第八章調(diào)角信號的解調(diào)電路

第一節(jié)概述1、調(diào)相波解調(diào)電路的功能是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號，也稱為鑒相器。當(dāng)輸入調(diào)相波:

2、調(diào)頻波解調(diào)電路的功能是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號，也稱鑒頻器。輸出電壓:當(dāng)輸入調(diào)頻波:

輸出電壓:一、調(diào)角信號解調(diào)電路的功能

從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。鑒相器的技術(shù)指標(biāo)1、鑒相特性曲線:即鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2、鑒相跨導(dǎo):鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系的比例系數(shù)。即鑒相特性曲線的斜率。3、鑒相線性范圍:通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。4、非線性失真:應(yīng)盡可能小。二、主要技術(shù)指標(biāo)鑒頻器的主要指標(biāo)

1、鑒頻特性曲線:即鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移Δf

的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2、鑒頻跨導(dǎo):鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移的關(guān)系的比例系數(shù)。即鑒頻特性曲線的斜率,也叫鑒頻靈敏度3、鑒頻線性范圍:通常應(yīng)大于調(diào)頻波最大頻偏的二倍。4、非線性失真:應(yīng)盡可能小。1、鑒相電路通?？煞譃槟M電路型和數(shù)字電路型兩大類。2、在集成電路系統(tǒng)中，常用的有模擬乘法器構(gòu)成的乘積型鑒相器和數(shù)字門電路構(gòu)成的門電路鑒相器。第二節(jié)鑒相器

調(diào)相信號參考信號解調(diào)輸出乘法器一、鑒相器的分類二、乘積型鑒相電路1、電路組成框圖2、工作原理分析

u1是需解調(diào)的信號:u1

是與u2正交的參考信號:

一般來說，u1和

u2

為正交關(guān)系，以取得正弦形鑒相特性。模擬乘法器的輸出電流：

u1和

u2大小不同，要采取不同的近似方法，分為以下三種情況討論：

u1和

u2都是小信號u1是小信號，u2是大信號u1和

u2都是大信號

①

u1和

u2均小于26mV時(shí)，根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流②經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載

RL

可得輸出電壓為調(diào)相波的相移低頻高頻

u1和

u2都是小信號當(dāng)時(shí)，，即上式中表示和的瞬時(shí)相位差。通常用表示。隨變化為正弦形。

③鑒相特性曲線④主要指標(biāo)鑒相跨導(dǎo):當(dāng)鑒相跨導(dǎo)為的單位為線性鑒相范圍②當(dāng)u2

的振幅大于100mV時(shí)，雙曲線函數(shù)具有開關(guān)函數(shù)的形式①u1為小信號，u2

為大信號時(shí)，乘法器的輸出電流為u1為小信號，u2

為大信號展開為傅氏級數(shù)③乘法器輸出電流④經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載RL

上得到輸出電壓鑒相跨導(dǎo)線性鑒相范圍鑒相特性是正弦形⑤主要技術(shù)指標(biāo)②在u1和u2的振幅均大于100mV時(shí)，與u2

相似，u1

也可表示為開關(guān)函數(shù)形式①u1和u2均為大信號時(shí)，乘法器的輸出電流為

u1

和u2

均為大信號展開為傅氏級數(shù)③乘法器的輸出電流為④經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載上得到輸出電壓兩個(gè)開關(guān)函數(shù)相乘后的電流波形一次和三次疊加一次、三次和五次疊加⑥在區(qū)間，⑤鑒相特性為三角波形⑦鑒相跨導(dǎo)⑧鑒相線性范圍不同的起始固定相移的鑒相特性

(a)起始固定相移等于90°；(b)起始固定相移等于0°；(c)起始固定相移等于-90°；(d)起始固定相移等于180°由MC1596組成的鑒相電路(a)電路；(b)大信號輸入和輸出方波；(c)線性鑒相特性三.門電路鑒相器特點(diǎn)電路簡單線性鑒相范圍大易于集成化分類或門鑒相器異或門鑒相器異或門鑒相器及波形經(jīng)低通濾波器濾波后，輸出電壓ud(φe)與φe的關(guān)系為三角形，可表示為：其鑒相跨導(dǎo)為：第三節(jié)鑒頻器一、鑒頻電路的分類1、調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型包絡(luò)檢波器線路簡單、性能好調(diào)頻波調(diào)幅調(diào)頻波檢波2、相移乘法鑒頻型調(diào)頻波調(diào)相調(diào)頻波鑒相3、脈沖均值型（零交點(diǎn)鑒頻或脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻）把調(diào)頻信號通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率相等的單極性等幅脈沖序列，然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值，這就恢復(fù)出與瞬時(shí)頻率變化成正比的信號。斜率鑒頻單失諧回路雙失諧回路相位鑒頻比例鑒頻二、鑒頻器的主要特性能全面描述鑒頻器主要特性的是鑒頻特性曲線。輸出電壓uo(t)——輸入信號瞬時(shí)頻偏Δω(t)或Δf(t)的關(guān)系曲線

foΔfuo(t)BmΔf(t)uo(t)或：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。

（1）鑒頻跨導(dǎo)：表明了鑒頻特性曲線在原點(diǎn)處的斜率，反映了鑒頻靈敏度。顯然希望SD值應(yīng)盡可能的大。對鑒頻特性曲線的主要要求：（2）鑒頻器的峰值頻帶寬度Bmax，要求Bmax應(yīng)大于輸入FM波最大頻偏擺動(dòng)范圍 。

