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5角度调制与解调.ppt

5角度调制与解调

教育文库
2018-11-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《5角度调制与解调ppt》,可适用于工程科技领域

第章 角度调制与解调电路概 述 角度调制信号的基本特性 调频电路 调频波解调电路 数字调制与解调电路概 述 角度调制信号的基本特性 调频信号和调相信号 调角信号的频谱 调角信号的频谱宽度 小结.角度调制(调角)()调频(FM):载波信号的频率按调制信号规律变化()调相(PM):载波信号的相位按调制信号规律变化 两种调制方式均表现为载波信号的瞬时相位受到调变故统称为角度调制简称调角。  调角优点:抗干扰能力强缺点:频谱宽度增加.两种调制信号的基本特性载波一般式:v=Vmcos(t)矢量表示Vm:矢量的长度(t):矢量转动的瞬时角度(类似于圆周运动中的角位移)。 调频信号和调相信号()调幅信号矢量长度:Vm上叠加调制信号信息Vm=Vmkav(t)v(t)=Vmkav(t)cos(ct)ka:比例常数:起始相角v(t):调制信号电压。()调相信号矢量长度:恒值Vm 瞬时相角:在ct上叠加按调制信号规律变化的附加相角(t)=kpv(t)调相信号表达式v(t)=Vmcosctkpv(t)kp:比例常数单位:radV瞬时角频率:即(t)的时间导数值为按调制信号的时间导数值规律变化。()调频信号矢量长度:恒值Vm转动角速度:在载波角频率c上叠加按调制信号规律变化的瞬时角频率(t)=kfv(t)。调频信号的一般表达式kf:比例常数单位为radsV。.三种调制方法的基本特性调频、调相的比较.调频与调相指数设单音调制v(t)=Vmcost()调频①(t)=ckfVmcost=cmcost式中:m=fm=kfVm最大角频偏与调制信号振幅Vm成正比③v(t)=VmcosctMfsint()调相 ①(t)=ctkpVmcost=ctMpcost式中Mp=kpVm:调相指数与Vm成正比②(t)=cMpsint=cmsint最大角频偏m=Mp=kpVm与Vm成正比。③v(t)=Vmcos(ctMpcost) 单音调制时尽管两种已调信号的(t)和(t)均为简谐波但m随Vm和的变化规律不同。当Vm一定由小增大时: FM中的m(=kfVm)不变而Mf(=kfVm)随成反比地减小。 PM中的Mp(=kpVm)不变而m(=Mp)呈正比地增加。  两种已调波均有含义截然不同的三个频率参数:  载波角频率c:瞬时角频率变化的平均值。  调制角频率:瞬时角频率变化的快慢程度。  最大角频率m:瞬时角频率偏离c的最大值。 调角信号的频谱.单音调频信号的频谱 单音调制时两种已调信号中的(t)均为简谐波因而它们的频谱结构是类似的。  以单音调制调频信号v(t)=Vmcos(ctMfsint)为例用指数函数表示是宗数为Mf的n阶第一类贝塞尔函数它满足等式因而调频波的傅里叶级数展开式为 =VmJ(Mf)cosct载频 VmJ(Mf)cos(c)tcos(c)t第一对边频 VmJ(Mf)cos(c)tcos(c)t第二对边频 VmJ(Mf)cos(c)tcos(c)t第三对边频  该式表明单音调频信号的频谱由载波分量和无数对边频分量组成(已不是信号频谱的不失真搬移)。 其中n为奇数的上、下边带分量的振幅相等极性相反而n为偶数的上、下边频分量的振幅相等极性相同。为简化令=则 载波和各边频分量振幅随Mf而变化。 Mf=···时载波分量振幅等于零而当Mf为某些其他特定值时又可使某些边频分量振幅等于零。 ①频谱不再是调制信号频谱的简单搬移而是由载波分量和无数对边频分量所组成每一边频之间相隔Ω。 ②n为奇数的上、下边频分量振幅相等极性相反而n为偶数的上、下边频分量振幅相等极性相同。 ③n次边频分量的振幅与贝塞尔函数值Jn(Mf)成比例。  ④载波与各边频分量的振幅均与调频指数Mf有关。