调频波解调电路优秀课件.ppt

调频波解调电路第1页，本讲稿共75页作用下作用下产生的，但二者却是截然不同的两种信号，生的，但二者却是截然不同的两种信号，如如图5.6.1(a)5.6.1(a)所示。所示。就其功能而言，尽管就其功能而言，尽管鉴频器的器的输出出 是在是在输入信号入信号 图5.6.1（a）鉴频器的功能 鉴频器将输入调频波的瞬时频率 或频偏 的变化变换成了输出电压 的变化，将这种变换特性称为鉴频特性。第2页，本讲稿共75页 在线性解调的理想情况下，此曲线为直线，但实际上在线性解调的理想情况下，此曲线为直线，但实际上往往有弯曲，呈往往有弯曲，呈“S S”形，简称形，简称“S S”曲线，如图曲线，如图5.6.1(b5.6.1(b）所示。）所示。用曲用曲线表示表示为解解调输出出电压与与输入高入高频信号瞬信号瞬时频率率 之之间的关系曲的关系曲线，称，称为鉴图5.6.1（b）鉴频特性曲线 或或频偏偏 频特性曲线。频特性曲线。（鉴频特性动画）（鉴频特性动画）第3页，本讲稿共75页 1 1鉴频线性范性范围：鉴频线性范性范围是指是指鉴频特性曲特性曲线中中近似直近似直线段的段的频率范率范围，用，用 表示。表示。表明鉴频表明鉴频器器实现不失真的解不失真的解调所允所允许的的频率率变化范化范围。因此。因此要求要求 应大于大于输入入调频波最大波最大频偏的两倍，即偏的两倍，即 也可以称也可以称为鉴频器的器的带宽。二、二、鉴频器的主要指器的主要指标 第4页，本讲稿共75页2 2鉴频灵敏度灵敏度 ：在中心：在中心频率附近，率附近，单位位频偏偏产生生的解的解调输出出电压的大小。的大小。（）附近曲）附近曲线的斜率的斜率或或 显然，然，鉴频灵敏度越高，意味着灵敏度越高，意味着鉴频特性曲特性曲线越陡越陡峭，峭，鉴频能力越能力越强。第5页，本讲稿共75页（调频波解调方法之一二动画）（调频波解调方法之一二动画）的线性网络，经变换后的线性网络，经变换后得到调频调幅波，其幅度正比得到调频调幅波，其幅度正比于输入调频波瞬时频率的变化，然后通过包络检波器输出反映振于输入调频波瞬时频率的变化，然后通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。幅变化的解调电压。三、实现鉴频的方法三、实现鉴频的方法 1 1、斜率鉴频器（、斜率鉴频器（Slope DiscriminatorSlope Discriminator）实现鉴频的方法很多，但常用的有以下几种：实现鉴频的方法很多，但常用的有以下几种：斜率鉴频的实现模型如图斜率鉴频的实现模型如图5.6.25.6.2所示。所示。先将先将输入入调频波波 通过具有合适频率特性通过具有合适频率特性第6页，本讲稿共75页 先将先将输入入调频波通波通过具有合适具有合适频率特性的率特性的线性性变换网网络，将，将调频波波变换成成调频调相波，其相位的相波，其相位的变化化与与输入入调频波瞬波瞬时频率的率的变化成正比，再化成正比，再经相位相位检波波器（器（鉴相器）将它与相器）将它与输入入调频波的瞬波的瞬时相位相位进行比行比较，检出反映附加相移出反映附加相移变化的解化的解调电压。2 2、相位相位鉴频器（器（Phase DiscriminatorPhase Discriminator）相位相位鉴频器的器的实现模型如模型如图5.6.35.6.3所示。所示。第7页，本讲稿共75页 脉冲脉冲计数式数式鉴频器是先将器是先将输入入调频波通波通过具有合适特性的非具有合适特性的非线性性变换网网络，将它，将它变换为调频等等宽脉冲序列。由于脉冲序列。由于该等等宽脉冲序列脉冲序列含有反映瞬含有反映瞬时频率率变化的平均分量，因而，通化的平均分量，因而，通过低通低通滤波器就能波器就能输出反映平均分量出反映平均分量变化的解化的解调电压。也可将。