Bm≥2Δfm三、斜率鑒頻法

調(diào)制信號為uΩ=f(t)調(diào)頻波為對此式直接微分可得

最簡單的頻—幅變換電路就是并聯(lián)諧振回路，其工作特點(diǎn)：1、單失諧回路鑒頻器FM信號工作在并聯(lián)諧振回路的失諧區(qū)，即（

），當(dāng)FM波電流流過回路時(shí)，由于瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號而變化，對于不同的瞬時(shí)頻偏，失諧回路阻抗不同，回路輸出電壓 振幅將隨瞬時(shí)頻偏 的變化而變化，即可完成 變換。

f

o

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)已很少采用，但它對理解振幅鑒頻器對FM波的解調(diào)有很直觀的意義。

fpius(fo)（1）、雙失諧回路鑒頻器原理圖檢波電路波形變換LC回路：諧振在,帶寬較寬L1C1回路：諧振在L2C2回路：諧振在鑒頻器輸出電壓是上下兩個(gè)檢波器輸出電壓之差。2、雙失諧回路鑒頻器①當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率從ωc向增大方向偏離時(shí)，L2C2

回路電壓大，而L1C1回路電壓小，經(jīng)檢波后u01＜u02，則鑒頻器輸出電壓u0=u01-u02＜0

。②當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率從ωc向減小方向偏離時(shí)，L2C2回路電壓小，而L1C1回路電壓大。經(jīng)檢波后u01＞u02

，則鑒頻器輸出電壓

u0=u01-u02＞0。雙失諧回路鑒頻器的鑒頻特性雙失諧回路鑒頻器的輸出是取兩個(gè)帶通響應(yīng)之差，即該鑒頻器的傳輸特性或鑒頻特性，如圖中的實(shí)線所示。其中虛線為兩回路的諧振曲線。從圖看出，它可獲得較好的線性響應(yīng)，失真較小，靈敏度也高于單回路鑒頻器。

兩個(gè)失諧回路分別調(diào)諧于35MHz和40MHz。它們是共基放大器的負(fù)載回路。輸入調(diào)頻波ui從兩放大器發(fā)射極輸入，經(jīng)共基放大，在負(fù)載回路產(chǎn)生輸出電壓經(jīng)檢波器產(chǎn)生檢波電流I1和I2。在負(fù)載上得到電壓為（I1-I2）RL

。（2）、實(shí)用電路舉例六、相移乘法鑒頻器由移相器將調(diào)頻波變成調(diào)相調(diào)頻波，然后經(jīng)乘法器與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較，從低通濾波器取出原調(diào)制信號。1、相移乘法鑒頻器的組成移相網(wǎng)絡(luò)及其特性

為廣義失諧2移相網(wǎng)絡(luò)及其特性圖中電容C1和單調(diào)諧回路LC2R組成的分壓傳輸移相網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓ú2為：令則：ω在ω0附近變化時(shí)：且（1）輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系當(dāng)ω變化較小，即

arctanξ<π/6(rad)時(shí):（3）對于輸入調(diào)頻信號來說，其瞬時(shí)頻率：移相網(wǎng)絡(luò)及其特性（2）移相網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆l特性和相頻特性如圖（b）所示：則：中心頻率：則：

3鑒頻原理（1）輸入信號：u1=U1mcos[ωct+mfsinΩt]是調(diào)制信號:uΩ(t)=UΩmcos(Ωt)

的調(diào)頻波。（2）經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)得u2：（3）經(jīng)乘法器相乘，乘法器輸出電流為（設(shè)u1、u2均為小信號）（4）經(jīng)低通濾波器（設(shè)通帶內(nèi)傳輸系數(shù)KL=1），在負(fù)載RL上得輸出電壓：若：則：用MC1596構(gòu)成乘積型相位鑒頻器七、

脈沖均值型鑒頻器低通濾波器過零比較器脈沖均值型鑒頻原理方框圖（1）調(diào)頻信號通過過零比較器，在每一個(gè)正過零點(diǎn)由電路產(chǎn)生一個(gè)振幅為U1m，寬度為τ的單極性矩形脈沖。這個(gè)矩形脈沖的重復(fù)頻率和調(diào)頻信號的瞬時(shí)頻