无线电通信-83-相位鉴频器及比例鉴频器课件

8.8 8.8 调角信号解调调角信号解调调频波的解调又称频率检波，简称调频波的解调又称频率检波，简称鉴频鉴频，要求输出信号与输，要求输出信号与输入调频波的瞬时频率的变化成正比入调频波的瞬时频率的变化成正比；调相调相波的解调又称波的解调又称相位检波相位检波，简称，简称鉴相鉴相。振幅鉴频器（斜率鉴频器）振幅鉴频器（斜率鉴频器）相位鉴频器相位鉴频器比例鉴频器比例鉴频器 脉冲计数器鉴频等脉冲计数器鉴频等实用的鉴频器：实用的鉴频器：鉴鉴频频的的方方法法第一类鉴频方法：首先进行波形变换，将等幅调频波变第一类鉴频方法：首先进行波形变换，将等幅调频波变成幅度随瞬时频率变化的调幅波，然后用振幅检波器将幅成幅度随瞬时频率变化的调幅波，然后用振幅检波器将幅度的变换检测出来；度的变换检测出来；第二类鉴频方法：对调频波通过零点的数目进行计数，第二类鉴频方法：对调频波通过零点的数目进行计数，单位时间内的数目正比于调频波的瞬时频率；单位时间内的数目正比于调频波的瞬时频率；第三类鉴频方法：利用移相器与符合门电路配合实现。第三类鉴频方法：利用移相器与符合门电路配合实现。8.8调角信号解调调频波的解调又称频率检波，简称鉴频，要求1鉴频器的主要技术指标鉴频器的主要技术指标:鉴频特性曲线鉴频特性曲线1、鉴频跨导、鉴频跨导S 中心频率附近，单位频偏引起的输出电压的变化量：中心频率附近，单位频偏引起的输出电压的变化量：鉴频跨导越大，鉴频特性曲线越陡峭，鉴频能力越强鉴频跨导越大，鉴频特性曲线越陡峭，鉴频能力越强鉴频器的主要技术指标:鉴频特性曲线1、鉴频跨导S鉴频跨导22、鉴频灵敏度、鉴频灵敏度主要是指为使鉴频器正常工作所需的输入调频波的幅度，主要是指为使鉴频器正常工作所需的输入调频波的幅度，其值越小，鉴频器灵敏度越高。其值越小，鉴频器灵敏度越高。4、寄生调幅抑制能力、寄生调幅抑制能力5、尽可能减小产生调频波失真的各种因素的影响，提高、尽可能减小产生调频波失真的各种因素的影响，提高对电源和温度变化的对电源和温度变化的稳定性稳定性2、鉴频灵敏度4、寄生调幅抑制能力5、尽可能减小产生调频波3 FM波波(频幅变换频幅变换)FM/AMFM/AM(包络检波包络检波)恢复原调制信号恢复原调制信号振幅鉴频器（斜率鉴频器振幅鉴频器（斜率鉴频器)振幅鉴频器的振幅鉴频器的基本原理：基本原理：频频-幅幅 变换器变换器包络检波器包络检波器检波FM波(频幅变换)FM/AM振幅鉴频器（斜率鉴频器)4最简单的频幅变换电路就是并联谐振回路最简单的频幅变换电路就是并联谐振回路:利用失调回路中幅频特性曲线的倾斜部分来实现鉴频，解调利用失调回路中幅频特性曲线的倾斜部分来实现鉴频，解调后失真较大，是一种原始类型的鉴频器，现在已很少采用，后失真较大，是一种原始类型的鉴频器，现在已很少采用，但它对理解振幅鉴频器对但它对理解振幅鉴频器对FM波的解调有很直观的意义。波的解调有很直观的意义。最简单的频幅变换电路就是并联谐振回路:利用失调回路中幅频特性58.8 8.8 相位鉴频器相位鉴频器相位鉴频器的基本原理：相位鉴频器的基本原理：利用回路的相位频率特性将调频波利用回路的相位频率特性将调频波变为调幅变为调幅/调频波，然后用振幅检波器恢复调制信号。调频波，然后用振幅检波器恢复调制信号。常用的相位鉴频器电路有两种，即常用的相位鉴频器电路有两种，即电感耦合相位鉴频器电感耦合相位鉴频器和和电电容耦合相位鉴频器容耦合相位鉴频器。