也可将该调频等等宽脉冲序列直接脉冲序列直接通通过脉冲脉冲计数器得到反映瞬数器得到反映瞬时频率率变化的解化的解调电压。3 3、脉冲、脉冲计数式数式鉴频器（器（Pulse Count Pulse Count Discriminator Discriminator）这种方法的种方法的实现模型如模型如图5.6.45.6.4所示。所示。（脉冲计数式鉴频器动画）第8页，本讲稿共75页 这种种鉴频方法有多种方法有多种实现电路，路，为了便于了解了便于了解这种方法的基本工作原理，种方法的基本工作原理，图5.6.55.6.5示出了一个示出了一个实例，包括其例，包括其组成成方框方框图（a a）和相）和相应的波形的波形 图（b b）图（f f）。4 4、锁相相鉴频器器 锁相相鉴频器是利用器是利用锁相相环路路实现鉴频。这种方法将在第种方法将在第6 6章章中中讨论。第9页，本讲稿共75页四、限幅器四、限幅器 限幅器的作用是将限幅器的作用是将输入信号的振幅入信号的振幅变化去掉，得到等幅信号的一化去掉，得到等幅信号的一种非种非线性性电路。限幅器的限幅特性可以用其路。限幅器的限幅特性可以用其输入入电压 和和输出出电压 来表示。典型的限幅特性来表示。典型的限幅特性曲曲线如如图5.6.65.6.6所示。所示。输入入电压的幅的幅值超超过 时，限幅，限幅器器输出出电压 保持保持 不不变。称称为限幅器的限幅限幅器的限幅门限限电压或限幅灵敏度，其或限幅灵敏度，其值越小越好。越小越小越好。越小对前前级增益的要求越低。增益的要求越低。图5.6.6 典型的限幅特性曲线 第11页，本讲稿共75页 而斜率而斜率鉴频器和相器和相位位鉴频器前接入的限幅器前接入的限幅器属于振幅限幅器，它器属于振幅限幅器，它的作用是将具有寄生的作用是将具有寄生调幅的幅的调频波波变换为等幅等幅的的调频波。如波。如图5.6.75.6.7所示。所示。图5.6.7 振幅限幅器的作用 限幅器分限幅器分为瞬瞬时限幅和振幅限幅两种。限幅和振幅限幅两种。脉冲数字式脉冲数字式鉴频器中的限幅属于瞬器中的限幅属于瞬时限幅器，它的作用是将限幅器，它的作用是将输入入调频波波变换为等幅方波。等幅方波。（限幅器作用动画）（限幅器作用动画）第12页，本讲稿共75页1 1、二极管限幅器、二极管限幅器 图5.6.85.6.8所示所示电路路为150 MHz150 MHz晶体管晶体管调频接收机中的限幅器。信接收机中的限幅器。信号号频率（中率（中频）选用截止用截止频率率 的晶体管，限幅二极管的晶体管，限幅二极管对 、并并联反接在回路两端，反接在回路两端，是一个零偏二极管限幅是一个零偏二极管限幅 二极管限幅器二极管限幅器属于瞬时双向限幅属于瞬时双向限幅电路。电路。图5.6.8 150 MHz晶体管调频接收机中的限幅器 第13页，本讲稿共75页器，当信号器，当信号电平小于平小于0.5 0.5 V V时，二极管基本不，二极管基本不导通，通，对回路影响很小，但当回路影响很小，但当信号信号电压大于大于0.5V0.5V时，二极管二极管导通，信号被二通，信号被二极管旁路，所以极管旁路，所以输出出电压被限制在峰一峰被限制在峰一峰值上。上。图5.6.8 150 MHz晶体管调频接收机中的限幅器 第14页，本讲稿共75页 2 2、晶体管限幅器、晶体管限幅器 晶体管限幅器电路如图晶体管限幅器电路如图5.6.95.6.9所示，从形式上看，它所示，从形式上看，它和一般调谐放大器没有什么和一般调谐放大器没有什么区别，只是作为限幅使用，区别，只是作为限幅使用，工作点的设计应使放大器的工作点的设计应使放大器的线性范围小，使得调频信号线性范围小，使得调频信号正半周时的寄生调幅部分进正半周时的寄生调幅部分进入饱和区。而负半周时的寄入饱和区。而负半周时的寄生调幅部分进入截止区，从生调幅部分进入截止区，从而消除寄生调幅。如图而消除寄生调幅。