒頻靈敏度的大小與變換器幅頻特性在fc處的斜率處的斜率成正比成正比斜率鑒頻器；斜率鑒頻器； 變換器幅頻特性線性范圍較窄，若要增大，就要變換器幅頻特性線性范圍較窄，若要增大，就要降低降低LC回路的回路的Q值，但又使鑒頻靈敏度降低；值，但又使鑒頻靈敏度降低； 對輸入信號寄生調(diào)幅沒有抑制作用。對輸入信號寄生調(diào)幅沒有抑制作用。2.參差調(diào)諧鑒頻器參

8、差調(diào)諧鑒頻器可以改善斜率鑒頻器的線性可以改善斜率鑒頻器的線性 1 1）電路）電路 第一個回路的諧振第一個回路的諧振頻率高于調(diào)頻波的中頻率高于調(diào)頻波的中心頻率心頻率 ，第二個回，第二個回路的諧振頻率低于路的諧振頻率低于 ，它們相對于它們相對于 有一失有一失諧量。諧量。cfcfcf2 2）鑒頻工作原理）鑒頻工作原理 Uo Uo1-Uo2 載波狀態(tài)載波狀態(tài)Uo1Uo2，Uo0； f fc時時，Uo1Uo2，Uo為正值為正值； f fc時時，Uo1 Ud2 Ud1 Uo2 Uo 0 當當 時，時，Uo1 Uo2 Uo 0 21oooUUUccc（4 4）鑒頻器的輸出電壓）鑒頻器的輸出電壓Uo也隨頻率發(fā)

9、生變化也隨頻率發(fā)生變化 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q對對S S曲線的影響曲線的影響 S 曲線表示了鑒頻特性。曲線表示了鑒頻特性。圖圖6-35 6-35 原邊諧振角頻率對原邊諧振角頻率對S S曲線的影響曲線的影響 6.5.4、比例鑒頻器、比例鑒頻器 使用相位鑒頻器時，在它的前級必須加使用相位鑒頻器時，在它的前級必須加限幅器，以去掉調(diào)頻波的寄生調(diào)幅。限幅器，以去掉調(diào)頻波的寄生調(diào)幅。 能否對相位鑒頻器電路作一些改進來獲能否對相位鑒頻器電路作一些改進來獲得一定的限幅作用呢？得一定的限幅作用呢？比例鑒頻器就是這種鑒頻和限幅功能的比例鑒頻器就是這種鑒頻和限幅功能的電路，如圖（電路，如圖（a a）所示。圖（）所示。圖

10、（b b）為其等）為其等效電路。效電路。1 1一個二極管一個二極管反接；反接；2 2有一個大電容量有一個大電容量 （一般?。ㄒ话闳。┛缃釉陔娮瑁缃釉陔娮瑁≧3 + + R4 ）兩端；）兩端；3 3輸出電壓取自輸出電壓取自、兩端，而不是取兩端，而不是取自自、 兩端。兩端。F102.2.電路特點電路特點3.3.工作原理工作原理 在比例鑒頻器中，頻率變化轉(zhuǎn)換成幅度在比例鑒頻器中，頻率變化轉(zhuǎn)換成幅度變化過程與相位鑒頻器相同。變化過程與相位鑒頻器相同。 著重分析兩個問題：著重分析兩個問題： 1)1)為什么檢波器輸出，可反映頻率的變化為什么檢波器輸出，可反映頻率的變化; ; 2) 2)為什么這種電路具

11、有限幅作用。為什么這種電路具有限幅作用。 由于由于C5 很大，其放電時間常數(shù)很大，其放電時間常數(shù)C5 (R3 + + R4 )很大（約很大（約0.10.2S）。）。在音頻一周內(nèi)在音頻一周內(nèi)， C5上電上電壓可以認為是恒定的，壓可以認為是恒定的，并且不會因輸入信號幅并且不會因輸入信號幅度瞬時的變化而變化度瞬時的變化而變化。它們都是固定不變的。它們都是固定不變的。21oocUUU2cFUU2cGUU1)1)為什么檢波器輸出，可反映頻率的變化為什么檢波器輸出，可反映頻率的變化圖圖6-41 6-41 比例鑒頻器比例鑒頻器F， G，M點的電位變化點的電位變化2）為什么這種電路具有限幅作用）為什么這種電路