Mf越大有效边频分量越多。 ⑤对于某些Mf值载波或某边频振幅为零。.调频信号的平均功率  改变Mf可引起载波分量和各边频分量之间功率的重新分配但不会引起总功率的改变。  而调幅信号平均功率不仅与Vm还与Ma有关且随着Vm和Ma增大而增大.调角信号的频宽调角信号包括无限多对边频分量频谱宽度应无限大。 当M(Mf或Mp)一定时随着n的增加Jn(M)虽有起伏但其总趋势减小。          特别当n>M时Jn(M)的数值已很小且随n的增加迅速下降。            因此若忽略振幅小于Vm(为某一小值)的边频分量则调角信号实际占据的有效频谱宽度是有限的其值为BW=LF。  L:有效上边频(或下边频)分量的数目F:调制频率。  在高质量通信系统中取=即边频分量幅度小于未调制前振幅Vm的百分之一相应的BW用BW表示  在中等质量通信系统中取=即Vm的十分之一相应的BW用BW表示。 调角信号的频谱宽度 根据图画出的==时L随M变化曲线如图所示。.卡森公式 若L不是正整数则应用大于并最靠近该值的正整数取代。 当n>M时Jn(M)恒小于。因此为了方便起见调角信号的有效频谱宽度可用卡森公式进行估算BWCR=(M)F计算发现BWCR介于BW与BW间接近BW当M<<时有BWCRF其值近似为调制频率的两倍相当于调幅波的频谱宽度。 这时调角信号的频谱由载波分量和一对幅值相同极性相反的上、下边频分量组成称窄带调角信号。讨论: ①作为调频信号时由于fm与Vm成正比因而当Vm即fm一定时BWCR也就一定与F无关。 ②作为调相波时由于fm=MPF其中MP与Vm成正比(MP=kpVm)因而当Vm一定时BWCR与F成正比的增加。.复杂调制信号频宽 若调制信号为复杂信号则调角信号的频谱分析十分繁琐。但是实践表明复杂信号调制时大多数调频信号占有的频谱宽度仍可用单音调制时的公式表示仅需将其中的F用调制信号中最高调制频率Fmax取代fm用最大频偏取代。 例:在调频广播系统中按国家标准规定(fm)max=kHzFmax=kHz通过计算求得BW=LFmax=kHz=kHz故实际选取的频谱宽度为kHz即二值的折中值。 例:利用近似公式计算以下情况的调频波的频带宽度。()fm=kHzFmax=kHz()fm=kHzFmax=kHz()fm=kHzFmax=kHz。解:BWCR=(M)F=(fmF)()BWCR=()kHzkHz()BWCR=()kHz=kHz()BWCR=()kHz=kHz尽管调制频率变化了倍但频带宽度变化很小。 小结 ①调频和调相是两种幅度Vm恒定的已调信号它们的平均功率Pav仅取决于Vm而与Mf(或Mp)无关。故发射时可采用高效率的丙类谐振功率放大器将它放大到所需的发射功率而在接收这些已调信号时将呈现出很强的抗干扰能力。 ②调频和调相均是由无限频谱分量组成的已调信号它没有确定的频谱宽度工程上根据一个准则来确定有效的频谱宽度且其值与M的大小密切相关。 ③调频调相均为频谱非线性变换的已调信号因此理论上它们的调制与解调电路均不能采用相乘器和相应的滤波器所组成的电路模型来实现。但工程上在做某些近似后相乘器仍可作为构成电路的主要器件(例:矢量合成法调相电路、乘积型鉴相电路)。 调频电路 调频电路概述 直接调频 张弛振荡电路实现直接调频 间接调频电路调相电路 扩展最大频偏的方法 调频电路概述一、直接调频和间接调频.直接调频()定义 调制信号直接控制振荡器的振荡频率使其不失真地反映调制信号的变化规律。()被控的振荡器种类①LC、晶体振荡器(产生调频正弦波) ②张弛振荡器(产生调频非正弦波可通过滤波等方式将调频非正弦波变换为调频正弦波)。.间接调频()定义通过调相实现调频的方法。()方法将调制信号进行积分用得到的值进行调相便得到所需的调频信号。 ①正弦波振荡器产生角频率为c的载波电压Vmcosct通过调相器后引入一个附加相移(c)即vO(t)=Vmcosct(c)。当v(t)=Vmcost时上式可表示为式中Mf=kp(kVm)=mm=kpkVmMf:调频指数与调制信号振幅Vm成正比。 