如图5.6.105.6.10中负载线中负载线所示。所示。图5.6.9 晶体管限幅器电路 第15页，本讲稿共75页图5.6.10 谐振功率放大器的限幅特性 第16页，本讲稿共75页 图5.6.11 差分对管限幅器（a）限幅电路 （b）限幅特性 3 3、差分对管限幅器、差分对管限幅器 差分对管限幅器由单端输入差分对管限幅器由单端输入单端输出的差分放大单端输出的差分放大器组成，如图器组成，如图5.6.115.6.11（a a）所示，其电流传输特性如图）所示，其电流传输特性如图（b b）所示。显然具有明显的双向限幅的作用。）所示。显然具有明显的双向限幅的作用。第17页，本讲稿共75页幅度的方波，因而其中包含的基波分量振幅也基本恒定。通幅度的方波，因而其中包含的基波分量振幅也基本恒定。通过谐振于基振于基频的的LCLC并并联谐振回路，可在振回路，可在输出端得到已限幅的出端得到已限幅的调频波。波。电压 时，输出出电流流 波形的上、下端被波形的上、下端被当输入调频信号当输入调频信号 的振幅的振幅 大于门限大于门限继续增增 削平，此后削平，此后则是是趋近于恒定近于恒定大，大，第18页，本讲稿共75页5.6.2 5.6.2 斜率斜率鉴频器器 一失一失谐回路斜率回路斜率鉴频器器图5.6.12 单失谐回路斜率鉴频器 图图5.6.125.6.12所示电路为单失谐回路斜率鉴频器，由所示电路为单失谐回路斜率鉴频器，由LCLC并联回路构并联回路构成线性频成线性频幅转换网络，二极管幅转换网络，二极管D D与与RCRC构成包络检波器。构成包络检波器。下面定性讨论下面定性讨论LCLC并联回路的频并联回路的频幅转换特性。幅转换特性。1 1、单失失谐回路斜率回路斜率鉴频器原理器原理（并联（并联LC回路的频幅转换特性动画）回路的频幅转换特性动画）第19页，本讲稿共75页（1 1）LCLC并并联回路的回路的频幅幅转换特性特性 令令则则式中式中 显然，为频率的函数。第20页，本讲稿共75页 由此可以得到由此可以得到LCLC并并联回路回路传输特性的幅特性的幅频特性，如特性，如图5.6.135.6.13（a a）所示。）所示。（2 2）LCLC并并联回路回路传输特性特性图5.6.13 单失谐回路的工作波形（单失谐回路斜率（单失谐回路斜率鉴频原理动画）鉴频原理动画）第21页，本讲稿共75页当当为FMFM波波时，且，且 ，回路，回路谐振。振。此此时 对对影响不大。影响不大。当当时，如取，如取 此此时式中式中 为LCLC并并联回路幅回路幅频传输特性中上升段的斜率，即特性中上升段的斜率，即鉴频灵敏度。灵敏度。所以所以 显然，然，为为FMFMAMAM波。波。第22页，本讲稿共75页显然，然，谐振回路两端的信号振回路两端的信号电压 的包络反映的包络反映了瞬了瞬时频率的率的变化化规律。律。单失失谐回路斜率回路斜率鉴频器的工作波形器的工作波形如如图5.6.145.6.14所示。所示。图5.6.14 单失谐回路斜率鉴频器的工作波形 单失谐回路斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器电路简单，但由于并联谐振电路简单，但由于并联谐振回路幅频特性曲线两边倾斜回路幅频特性曲线两边倾斜部分不是理想直线，因此在部分不是理想直线，因此在频率频率幅度变换中会造成幅度变换中会造成非线性失真，即线性鉴频非线性失真，即线性鉴频范围较小。范围较小。第23页，本讲稿共75页 为了了扩大大线性性鉴频范范围，用两个特性完全相同的，用两个特性完全相同的单失失谐回路斜率回路斜率鉴频构成。如构成。如图5.6.155.6.15所示。所示。上，下面回路上，下面回路谐振在振在 上，上，双失谐回路斜率鉴频器又称为平衡斜率鉴频器。双失谐回路斜率鉴频器又称为平衡斜率鉴频器。