12、具有限幅作用 在于接入大電容在于接入大電容C ，當接有當接有C 時，前已時，前已分析分析， C3 ， C4 上電壓之和，等于一個常數(shù)上電壓之和，等于一個常數(shù)UC ，其值決定于信號的平均強度。其值決定于信號的平均強度。 今設(shè)高頻信號瞬時增大，本來今設(shè)高頻信號瞬時增大，本來 Uo1 和和Uo2 ，要相應(yīng)地增大，要相應(yīng)地增大，但由于跨接了大電但由于跨接了大電容，額外的充電電荷幾乎都被吸去，使的電容，額外的充電電荷幾乎都被吸去，使的電壓總和升不上去。壓總和升不上去。這就造成在高頻一周期這就造成在高頻一周期中，充電時間要加長，充電電流要加大。中，充電時間要加長，充電電流要加大。 這意味著，檢波電路此時要

13、吸收更多的這意味著，檢波電路此時要吸收更多的高頻功率。而這部分功率是由諧振電路供給高頻功率。而這部分功率是由諧振電路供給的，的，故將造成諧振電路有效值故將造成諧振電路有效值 Q 的下降。的下降。這這將使諧振電路電壓隨之降低，這就對原來信將使諧振電路電壓隨之降低，這就對原來信號幅度的增大，起著抵消的作用號幅度的增大，起著抵消的作用。6.5.5脈沖計數(shù)式鑒頻器6.6.16.6.1、概述、概述 在傳輸過程中，由于各種干擾的影響，將使調(diào)在傳輸過程中，由于各種干擾的影響，將使調(diào)頻信號產(chǎn)生寄生調(diào)幅。這種帶有寄生調(diào)幅的調(diào)頻頻信號產(chǎn)生寄生調(diào)幅。這種帶有寄生調(diào)幅的調(diào)頻信號通過鑒頻器（比例鑒頻器除外），使輸出電信

14、號通過鑒頻器（比例鑒頻器除外），使輸出電壓產(chǎn)生了不需要的幅度變化，因而造成失真，使壓產(chǎn)生了不需要的幅度變化，因而造成失真，使通信質(zhì)量降低。為了消除寄生調(diào)幅的影響，在鑒通信質(zhì)量降低。為了消除寄生調(diào)幅的影響，在鑒頻器（比例鑒頻器除外）前可加一級限幅器。對頻器（比例鑒頻器除外）前可加一級限幅器。對限幅器的要求是在消除寄生調(diào)幅時，不改變調(diào)頻限幅器的要求是在消除寄生調(diào)幅時，不改變調(diào)頻信號的頻率變化規(guī)律信號的頻率變化規(guī)律 。6.6 6.6 限幅器限幅器限幅器io 限幅器的作用消除寄生調(diào)幅限幅器的作用消除寄生調(diào)幅 限幅的特性曲線表示輸出電壓限幅的特性曲線表示輸出電壓與輸入電壓關(guān)系。與輸入電壓關(guān)系。在在OA段

15、，輸段，輸出電壓隨輸入電壓增加而出電壓隨輸入電壓增加而增加；增加；A 點以后，輸入電壓點以后，輸入電壓增加，輸出電壓保持一個恒定增加，輸出電壓保持一個恒定值。值。A 點稱為限幅門限，相應(yīng)點稱為限幅門限，相應(yīng)的輸入電壓稱門限電壓。顯然，的輸入電壓稱門限電壓。顯然，只有輸入電壓超過門限電壓時，只有輸入電壓超過門限電壓時，才會產(chǎn)生限幅作用。才會產(chǎn)生限幅作用。圖圖6-47 6-47 限幅特性曲線限幅特性曲線 當輸入信號小時，諧振電路電壓低，如果當輸入信號小時，諧振電路電壓低，如果其幅值小于二極管的正向?qū)妷海瑒t二其幅值小于二極管的正向?qū)妷?，則二極管相當于開路，對放大輸出不影響。極管相當于開路，對

