Chapter8調(diào)角信號解調(diào)-121212

1、 高 頻 放 大 fs fs 本地振蕩 fo 混 頻 fo fs = fi fi 低 頻 放 大 解 調(diào) 中 頻 放 大 F F 低 頻 功 放 F 鑒相器鑒相器鑒頻器鑒頻器習(xí)題習(xí)題 高 頻 放 大 fs fs 本地振蕩 fo 混 頻 fo fs = fi fi 低 頻 放 大 解 調(diào) 中 頻 放 大 F F 低 頻 功 放 F 二、主要技術(shù)指標(biāo)二、主要技術(shù)指標(biāo) (1) (1)鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線: :即鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移即鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移f 的關(guān)的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。系。通常要求是線性關(guān)系。 (2) (2)鑒頻線性范圍鑒頻線性范圍，通常應(yīng)大

2、于調(diào)頻波最大頻移的二倍。，通常應(yīng)大于調(diào)頻波最大頻移的二倍。 (3) (3)鑒頻跨導(dǎo)鑒頻跨導(dǎo)，鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移的比例系數(shù)。，鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移的比例系數(shù)。 (4) (4)非線性失真非線性失真，應(yīng)盡可能小。，應(yīng)盡可能小。 一、調(diào)角信號的解調(diào)電路的功能一、調(diào)角信號的解調(diào)電路的功能 調(diào)角信號解調(diào)電路的功能是從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。調(diào)角信號解調(diào)電路的功能是從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。 調(diào)相波解調(diào)電路又稱為鑒相器調(diào)相波解調(diào)電路又稱為鑒相器. .是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號，即輸出電壓是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)相位偏移成正比。與輸入信號的瞬

3、時(shí)相位偏移成正比。 調(diào)頻波解調(diào)電路又稱為鑒頻器，是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號，即輸出電調(diào)頻波解調(diào)電路又稱為鑒頻器，是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移成正比。壓與輸入信號的瞬時(shí)頻率偏移成正比。 (1) (1)鑒相特性曲線鑒相特性曲線: :即鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)相位偏移即鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。系。通常要求是線性關(guān)系。 (2) (2)鑒相線性范圍鑒相線性范圍，通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。，通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。 (3) (3)鑒相跨導(dǎo)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，鑒相器輸出電壓與輸入

4、信號的瞬時(shí)相位偏移的比值。的比值。 (4) (4)非線性失真非線性失真，應(yīng)盡可能小。，應(yīng)盡可能小。 鑒相電路通常可分為模擬電路型和數(shù)字電路型兩大類。而在集鑒相電路通常可分為模擬電路型和數(shù)字電路型兩大類。而在集成電路系統(tǒng)中，常用的電路有成電路系統(tǒng)中，常用的電路有乘積型鑒相乘積型鑒相和和門電路鑒相門電路鑒相。 鑒相器除了用于解調(diào)調(diào)相波外，還可構(gòu)成移相鑒頻電路。在鎖鑒相器除了用于解調(diào)調(diào)相波外，還可構(gòu)成移相鑒頻電路。在鎖相環(huán)路中作為主要組成部分得到了廣泛的應(yīng)用。相環(huán)路中作為主要組成部分得到了廣泛的應(yīng)用。一、乘積型鑒相電路一、乘積型鑒相電路1.1.思路：思路：設(shè)：調(diào)相波 u1=U1m cosct + 1

5、(t) 載波正交信號 u2=U2msin ct)(sin)(sinsin)(costtUUKtUUKtttUUKuuKicmmmmmmccmmmm1211211212122121 經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng)高頻成分，在負(fù)載經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng)高頻成分，在負(fù)載RL上可得輸出電壓為上可得輸出電壓為: :)(sintRUUKuLmmmo12121 1 30時(shí)時(shí),sin,sin11。正弦形鑒相特性近于直線正弦形鑒相特性近于直線)(sintRUUKuLmmmo12121 ) (sin tRUUKuLmmmo12121 2.2.電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：u1模擬乘法器模擬乘法器低通濾波低通濾波ku1u2uou2其