2 2、双失、双失谐回路斜率回路斜率鉴频器器其中，上面回路谐振在其中，上面回路谐振在 图5.6.15 双失谐回路斜率鉴频器 第24页，本讲稿共75页认为上、下两包上、下两包络检波器的波器的检波波电压传输系数均系数均为则双失双失谐回路斜率回路斜率鉴频器的器的输出出电压为：设上、下两回路的幅上、下两回路的幅频特性分特性分别为 和和，并，并，它它们各自失各自失谐在在调频波中心波中心频率（率（载波）波）的的间隔相等，均隔相等，均为 ，即，即 的两的两侧，并且与，并且与 第25页，本讲稿共75页随随频率率 f（或（或 ）的）的变化特性就是将两个失化特性就是将两个失谐回路的幅回路的幅频特性相特性相减后的合成特性，减后的合成特性，如如图5.6.165.6.16（a a）所）所示。由示。由图可可见，合，合成成鉴频特性曲特性曲线形形状除了与两回路的状除了与两回路的幅幅频特性曲特性曲线形状形状有关外，主要取决有关外，主要取决于于 的的配置。配置。图5.6.16 双失谐回路斜率鉴频器鉴频特性曲线（双失谐回路斜率（双失谐回路斜率鉴频原理动画）鉴频原理动画）第26页，本讲稿共75页若若的配置恰当，两回路幅的配置恰当，两回路幅频特性曲特性曲线中的弯曲部中的弯曲部分就可相互分就可相互补偿，合成一条，合成一条线性范性范围较大的大的鉴频特性曲特性曲线。否。否则，过大大时，合成的，合成的鉴频特性曲特性曲线就会在就会在 附近出附近出现弯曲，弯曲，如如图5.6.16(b)5.6.16(b)所示；所示；过小小时，合成的合成的鉴频特性特性曲曲线线性范性范围就就不能有效不能有效扩展。展。图5.6.16 双失谐回路斜率鉴频器鉴频特性曲线 第27页，本讲稿共75页 图5.6.175.6.17是微波通信接受机中采用的平衡是微波通信接受机中采用的平衡鉴频器的器的电路路实例。例。图5.6.17 实用双失谐回路斜率鉴频器 第28页，本讲稿共75页调频信号的载频频率调频信号的载频频率35MHz35MHz，回路，回路和和分别调谐于分别调谐于30MHz30MHz和和40MHz40MHz。电路中有三个谐振回路，回路电路中有三个谐振回路，回路调谐于输入调谐于输入 由于由于3 3个回路的个回路的谐振振频率互不相同，率互不相同，为了减小相了减小相互之互之间的影响，便于的影响，便于调整，整，该电路没有采用互感耦合路没有采用互感耦合的方法，而是由两个共基放大器的方法，而是由两个共基放大器连接，两个共基放大接，两个共基放大器不器不仅可使可使3 3个回路相互隔离，而且不影响信号的个回路相互隔离，而且不影响信号的传输。第29页，本讲稿共75页二、差分峰二、差分峰值斜率斜率鉴频器器 在集成在集成电路中，广泛采用的斜率路中，广泛采用的斜率鉴频电路如路如图5.6.185.6.18所示所示的差分峰的差分峰值斜率斜率鉴频器。器。图5.6.18 集成电路中采用的斜率鉴频器 第30页，本讲稿共75页将将输入入调频波波电压 转换为两个幅度按瞬两个幅度按瞬时频率率变化的化的调频调幅波幅波电压和和 。和和分分别通通过射极跟随器射极跟随器T T1 1和和T T2 2再分再分别加到由加到由T T3 3、C C3 3和和T T4 4、C C4 4组成的三极管射极包成的三极管射极包络检波器上，波器上，检波器的波器的输出解出解调电压由差分放大器由差分放大器T T5 5和和T T6 6放大后作放大后作为鉴频器的器的输出出电压 。显然，其然，其值与与 和和的振幅差的振幅差值（）成正比。）成正比。与与为实现频幅转换的线性网络。幅转换的线性网络。图中图中第31页，本讲稿共75页与与组成成频幅幅转换网网络功能：功能：设设为为回路的回路的电抗抗 。为为的的电抗抗 。为为与与串串联后的等效后的等效电抗抗 为为与与并并联后的等效后的等效电抗抗 第32页，本讲稿共75页回路的谐振角频率 令为为为与与串（并）串（并）联，于是得到于是得到 ，的的电抗曲抗曲线如如图5.6.195.6.19所示。