调相器是实现间接调频的关键其作用是产生受调制信号振幅Vm线性控制的附加相移(c)。优点:调相电路的实现比较灵活。二、调频电路的性能要求.调频特性  ()定义 描述瞬时频率偏移f(=ffc)随调制电压v变化的特性。()特性如图所示。()要求 在特定调制电压范围内是线性的。.调频灵敏度()定义原点上的斜率单位为HzVSF越大调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。()要求 当v(t)=Vmcost时画出的f(t)波形如图所示。图中fm即为调频信号的最大频偏。.调频特性的非线性()中心频率偏离量 若调频特性非线性则由余弦调制电压产生的f(t)为非余弦波形它的傅里叶级数展开式为f(t)=ffmcostfmcost式中f=f–fc为f(t)的平均分量表示调频信号的中心频率由fc偏离到f称为中心频率偏离量。()非线性失真系数评价调频特性非线性的参数为.中心频率准确度和稳定度 使接收机正常接收所必须满足的重要性能指标否则将造成信号失真并干扰邻近电台信号。 在正弦振荡器中实现直接调频一、工作原理及其性能分析.工作原理 将可变电抗器件接入LC振荡回路中其电容或电感量受调制信号控制便可实现调频。.可变电抗器件的种类 ②铁氧化磁芯绕制的线圈。电感可变器件用在扫频仪中改变通过附加线圈的电流可控制磁场的变化使磁芯导磁率变化从而改变主线圈的电感量。 ①驻极体话筒或电容式话筒。电容可变器件用于便携式调频发射机将声波的强弱变化转换为电容量的变化。接入振荡回路当中可得瞬时频率按讲话声音强弱变化的调频信号。 ③变容二极管。利用PN结反偏呈现的势垒电容而构成应用最为广泛。优  点:工作频率高、固有损耗小、使用方便。接入方法:全接入、部分接入 .变容二极管作为振荡回路总电容的直接调频电路()原理电路为LC正弦振荡器中的谐振回路。()性能分析①归一化调频特性曲线方程 VB:PN结的内建电位差Cj():v=时的结电容n:变容指数由PN结工艺结构定在~之间。 变容二极管总电压v=(VQv)且|v|<VQ代入CjQ为变容二极管在静态工作点Q上的结电容x为归一化的调制信号电压其值恒小于。上式为归一化调频特性曲线方程反映了振荡角频率osc随x(即v)变化的关系式。 ②归一化调频特性曲线:指数n不同ffc随x变化的曲线。 ffc随x变化的曲线如图所示可见除n=外调频特性曲线均为非线性曲线。 因此变容二极管作为振荡回路总电容应选用n=的超突变结变容管。否则调制器将出现非线性失真或使中心频率偏离c值。③直接调频电路的性能 当v(t)=Vmcost时归一化调制信号电压其中m=Vm(VQVB)若设m足够小可以忽略式()级数展开式中x的三次方及其以上各次方项可求得调频波的:()讨论 故最大相对频偏受kf和c的限制。在满足kf和c的条件下提高c可以增大调频波的最大角频偏值m。②当n=时c=m=实现不失真调频。 ③变容二极管由PN结组成其性能受温度影响较大为减少影响可采用部分接入电路。.变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路 ()原理电路 变容二极管部分接入的振荡回路。()性能分析()讨论 若将回路总电容视作一个等效的变容二极管则等效变容指数n必将小于变容二极管指数故为实现线性调频: ①必须选用n大于的变容二极管。 ②正确选择C和C的大小。 部分接入结电容仅为回路总电容的一部分对振荡频率的调变能力比全部接入低。由图:C主要影响低频区   的调制特性曲线C主要影响高频区的调频特性线。部分接入最大角频偏:p=(p)(ppp)p=CjQCp=CCjQ可见减小了p而p恒大于。 当CjQ一定时C越小P越大C越大P越大其结果都使p值增大因此m越小。二、电路组成 控制电路的接入原则:既可将VQ和v加到变容二极管上实现控制作用又不影响振荡器的正常工作。L:高频扼流圈对高频开路对直流和调制频率短路。C:高频滤波电容对高频短路对调制频率开路。 C:隔直电容。对高频短路对调制频率开路VQ和v可有效加到变容二极管上。 ①对于高频由于L开路、C短路因而是由L和Cj组成的振荡电路不受控制电路影响。 ②对于直流和调制频率C阻断因而VQ和v可有效地加到变容二极管上不受振荡回路影响。()中心频率为MHz的变容二极管直接调频电路。①T的直流偏置:双电源供电②振荡电路变容管全接入的电感三点式③D的直流偏置④调制信号接入型滤波()中心频率为MHz的直接调频电路 ①振荡电路:变容管部分接入、电容三点式 ②变容管控制电路 ③调制电路:v(t)经F隔直电容和H高频扼流圈加到变容管上()MHz晶体振荡器的变容二极管直接调频电路T:音频放大器T:皮尔斯晶体振荡器谐振回路:调谐在三次谐波 间接调频电路调相电路实现间接调频电路的关键:调相电路。一、矢量合成法调相电路()原理单音调制时调相信号的表达式为vO(t)=Vmcos(ctMpcost)=Vmcosctcos(Mpcost)Vmsinctsin(Mpcost)当Mp<()窄带调相时cos(Mpcost)sin(Mpcost)Mpcost由此产生的误差小于。vO(t)=Vmcosctcos(Mpcost)Vmsinctsin(Mpcost)VmcosctVmMpcostsinct 近似由载波信号(Vmcosct)和双边带信号(VmMpcostsinct)叠加而成。用矢量表示两矢量相互正交其中双边带信号矢量的长度按VmMpcost的规律变化。()实现模型 如图所示设AM=原理上这种方法只能不失真地产生Mp<()的窄带调相波。vo(t)VmcosctVmMpcostsinct窄带调相波就是这两个正交矢量合成的产物故称之为矢量合成法。二、可变相移法调相电路.实现原理 载波电压Vmcosct通过可控相移网络这个网络在c上产生的相移(c)受调制电压的控制且呈线性关系即(c)=kpv(t)=Mpcost其输出电压便为所需的调相波即vo(t)=Vmcosct(c)=Vmcos(ctMpcost).实现方法变容二极管调相电路()原理图 Cj(D)、L组成谐振回路由角频为c的电流源iS(t)=Ismcosct激励Re:回路的谐振电阻。()工作原理并联谐振回路阻抗:其中:若加在变容二极管上的电压v=(VQv)=(VQVmcost)相应的Cj为 回路提供的相移z()将随v即而变化。 因此iS(t)在回路上产生的电压将是相位受v调变的调相信号。.不失真调相的条件()对m的限制展开忽略二次方小项()对Mp的限制当=c时通常满足(t)<<c上式简化为式中Mp=QenmMp应小于。结论:不失真调相条件选用n=的变容二极管。限制m为小值保证(t)不失真地反映v。限制Mp小于。.实际电路(p图)  L、D:谐振回路。  R和R:隔离电阻隔离谐振回路输入和输出。  R:隔离电阻隔离变容二极管控制电路、偏压源(V)、调制信号源。C、C、C:隔直耦合电容。R、C:高音频滤波音频积分 若C取值较大则v(t)在积分电路RC中产生的电流i(t)v(t)R向电容C充电故D上的调制信号电压  若v(t)=VmcostD上的调制信号电压这样调相电路便转换为间接调频电路。三、可变时延法调相电路.原理将载波电压通过可控时延网络如图所示。.电路时延网络的输出电压为vo(t)=Vmcosc(t)vo(t)=Vmcosc(t) 若受调制信号线性控制=kdv,则vo(t)为所需的调相波。即vo(t)=Vmcos(ctckdv)=Vmcos(ctMpcost)式中Mp=ckdVm。四、间接调频与直接调频电路性能上的差别 调相电路能够提供的最大线性相移Mp均受到调相特性非线性的限制且其值都很小。 对间接调频Mf=kp(kVm)=m   ()故m=kpkVm调相电路选定后只与Vm有关而与c无关。间接调频限制的是绝对频偏m。 所以两种调频受限制的参数不同。增大c可以增大直接调频电路中的m对间接调频电路中的m无济于事。 对于间接调频若调制信号是复杂信号则当Vm即m一定时越小Mf=(m)就越大当=min时Mf达到最大值且这个值不能超过调相器提供的最大线性相移Mp因而最大频偏必须在最低调制频率上求得即m=Mfmin才能保证在整个调制频率范围内的Mf不超过Mp。 