16、放大輸出不影響。6.6.2、二極管限幅器、二極管限幅器 如果信號有足夠大，諧振電路電壓高，則兩個二如果信號有足夠大，諧振電路電壓高，則兩個二極管在正負半周的部分時間內(nèi)交替導通。因為二極管在正負半周的部分時間內(nèi)交替導通。因為二極管的正向電阻隨所加的電壓而變，電壓越大則極管的正向電阻隨所加的電壓而變，電壓越大則正向電阻越小，故信號越大，二極管內(nèi)阻越小，正向電阻越小，故信號越大，二極管內(nèi)阻越小，使諧振電路使諧振電路Q Q值下降，從而起到阻止輸出增大的值下降，從而起到阻止輸出增大的作用。作用。諧振電路電壓增幅將限制在二極管正向電諧振電路電壓增幅將限制在二極管正向電壓范圍內(nèi)。壓范圍內(nèi)。例如若是硅管，則諧

17、振電路的電壓幅例如若是硅管，則諧振電路的電壓幅值約為值約為0.7V。 在輸入信號較小在輸入信號較小時，限幅器處于放大狀時，限幅器處于放大狀態(tài)，起普通中頻放大器態(tài)，起普通中頻放大器的作用；的作用；當輸入信號加當輸入信號加大時，工作到截止和飽大時，工作到截止和飽和區(qū)域，并且讓截止和和區(qū)域，并且讓截止和飽和時間基本相同，即飽和時間基本相同，即可起到限幅的作用?？善鸬较薹淖饔?。6.6.36.6.3、 晶體管限幅器晶體管限幅器 實際上，一般的實際上，一般的限幅電路，只能在一定程限幅電路，只能在一定程度上限制輸出電壓的幅度，度上限制輸出電壓的幅度，不可能絕對保不可能絕對保持不變。特別是當信號弱時，便失去

18、限幅持不變。特別是當信號弱時，便失去限幅作用。因此作用。因此要得到好的限幅效果，在限幅要得到好的限幅效果，在限幅級前要求有高的信號增益，級前要求有高的信號增益，并且不止一級并且不止一級上加以限幅。上加以限幅。 調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相這三種調(diào)制方式，它們調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相這三種調(diào)制方式，它們各有特點，在實際工作中，應(yīng)當根據(jù)具體各有特點，在實際工作中，應(yīng)當根據(jù)具體條件，確定適當?shù)恼{(diào)制方式，下面僅就用條件，確定適當?shù)恼{(diào)制方式，下面僅就用得較多的兩種主要方式得較多的兩種主要方式調(diào)頻和調(diào)幅，調(diào)頻和調(diào)幅，作一比較。作一比較。6.7 6.7 調(diào)制方式的比較調(diào)制方式的比較 通信的距離和可靠性，在相當大的程度通信的距離

19、和可靠性，在相當大的程度上取決于抗干擾性能的好壞。上取決于抗干擾性能的好壞。 一般的說，調(diào)頻系統(tǒng)的抗干擾能力比調(diào)一般的說，調(diào)頻系統(tǒng)的抗干擾能力比調(diào)幅系統(tǒng)強。但這是有條件的。當收到的信號幅系統(tǒng)強。但這是有條件的。當收到的信號干擾強度比小于某一臨界值時，調(diào)頻甚至比干擾強度比小于某一臨界值時，調(diào)頻甚至比調(diào)幅系統(tǒng)還要差些。調(diào)幅系統(tǒng)還要差些。1. 1. 抗干擾性能抗干擾性能 圖表示在不同圖表示在不同的輸入信號干擾強的輸入信號干擾強度比的情況下調(diào)頻度比的情況下調(diào)頻接收機輸出信號干接收機輸出信號干擾強度比的變化情擾強度比的變化情況。況。 調(diào)頻信號所占據(jù)的頻帶寬度大于調(diào)幅信號，調(diào)頻信號所占據(jù)的頻帶寬度大于調(diào)幅信號，即調(diào)幅制比較經(jīng)濟。即調(diào)幅制比較經(jīng)濟。但發(fā)射機所能傳送的音頻但發(fā)射機所能傳送的音頻頻帶越寬，聲音越逼真，即音質(zhì)越好，從這個頻帶越寬，聲音越逼真，即音質(zhì)越好，從這個角度看，調(diào)頻信號比調(diào)幅信號好。角度看，調(diào)頻信號比調(diào)幅信號好。AM : 音頻帶寬音頻帶寬5KHz 射頻帶寬射頻帶寬10KHzFM : 音頻帶寬音頻帶寬15KHz mf=5 射頻帶寬射頻帶寬180K