所示。图5.6.19 线性网络的电抗曲线 后的谐振角频率。后的谐振角频率。第33页，本讲稿共75页图5.6.20 鉴频特性曲线 电阻电阻很大，所以很大，所以 在在负载由于由于 ，的基极输入的基极输入上上产生的生的电压 的振幅主的振幅主要由要由 决定。决定。当当 时，串串谐，最小。当最小。当 时，阻抗最小阻抗最小,并并谐，阻抗最大，阻抗最大，最大。最大。又因又因为 很小，很小，上上电压 的振幅的振幅 主要由主要由 决定。决定。当当 时，并并联谐振，振，很小。如很小。如图5.6.205.6.20所示。所示。最大，当最大，当 时，等效等效电抗下降很小，抗下降很小，第34页，本讲稿共75页均为均为FMFMAMAM波，分波，分所以所以 ，随随变化，使化，使 、别经包包络检波器波器 （三极管射极（三极管射极检波）波）检波后，波后，经 、放大，在放大，在 集集电极极输出。出。当当输入入调频信号信号 的瞬的瞬时频率率 满足足 关系关系时，解，解调输出出电压与与调频信号瞬信号瞬时频偏之偏之间有下列关系有下列关系成立成立 式中式中k k是差分峰是差分峰值鉴频器的增益。器的增益。第35页，本讲稿共75页显然，然，调整整 的的鉴频灵敏度、灵敏度、线性范性范围、中心、中心频率以及上、下曲率以及上、下曲线的的对称性等。通常情况下固定称性等。通常情况下固定 ，调整整L L。由于差分峰由于差分峰值斜率斜率鉴频器具有良好的器具有良好的鉴频特性，特性，鉴频线性性范范围可达可达300kHz300kHz，因此在集成，因此在集成电路中得到了广泛的路中得到了广泛的应用。用。可以改变鉴频器特性曲线可以改变鉴频器特性曲线第36页，本讲稿共75页5.6.3 5.6.3 相位相位鉴频器器 由图（由图（5.6.35.6.3）知，构成相位鉴频器的框图中包含两）知，构成相位鉴频器的框图中包含两部分，一是鉴相器，二是能够实现频部分，一是鉴相器，二是能够实现频相变换的线性相变换的线性网络。网络。一一鉴相器相器 鉴相器即相器即相位相位检波器，其功能是波器，其功能是检测出两个信号之出两个信号之间的相的相位差，并将位差，并将该相位差相位差转换为相相应的的电压。鉴相器有乘相器有乘积型和叠型和叠加型两种加型两种电路形式。路形式。第37页，本讲稿共75页 乘乘积型型鉴相器由模相器由模拟相乘器和低通相乘器和低通滤波器构成，如波器构成，如图5.6.215.6.21所示。所示。图5.6.21 乘积型鉴相器 1 1、乘、乘积型型鉴相器相器 设鉴相器的两个相器的两个输入信号分入信号分别为：与与二者之二者之间除了有相位差除了有相位差 外，外，还有有 的固定相移。的固定相移。第38页，本讲稿共75页不同，不同，鉴相器的工作特点各不相同。相器的工作特点各不相同。的幅度均的幅度均较小，小，为小信号小信号时，当两个当两个输入信号入信号 与与相乘器的相乘器的输出出电压为 根据乘法器两个根据乘法器两个输入信号入信号 和和幅度大小的幅度大小的经过低通低通滤波器，波器，滤除除 中的高中的高频成分，得到的成分，得到的输出出电压为：第39页，本讲稿共75页输出出电压 与两个与两个输入信号的相位差入信号的相位差 的正弦的正弦值成正比，作出的成正比，作出的关系曲关系曲线即即为鉴相器的相器的鉴相特性相特性曲线。曲线。如如图5.6.225.6.22所示。所示。这是一条正弦曲是一条正弦曲线，称之，称之为正弦正弦鉴相特性。相特性。图5.6.22 正弦鉴相特性 第40页，本讲稿共75页当时，此时可得 此式此式说明：明：乘乘积型型鉴相器在相器在输入信号均入信号均为小信号的情小信号的情况下，只有当况下，只有当 时，才能，才能够实现线性性鉴相。相。式中式中 为鉴相特性直相特性直线段的斜率，称之段的斜率，称之为鉴相灵敏度，相灵敏度，单位位为 。