扩展最大频偏的方法.问题的提出 m是频率调制器的主要性能指标若实际调频设备需要的m不能达到则需扩展。.扩大最大频偏的方法倍频 设调频波瞬时角频率为=cmcost通过n倍频器其瞬时角频率增大n倍变为ncnmcost。可见倍频器可不失真地将c和m同时增大n倍而相对角频偏(nmnc=mc)不变。 若将该调频波通过混频器由于混频器具有频率加减的功能可使调频波的载波角频率c降低或者提高但m不变。可见混频器可以在保持最大角频偏不变的条件下不失真地改变调频波的相对角频偏。 利用倍频器、混频器的上述特点可以实现在要求的载波频率上扩展频偏。 例:某调频发射机采用矢量合成法调相电路欲产生载波频率为MHz最大频偏为kHz的调频波。已知调制信号频率范围为~Hz。 方案如图所示。调相器输入载波频率为kHz产生的最大频偏设为Hz(已知Hz上能产生的最大线性频偏为Hz)通过三级四倍频和一级三倍频可以得到fc=MHzfm=kHz的调频波再通过混频将其载波频率降低到MHz后通过两个四倍频器就能得到所需的调频器。 限幅鉴频实现方法概述 调频波解调电路 斜率鉴频电路 相位鉴频电路.概念.作用从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。 鉴频鉴相采用的方法不尽相同本章重点讨论调频波的解调鉴频。.特点限幅与鉴频一般联用统称限幅鉴频器。 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限幅器。 限幅鉴频实现方法概述一、鉴频电路性能要求.功能将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。.鉴频特性描述vO随瞬时频偏(ffc)的变化特性如图所示。.鉴频跨导鉴频特性原点处的斜率 SD越大鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调电压的能力越强。.对鉴频电路性能要求  ①通频带大于调制信号的最高频率max。在传输视频信号时还必须满足相位失真和瞬变失真的要求。②大的鉴频跨导SD③满足线性和非线性失真的要求。二、鉴频的实现方法①利用反馈环路(例如锁相环)实现鉴频 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。再通过检波、低通滤波器输出所需的解调电压。()斜率鉴频器 ①将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络使输出调频波的振幅按照瞬时频率的规律变化。②通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。()相位鉴频器 ①将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络使输出调频波的附加相移按照瞬时频率的规律变化。 ②相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行比较检出反映附加相移变化的解调电压。()脉冲计数式鉴频器①调频波通过非线性变换网络变成调频等宽脉冲序列。②由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。三、调频信号通过线性网络的响应  线性网络:斜率、相位鉴频的关键  作用:瞬时频率变化振幅、相移变化  调频波为非简谐波由众多频率分量组成。根据线性系统理论若已知线性网络的频率特性为 令:F(j)=Fv(t)、F(j)=Fv(t)(对v、v的傅里叶变换)F–傅里叶反变换。 当线性网络输入端作用着调频信号v(t)时它的输出v(t)响应为v(t)=FF(j)=FF(j)A(j)  () 上述分析十分困难仅在个别理想情况下才能方便求解得出所需结果。.