本节主要讨论电感耦合相位鉴频器，原。本节主要讨论电感耦合相位鉴频器，原理电路图如下图：理电路图如下图：波形变换波形变换幅度检波幅度检波耦合谐振回路完成波形变换耦合谐振回路完成波形变换对称包络检波器对称包络检波器8.8相位鉴频器相位鉴频器的基本原理：利用回路的相位频率6电路说明电路说明电路说明7 工作原理工作原理由图可以看出，初级回路电流经互感耦合，在次级回路两端由图可以看出，初级回路电流经互感耦合，在次级回路两端感应产生次级回路电压。加在两个振幅检波器的输入信号分感应产生次级回路电压。加在两个振幅检波器的输入信号分别为别为 (8.8.1)(8.8.2)工作原理由图可以看出，初级回路电流经互感耦合，在次级回路两8为了使分析简单起见，先作两个合乎实际的假定：为了使分析简单起见，先作两个合乎实际的假定：近似得到右图所示等效电路，近似得到右图所示等效电路，图图8.8.2 次级回路的等效电路次级回路的等效电路 初级电流在次级回路中感应产生串初级电流在次级回路中感应产生串 联电动势联电动势(8.8.4)式中，正、负号取决于初次级线圈的绕向。式中，正、负号取决于初次级线圈的绕向。(8.8.3)1)1)初次级回路的品质因数均较高；初次级回路的品质因数均较高；2)2)初、次级回路之间的互感耦合比较弱。初、次级回路之间的互感耦合比较弱。这样，在估算初级回路电流时，就不必考虑初级回路这样，在估算初级回路电流时，就不必考虑初级回路自身的损耗电阻和从次级反射到初级的损耗电阻。自身的损耗电阻和从次级反射到初级的损耗电阻。为了使分析简单起见，先作两个合乎实际的假定：近似得到右图所示9根据右图等效电路求出：根据右图等效电路求出：式中，式中，X X2 2=X=XL2L2X XC2C2是次级回路总电抗，可正可负，还可为零。是次级回路总电抗，可正可负，还可为零。这取决于信号频率。这取决于信号频率。现在假设线圈的绕向使该式取负号。将式现在假设线圈的绕向使该式取负号。将式(8.8.3)(8.8.3)代入式代入式(8.8.4)(8.8.4)，得，得(8.8.5)(8.8.6)根据右图等效电路求出：式中，X2=XL2XC2是次级回路总10 从式可以看出，当信号频率从式可以看出，当信号频率f finin等于中心频率等于中心频率f f0 0(即回路即回路谐振频率谐振频率)时，时，X X2 2=0=0，于是，于是该式表明，次级回路电压该式表明，次级回路电压 比初级回路电压比初级回路电压 超前超前 。(8.8.7)X2=XL2XC2从式可以看出，当信号频率fin等于中心频率f0(即回路谐11 当信号频率当信号频率f finin高于中心频率高于中心频率f f0 0时，时，X XL2L2X XC2C2，即，即X X2 20 0。这时次级回路总阻抗为这时次级回路总阻抗为式中，式中，是是Z Z2 2的模，其值为的模，其值为 是是Z Z2 2的相角，其值为的相角，其值为将将Z Z2 2的关系式代入上式，得的关系式代入上式，得该式表明，当信号频率高于中心频率时，该式表明，当信号频率高于中心频率时，Z2呈感性，呈感性，0，次级回路电压次级回路电压超前于初级回路电压超前于初级回路电压 一个小于一个小于 的角度的角度 。X2=XL2XC2当信号频率fin高于中心频率f0时，XL2XC2，即X12 当当finf0时，时，Z2呈容性，呈容性，0Z2呈容性，呈容性，0即即 超前于超前于 一个大于一个大于 的相角的相角 。