第41页，本讲稿共75页此此时，当，当鉴相器的相器的输入入为调相信号，即相信号，即 时，得到的，得到的鉴相器的解相器的解调输出出电压 实现了了对调相波的相波的线性解性解调。第42页，本讲稿共75页当两个当两个输入信号入信号 的幅度的幅度较小，小，为小信号，小信号，为大信号大信号时，控制相乘器使之工作在开关状控制相乘器使之工作在开关状态，输出出电压为 通通过低通低通滤波器波器滤除高除高频分量得到的分量得到的输出出为 鉴相特性仍相特性仍为正弦特性。正弦特性。第43页，本讲稿共75页当两个当两个输入信号入信号 与与均均为大信号大信号时，由由图可可见，当，当 图5.6.235.6.23示出了两个开示出了两个开关信号相乘后的波形。关信号相乘后的波形。等等宽的双向脉冲，且的双向脉冲，且频率加倍，如率加倍，如图（a a）所示，因而相）所示，因而相应的平均分的平均分量量为零。零。时，相乘后的波形为上、下时，相乘后的波形为上、下第44页，本讲稿共75页宽的双向脉冲，如的双向脉冲，如图(b(b）所示，）所示，因而在因而在 的范的范围内，内，经过低通低通滤波器，波器，取出的平均分量取出的平均分量（即解（即解调输出）出）为 时（设 ），），当当相乘后的波形为上、下不等相乘后的波形为上、下不等第46页，本讲稿共75页图5.6.24 三角形鉴相特性 相相应的的鉴相特性曲相特性曲线如如图5.6.245.6.24所示，在所示，在 范范围内内为一条通一条通过原点的直原点的直线，并向两，并向两侧周期性重复。周期性重复。这种鉴相器是比较两个开关波形的相位差而获得所需的鉴相电压，因而又将它称为符合门鉴相器。第47页，本讲稿共75页2 2、叠加型、叠加型鉴相器相器 将两个将两个输入信号叠加后加到包入信号叠加后加到包络检波器而构成的波器而构成的鉴相器称相器称为叠加型叠加型鉴相器。相器。为了了扩展展线性性鉴相范相范围，一般都采用两个包，一般都采用两个包络检波器波器组成的平衡成的平衡电路，如路，如图5.6.255.6.25所示。所示。图5.6.25 叠加型鉴相器 由图可见，加到上、下两包络检波器的输入信号电由图可见，加到上、下两包络检波器的输入信号电压分别为：压分别为：第48页，本讲稿共75页假假设 和和可分可分别表示表示为 超前 一个 的相角。此时可用矢量表示为式中，和 分别为合成矢量 和 的长度。第49页，本讲稿共75页图5.6.26 和的矢量图(a)(a)(b)(b)(c)(c)根据矢量叠加原理，可以得到根据矢量叠加原理，可以得到图5.6.265.6.26所示的矢量所示的矢量图，显然，当 时，合成矢量长度 当 时，合成矢量长度 当 时，合成矢量长度第50页，本讲稿共75页和和经包包络检波器波器检波后，若包波后，若包络检波器的波器的检波波电压传输系数系数为 ，则鉴相器的相器的输出出电压为 当当 时，鉴相器相器输出出电压 所以所以当当 时，鉴相器相器输出出电压 且且 越大，越大，输出出电压 就越大。就越大。第51页，本讲稿共75页且且 的的负值越大，越大，输出出电压 负值就越大。就越大。综上可知，叠加型平衡叠加型平衡鉴相器能将两个相器能将两个输入信号的相位差入信号的相位差的的变化化变换为输出出电压 才具有才具有线性性鉴相特性。相特性。当当 时，鉴相器相器输出出电压 的变化，实现了鉴相功能。的变化，实现了鉴相功能。可以可以证明，其明，其鉴相特性也具有相特性也具有图5.6.225.6.22所示的形式，即具有所示的形式，即具有正弦正弦鉴相特性，且只有当相特性，且只有当 比较小时，比较小时，第52页，本讲稿共75页 目前广泛采用的是目前广泛采用的是C C1 1和和RLCRLC单谐振回路或耦合回路单谐振回路或耦合回路构成的频构成的频率率相位变换网络。相位变换网络。1 1、C C1 1和和RLCRLC单谐振回路的振回路的频相相转换特性特性 电路如路如图（5.6.275.6.27）所示。）