等幅调频波通过理想微分网络的响应特性一个理想的微分网络其频率特性A(j)=jA幅频特性:线性相频特性:恒值 它的输出响应为v(t)=FF(j)A(j)=FjAF(j)利用傅里叶变换的微分特性当v=Vmcos(ctMfsint)时(Mf=m)v(t)=AVm(cmcost)sin(ctMfsint) ()Vm=AVm(cmcost) 可见经过理想微分网络等幅调频波变成了幅度按调制规律变化的调幅调频波(信号的瞬时频率变化不失真地反映在输出调频信号的振幅Vm上)可通过包络检波器解调。实现模型如图所示。.等幅调频波通过理想时延网络的响应特性一理想时延网络的频率特性当v(t)=Vmcos(ctMfsint)时其中sin(t)=sintcoscostsinsintcost(若≤则cossin)即   sin(t)sintcost 上式表明通过理想时延网络当≤时输出调频波中附加相移为=cMfcost=cmcost其中c为恒定相移mcost反映了输入调频波的瞬时频率变化。相位鉴频器的实现模型如下图所示。.准静态条件下的响应特性 满足准静态条件的网络其输出响应是一个振幅和相位均随(t)变化的调频波。 ①准静态条件:网络的瞬变过程速率远高于输入调频信号的瞬时频率变化速率。 ②准静态条件下的响应特性:网络对输入调频波的响应可近似为该瞬时频率的正弦稳态响应。故瞬时角频率为(t)的输入调频信号在网络输出端的响应为若(t)=cmcost即v(t)=Vlmcos(ctMfsint)则振幅、相位均随(t)变化四、振幅限幅器作用:将寄生调幅的调频信号变换为等幅的调频信号。.三极管振幅限幅器()特性:丙类谐振放大器的放大特性。()电路:工作在过压状态的谐振功率放大器。.差分对管振幅限幅器()电路()原理 输入vS较大iC上下削平后接谐振回路可得等幅调频波。 斜率鉴频电路一、失谐回路斜率鉴频电路.电路组成 ①单失谐回路(谐振回路对输入调频波的载波失谐)②二极管包络检波器.工作原理①将载波角频率设在谐振特性曲线倾斜部分中接近直线段的中点(O或O)。②单失谐回路将输入的等幅调频波vS(t)=Vsmcos(ctMfsint)变换为幅度反映瞬时频率变化的调幅调频波。③通过包络检波器完成鉴频功能。.扩大鉴频特性范围 单失谐回路鉴频器:谐振曲线线性范围小为扩大鉴频特性范围多采用双失谐回路构成平衡回路斜率鉴频器。()电路vO=vAVvAV 图中上谐振回路调谐在f下谐振回路调谐在f它们各自失谐在输入调频波载波频率fc的两侧并且与fc间隔f相等即f=ffc=fcf。()鉴频特性  设A()、A():上、下两谐振回路的幅频特性  vO:双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压则vO=vAVvAV=VsmdA()A() 可见当Vsm和d一定时vO随的变化特性就是两个失谐回路的幅频特性相减后的合成特性。d:上、下两包络检波器的检波电压传输系数()讨论合成鉴频特性曲线的线性:①与两失谐回路的幅频特性形状有关 ②主要取决于f和f的位置。配置恰当补偿两曲线中的弯曲部分可获线性范围较大的鉴频特性曲线。 f过大时会在fc附近出现弯曲f过小时线性段范围不能扩展。二、集成电路中采用的斜率鉴频器.电路 LCC:线性网络作用:f–V变换输出调频调幅电压v(t)v(t) TT:射随器 TT:三极管包络检波器输出解调波 TT:差分放大器放大解调电压。.原理特性曲线如图(a)所示。 ①LC并联谐振vm最大vm最小。 ②LCC串联谐振vm最小vm最大。 ③合成鉴频特性曲线如图(b)所示vO=A(vmvm) A:增益常数取决于射随器、检波器、差分放大器。④可调元件L、C、C。 相位鉴频电路  作用:鉴相用来检出两信号间的相位差并输出与相位差大小相对应的电压。一、乘积型鉴相器.组成框图  相乘器(例如双差分对平衡调制器)低通滤波器。T~T、D:双差分对平衡调制器、实现乘积型相位鉴频电路。.工作原理设两个输入信号分别为  除固定相移外它们之间的相位差为。则双差分对管输出差值电流(见式)为()Vm<mVVm>mV上式简化为(见式)  通过低通滤波器滤除及其以上各次谐波项取出有用的平均分量其值与sin成正比。  