6、中：u1=U1m cosct + 1(t) u2=U2msin ct)(sin)(sinsin)(costtUUKtUUKtttUUKuuKicmmmmmmccmmmm1211211212122121 （可分為三類）（可分為三類）： 調(diào)頻調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻變換型：這種類型是先通過線性網(wǎng)絡(luò)把等幅調(diào)調(diào)幅調(diào)頻變換型：這種類型是先通過線性網(wǎng)絡(luò)把等幅調(diào)頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率成正比的調(diào)幅調(diào)頻波，然后用振頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率成正比的調(diào)幅調(diào)頻波，然后用振幅檢波器進(jìn)行振幅檢波。幅檢波器進(jìn)行振幅檢波。 相移乘法鑒頻型：這種類型是將調(diào)頻波經(jīng)過移相電路變成調(diào)相相移乘法鑒頻型：這種類型是將調(diào)頻波經(jīng)過移相電路

7、變成調(diào)相調(diào)頻波，其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化成線性關(guān)系，調(diào)頻波，其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化成線性關(guān)系，然后將調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較，通過低通濾波器取出然后將調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較，通過低通濾波器取出解調(diào)信號。因?yàn)橄辔槐容^器通常用乘法器組成，所以稱為相移乘法解調(diào)信號。因?yàn)橄辔槐容^器通常用乘法器組成，所以稱為相移乘法鑒頻。鑒頻。 脈沖均值型：這種類型是把調(diào)頻信號通過過零比較器變換成重脈沖均值型：這種類型是把調(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等寬脈沖序列，然后復(fù)頻率與調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率相等的單極性等幅等寬脈沖序列，然后通過低

8、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。化成正比的信號。變換電路鑒相器uFMuFM-PMuo包 絡(luò)檢波器調(diào)頻調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻變換型：調(diào)幅調(diào)頻變換型：LCic(ct )+頻頻 幅幅 變換方法之一：變換方法之一：Ui0工作區(qū)(線性區(qū))fcf0f1.1.電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：2.2.工作原理：工作原理：Ui0工作區(qū)(線性區(qū))fcf0fUi0工作區(qū)(線性區(qū))fcf0fuio t t t uFMuiot t o o tuiUouFM uFM-AMuFM-AM uf0uFM(fc)Ui0工作區(qū)(線性區(qū))fcf0fUi0工作區(qū)(

9、線性區(qū))fcf0fuio t t t uFMuiot t o o tuFMf0=fcu1u2+-+Uo1Uo2Uo+-(a)f01f02ff02fcf01 o tt o U01U02 o tU021oooUUU t uFM實(shí)用電路實(shí)用電路 o tu0= u01 + u02 otu01to u02uAF1ot o t uAF2頻頻幅幅 變換方法之二：變換方法之二：電路組成電路組成)2(112211222122222111 eULZCMLjUeZMjCjeZIMjCjeZECjCjIUsab+.+C1L1+-U1uiEcML2.-2U2+2U2.C2-I2.+-U1.L3RLRLCC+-+uo1u

10、o2uo+-UD2UD1頻相轉(zhuǎn)換頻相轉(zhuǎn)換放放 大大包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波相幅轉(zhuǎn)換相幅轉(zhuǎn)換CoUa+Ub-ab.222121UUUUUUba相幅變換uFMuFM-AMuo頻相變換uFM-PM包絡(luò)檢波)2( 2abU2abU 2 2abU 2abU)2( 2abU 2abU 2121221eUZLCMU222121UUUUUUba )(babaoUUKUKUKu o ttU01U02 o t o U0+.+C1L1+-U1uiEcML2.-2U2+2U2.C2-I2.+-U1.L3RLRLCC+-+uo1uo2uo+-UD2UD1頻相轉(zhuǎn)換頻相轉(zhuǎn)換放放 大大包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波相幅轉(zhuǎn)換相幅轉(zhuǎn)換CoUa+Ub-