所示。设输入入电压为 ，RLCRLC回回路两端的路两端的输出出电压为 ，则回路的回路的电压传输特性特性为 二频率二频率相位变换网络相位变换网络 5.6.27 C1和RLC单谐振 回路频相转换网络 第53页，本讲稿共75页在失在失谐不大的情况下，上式可以表示不大的情况下，上式可以表示为为：式中式中 代入上式并整理得代入上式并整理得 令令，式中式中为广广义失失谐量。量。第54页，本讲稿共75页其中其中 为幅幅频特性特性 为相相频特性特性 由此画出的幅由此画出的幅频特性和相特性和相频特性特性曲曲线如如图5.6.285.6.28所所示。示。图5.6.28 C1和RLC单谐 振回路的频率特性 第55页，本讲稿共75页若若则有有 于是于是 可以近似可以近似认为 在在上下随上下随 线性性变化，化，近似近似为常量。由于常量。由于 实现了不失真的了不失真的频率相位率相位变换功能。功能。第56页，本讲稿共75页对于于单频率率调制的制的FMFM信号信号当当时，其瞬其瞬时相位相位 瞬时角频率瞬时角频率 第57页，本讲稿共75页输出信号的相位：出信号的相位：所以，所以，振幅振幅 的的变化可由限幅器限幅掉。得到的化可由限幅器限幅掉。得到的 为一一调频调相信号。相信号。第58页，本讲稿共75页2 2、耦合回路、耦合回路频相相变换网网络 图5.6.29 互感耦合回路频相变换网络 耦合回路耦合回路频相相变换网网络有互感耦合回路和有互感耦合回路和电容耦合回路容耦合回路两种形式，两种形式，这里里仅介介绍互感耦合回路的互感耦合回路的频率相位率相位变化特性。化特性。图5.6.295.6.29（a a）为互感耦合回路互感耦合回路频相相变换网网络。第59页，本讲稿共75页图中，中，设初、次初、次级回路参数相同，即回路参数相同，即 两回路的两回路的损耗相同，耦合系数耗相同，耦合系数 ，初、次，初、次级回路的中回路的中心心频率均率均为 。为使分析使分析简单，先作几个合乎，先作几个合乎实际的假定：的假定：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；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；也保持恒定。也保持恒定。在耦合回路通频带范围内，当在耦合回路通频带范围内，当 保持恒定，保持恒定，第60页，本讲稿共75页 于是可以近似地得到于是可以近似地得到图（b b）所示的等效）所示的等效电路，路，图中中 初初级电流流 在次在次级回路中回路中产生的感生的感应串串联电动势为 式中，正、式中，正、负号取决于初、次号取决于初、次级线圈的圈的绕向。向。现在假在假设线圈的圈的绕向使向使该式取式取负号。所以号。所以 第61页，本讲稿共75页回路中回路中产生的生的电流流 式中，式中，由等效由等效电路路图5.6.295.6.29（b b）可知，）可知，串串联电动势 在次在次级第62页，本讲稿共75页由此可得耦合回路的由此可得耦合回路的电压传输函数函数为 式中式中 为幅幅频特性特性 为相相频特性特性 因此，因此，在次在次级回路两端回路两端产生的生的电压为 第63页，本讲稿共75页图5.6.30 耦合回路的传输函数（a）幅频特性 （b）相频特性 由此画出的幅由此画出的幅频特性、相特性、相频特性特性曲曲线如如图5.6.305.6.30所所示。示。由由电压传输函数知，当回路函数知，当回路输入入电压 的角的角频率率 变化化时，次，次级回路回路电压 超前超前 一个（一个（）的相角，）的相角，而而由次由次级回路回路对信号角信号角频率率 的失的失谐量决定，即量决定，即 第64页，本讲稿共75页当当时，即即与与输入入调频波的瞬波的瞬时频偏成正比，回路偏成正比，回路实现了了频相相转换的功能。的功能。