当finf0时，Z2呈容性，0Z2呈容性，f0 0图图8.8.3 相位鉴频器矢量图相位鉴频器矢量图VD2V12VD190-Vab2Vab2finf00根据式(8.8.1)、式(8.8.2)和上面的相位关系的分析14（8.8.10）（8.8.10）1516(a)正极性鉴频曲线正极性鉴频曲线 (b)负极性鉴频曲线负极性鉴频曲线图图(a)为正极性鉴频曲线，鉴频跨导为正极性鉴频曲线，鉴频跨导S0。若次级线。若次级线圈的同名端相反，则为负极性鉴频，鉴频跨导圈的同名端相反，则为负极性鉴频，鉴频跨导S0，如图，如图(b)所示。所示。(a)正极性鉴频曲线(b)负极性鉴频曲线图(a)为17正正极极性性鉴鉴频频曲曲线线 负负极极性性鉴鉴频频曲曲线线原因：当频率超过一定范围，超出了输入电路通频带，耦原因：当频率超过一定范围，超出了输入电路通频带，耦合回路的频率响应曲线的影响变得显著，导致输出电压大合回路的频率响应曲线的影响变得显著，导致输出电压大小也随着频移的加大而下降，最后反而使鉴频器的输出电小也随着频移的加大而下降，最后反而使鉴频器的输出电压下降。因此，压下降。因此，S型鉴频特性曲线的线性区间两边的边界型鉴频特性曲线的线性区间两边的边界应对应于耦合回路频率响应曲线通频带的两个半边界点，应对应于耦合回路频率响应曲线通频带的两个半边界点，即即半功率点半功率点。正极性鉴频曲线负极性鉴频曲线原因：当频率超过一定范围，超18前面介绍的相位鉴频器，当输入调频信号的振幅发生变前面介绍的相位鉴频器，当输入调频信号的振幅发生变化时，输出电压也会发生变化，因此由各种噪声和干扰化时，输出电压也会发生变化，因此由各种噪声和干扰引起的输入信号寄生调幅，都将在其输出端反映出来。引起的输入信号寄生调幅，都将在其输出端反映出来。为了抑制噪声及干扰，在鉴频器前必须增设限幅器。而为了抑制噪声及干扰，在鉴频器前必须增设限幅器。而比例鉴频器具有自限幅功能，因而采用它可以省去外加比例鉴频器具有自限幅功能，因而采用它可以省去外加的限幅器。的限幅器。8.9 8.9 比例鉴频器比例鉴频器 前面介绍的相位鉴频器，当输入调频信号的振幅发生变化时，输出电19比例鉴频器的原理电路比例鉴频器的原理电路 比例鉴频器的原理电路20其波形变换部分与相位鉴频器基本相同，电路上差别主要有其波形变换部分与相位鉴频器基本相同，电路上差别主要有以下几点：以下几点：(1)负载负载RL接在接在MN之间，输出电压由之间，输出电压由M，N引出引出(M为正为正)。(2)R1和和R2两端并接大电容两端并接大电容C6(一般为一般为10 F)，使得在检波过，使得在检波过程中程中a b 间的端电压基本保持不变。间的端电压基本保持不变。(3)D1和和D2按环路顺接，以保持直流通路，因此按环路顺接，以保持直流通路，因此C3和和C4上的上的电压极性一致，电压极性一致，Va b=VC3+VC4。经推导比例鉴频器的输出。经推导比例鉴频器的输出电压。电压。其波形变换部分与相位鉴频器基本相同，电路上差别主要有以下几点21相位鉴频器和比例鉴频器的比较相位鉴频器和比例鉴频器的比较相位鉴频器：输出比比例鉴频器大一倍，线性更好相位鉴频器：输出比比例鉴频器大一倍，线性更好比例鉴频器：能提供一个适合自动增益控制的电压比例鉴频器：能提供一个适合自动增益控制的电压 抗干扰好抗干扰好相位鉴频器和比例鉴频器的比较相位鉴频器：输出比比例鉴频器大一22