11、ab.0, ciff0, ciff0, ciff 相位鑒頻器的輸出電壓除了與輸入電壓的瞬時(shí)頻率有關(guān)外，還與輸入電壓的振幅有關(guān)。而在實(shí)際工作中，調(diào)頻信號通過傳輸很難保證是理想的等幅波，特別是寄生調(diào)幅的干擾分量。當(dāng)輸入uFM不為等幅波時(shí)，將會帶入干擾。解決方法： 加一級限幅放大器 相為鑒頻相為鑒頻uFM限幅放大限幅放大uo采用比例鑒頻器S1 . 0=0RC特點(diǎn)： 1.ab 兩端并接一個(gè)大電容量C0， 使 2.VD2與相位簽頻器的接法方向相反,使檢波輸出為： 3.負(fù)載接法不同bade比例鑒頻器電路F10a b C0相移乘法鑒頻器：相移乘法鑒頻器：移相器電路移相器電路乘法器uFMuFM-AMuo移相器

12、uFM-PM低通濾波LC2uc(ct )+RC1其中：其中：頻率特性：頻率特性：ffo產(chǎn)生調(diào)相調(diào)頻波產(chǎn)生調(diào)相調(diào)頻波當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)：調(diào)頻波調(diào)頻波 u1 經(jīng)移相器產(chǎn)生調(diào)相調(diào)頻波經(jīng)移相器產(chǎn)生調(diào)相調(diào)頻波 u2 為為sincos11tmtUufcm tUtum cos)( 輸入調(diào)頻波為輸入調(diào)頻波為設(shè)原調(diào)制信號為設(shè)原調(diào)制信號為)(sincos12 tmtUufcm經(jīng)低通濾波后，在經(jīng)低通濾波后，在RL上得到電壓為上得到電壓為在在u1和和u2 均為小信號的條件下，乘法器的輸出電流為均為小信號的條件下，乘法器的輸出電流為乘法器輸出：乘法器輸出：脈沖均值型鑒頻器（脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器）：脈沖均值型鑒頻器（脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻

13、器）： 將調(diào)頻信號瞬時(shí)頻率的變化，直接表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)調(diào)頻信號過零值點(diǎn)的疏密變化(如圖)，若以正過零點(diǎn)正過零點(diǎn)觸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)單極性矩形脈沖，這樣就把原始調(diào)頻信號轉(zhuǎn)換成了重復(fù)頻幅為率與調(diào)頻信號的瞬時(shí)頻率相同的單向矩形脈沖序列。單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目就反映了調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率。 該脈沖序列的平均值能直接反映單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目。脈沖個(gè)數(shù)越多，平均分量越大，脈沖個(gè)數(shù)越少，平均分量越小。因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只需用一個(gè)低通濾波器取出這一反映單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的平均分量，就能實(shí)現(xiàn)鑒頻。 脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的優(yōu)點(diǎn)是線性好，頻帶寬，易于集成化。一般能工作在10MHz左右，是一種應(yīng)用較廣泛的鑒頻器。u1模擬乘法器模

14、擬乘法器低通濾波低通濾波ku1u2uou2其中：其中：u1=U1m cosct + 1 1(t) u2=U2msin ct鑒相器鑒相器)(21121tRUUKuLmmmo 鑒頻器鑒頻器1.調(diào)頻調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻變換型：調(diào)幅調(diào)頻變換型：uiUouFM uFM-AMuFM-AM uf0uFM(fc)uFMf0=fcu1u2+-+Uo1Uo2Uo+-f01f022.相位鑒頻器相位鑒頻器+.+C1L1+-U1uiEcML2.-2U2+2U2.C2-I2.+-U1.L3RLRLCC+-+uo1uo2uo+-UD2UD1CoUa+Ub-ab.3.相移乘法鑒頻器：相移乘法鑒頻器：乘法器uFMuFM-AMuo移相器uFM-PM低通濾波 4.脈沖均值型鑒頻器：脈沖均值型鑒頻器：1.1.如圖所示斜率鑒頻方法正確的是如圖所示斜率鑒