实际上，上，的幅度也将随的幅度也将随输入入调频波的瞬波的瞬时频率率变化，只是化，只是这种种变化可以通化可以通过限幅器限幅掉。限幅器限幅掉。第65页，本讲稿共75页三相位三相位鉴频电路路 例如例如电视接收机伴音的集成接收机伴音的集成电路是采用双差分路是采用双差分对相乘器相乘器实现鉴频的，乘的，乘积型相位型相位鉴频器的器的实现电路如路如图5.6.325.6.32所示。所示。根据鉴相器的不同，相位鉴频器分为乘积型和叠根据鉴相器的不同，相位鉴频器分为乘积型和叠加型两种。加型两种。1 1、乘、乘积型相位型相位鉴频器器 乘积型相位鉴频器又称为集成差分峰值鉴频器，或正乘积型相位鉴频器又称为集成差分峰值鉴频器，或正交移相型鉴频器。交移相型鉴频器。第66页，本讲稿共75页图5.6.32 乘积型相位鉴频器的实用电路 第67页，本讲稿共75页设设经经后，后，经经频相相转移网移网络，输出出 为调频调相信号。相信号。即即第68页，本讲稿共75页、分分别送入由送入由 、及及组成的双差分成的双差分对电路中，对电路中，在在满足足线性性输入条件下，其入条件下，其单端端输出出电流流为 射随器后得到：射随器后得到：经第69页，本讲稿共75页得到的得到的输出出电压为 经过低通低通滤波器后，波器后，设LFLF增益增益为1 1，则输出出为：式中式中 式中式中 是恒流源是恒流源电路路T T9 9为差分差分对T T7 7T T8 8提供的提供的电流。流。第70页，本讲稿共75页当当时，输出出为 得到的得到的鉴频特性曲特性曲线如如图5.6.335.6.33所示。所示。式中式中 ，为为频相相转移网移网络的幅的幅频特性。而特性。而对FMFM波，波，实现了了线性解性解调。图5.6.33 鉴频特性曲线 第71页，本讲稿共75页 图5.6.345.6.34所示所示为单片集成模片集成模拟相乘器相乘器 BG314 BG314构成的相位构成的相位鉴频电路。路。电路中晶体管路中晶体管T T是射随器作是射随器作为隔离隔离级，C C1 1、RLCRLC构构成成线性移相网性移相网络作作为负载。运算放大器。运算放大器A A做做为双端双端输出出转单端端输出出电路，路，R R1111、C C3 3组成低通成低通滤波器。波器。图 5.6.34 单片集成模拟相乘器 BG314构成的相位鉴频电路 第72页，本讲稿共75页 图5.6.355.6.35所示所示为常用的叠加型相位常用的叠加型相位鉴频器器电路，称路，称为互感互感耦合相位耦合相位鉴频器。器。图中中 L L1 1、C C1 1和和 L L2 2、C C2 2均均调谐在在调频信号的信号的中心中心频率率 上，并构成互感耦合双上，并构成互感耦合双2 2、叠加型相位、叠加型相位鉴频器器调谐回路，回路，实现频相相转换。图5.6.35 叠加型相位鉴频器 第73页，本讲稿共75页图5.6.355.6.35中，中，为隔直耦合隔直耦合电容，它容，它对输入信号入信号频率率呈短路；呈短路；为高高频扼流圈，它在扼流圈，它在输入信号入信号频率上的阻抗率上的阻抗很大，近似开路，但很大，近似开路，但对低低频信号阻抗很小，近似短路。初信号阻抗很小，近似短路。初级回路回路电压 通通过 加到加到 上，由于上，由于 的高的高频容容抗抗远小于小于 的感抗，所以的感抗，所以 上的上的压降近似等于降近似等于 。D D1 1、C C3 3、R R1 1及及D D2 2、C C4 4、R R2 2构成两个包构成两个包络检波波电路。路。第74页，本讲稿共75页显然与然与图5.6.255.6.25完全相同。完全相同。图5.6.36 图5.6.35的等效电路 因此，因此，图5.6.355.6.35可以等效可以等效为图5.6.365.6.36。由由图5.6.365.6.36看出，加到两个二极管包看出，加到两个二极管包络检波器上的波器上的输入入电压分分别为第75页，本讲稿共75页