设双差分对管的直流负载电阻为RC低通滤波器的传输增益为则鉴相器的鉴相特性为式中Ad为鉴相灵敏度单位为V。  当||<时sinvO与成正比。故只能不失真地解调||为小值的调相信号。  输入信号引入的固定相移目的是获得正弦的鉴相特性以保证=时vO=且上、下奇对称。()当Vlm和Vm均大于mV可画出两个开关波形相乘后的波形。=时相乘所得的双向脉冲上、下等宽频率加倍相应的平均分量为且>时相乘所得的双向脉冲上、下不等宽。在||<范围内相应的平均分量为  为在||<内的一条通过原点的直线并向两侧周期性重复。.实现电路()电路T:射随器将一路信号vS分为大小两路:大:接T作用:保证T、T为开关状态。小:经频相转换网络接T~T为相乘器小信号输入电压。T~T、D:双差分对平衡调制器实现乘积型鉴相。频相转换网络D~D:T及双差分对偏置电路。()频相转换网络①电路在附近网络的增益A(j)可近似表示为  ③幅频特性和相频特性曲线可根据式()画出如图所示。④讨论结论:频相转换网络时延特性不理想。()鉴频特性  设频相转换网络谐振频率=c。电路中射随器T和T的增益近似为则v(t)的振幅Vm近似等于输入调频信号vs(t)的振幅Vsmv(t)的振幅Vm=()A()Vsm。  根据vOAdsin在双差分对管单端输出时鉴频器的输出解调电压为式中A=arctan  根据上式画鉴频特性曲线如图所示。  图中虚线是假设A()为恒值时画出的特性而实线则是按A()的变化进行修正后画出的实际特性。  可见当广义失谐量向正、负方向增大时由于A()下降实际特性出现正、负两个峰值而后便近似按A()的规律单调下降。A()A()=CR若输入调频信号的瞬时角率(t)=c(t)且=c代入上式则因而由式()可得二、叠加型鉴相器.原理电路  由两个包络检波器叠加后组成的叠加型鉴相器。.工作原理  加到上、下包络检波器的输入信号电压分别为vi(t)=v(t)v(t)vi(t)=v(t)v(t)  假设v(t)=Vmcostv(t)=Vmsin(t)则根据矢量叠加原理vi(t)和vi(t)可分别表示为:vi(t)=Vm(t)cost(t)vi(t)=Vm(t)cost(t)可见合成电压的振幅Vm(t)和Vm(t)均与有关但它们之间的关系是非线性的。.解调电压输出若包络检波器的检波电压传输系数为d则鉴相器的输出电压为以Ksin为变量将上式用幂级数  当Ksin为小量时Ksin的三次方及其以上各次方项可忽略上式简化为呈正弦鉴相特性。.实际电路()电路频相转换网络:LC和LC互感耦合双调谐回路。C:隔直电容对输入信号频率呈短路。  L:高频扼流圈高频阻抗很大接近开路而对平均分量接近短路为包络检波器提供通路。()原理两个输入信号叠加后加到包络检波器而构成的叠加型鉴相器。  路:调频信号vS(t)经T、一次回路LC上产生电压v(t)通过互感耦合在二次回路LC上产生电压v(t)。  路:v(t)又通过C、高扼圈L和滤波电容C通地形成闭合回路在这个回路中v(t)几乎全部加到L上。  实际加到上、下包络检波器的输入电压分别为v(t)v(t)和v(t)v(t)。符合叠加型相位检波器对输入电压的要求。()幅频、相频特性可证频相转换网络的幅频、相频特性()解调电压解调电压为式中()鉴频特性曲线  如图所示。虚线为Vm为恒值时的特性。实线是按Vm=VmA()修正后画出的实际特性。()讨论:鉴频特性修正式中耦合因子=kQe。  一次、二次回路间耦合系数k=ML。  参变量对曲线形状的影响:按Vm()的变化特性对图修正后的鉴频特性如图所示。  ①失谐量||较小时Vm()在谷点附近比较平坦实际鉴频特性曲线由修正前特性决定近似为一条直线。  ②||为中等数值时Vm()向峰值上升可对修正前曲线的向下弯曲起到补偿作用使实际特性的线性范围有所扩展。  在||很大时Vm()通过峰值下降因而加快了实际特性的下降。  取值不同修正后的实际鉴频特性也不同理论和实践证明=~时鉴频特性线性最好。

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