《角度调制与解调》PPT课件

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1、1Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved第第8章章 角度调制与解调角度调制与解调 2Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved主要内容主要内容v 8.0 概述概述v 8.1 角度调制信号分析角度调制信号分析v 8.2 调频方法概述及直接调频调频方法概述

2、及直接调频v 8.3 间接调频间接调频v 8.4 调频信号的解调调频信号的解调3Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.0 8.0 概述概述为什么要采用角度调制？为什么要采用角度调制？调频调频是使高频载波的是使高频载波的瞬时频率瞬时频率按调制信号规律变化的按调制信号规律变化的一种调制方式；一种调制方式；调相调相是使高频载波的是使高频载波的瞬时相位瞬时相位按调制按调制信号规律变化的一种调制方式。因为这两种调制都表信号规律

3、变化的一种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波的现为高频振荡波的总总瞬时相角瞬时相角受到调变，故将它们统受到调变，故将它们统称为称为角度调制角度调制（简称调角）。（简称调角）。4Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1 8.1 角度调制信号分析角度调制信号分析v 8.1.1 瞬时频率和瞬时相位的关系瞬时频率和瞬时相位的关系v 8.1.2 调角波的数学表示调角波的数学表示v 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度调角

4、波的频谱和频谱宽度5Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.1 8.1.1 瞬时频率和瞬时相位的关系瞬时频率和瞬时相位的关系瞬时频率瞬时频率)(t瞬时相位瞬时相位)(t00t0实轴实轴)(ttt)(t00)(tttd)(ttdd6Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Ri

5、ghts Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示调角波的数学表示()tv调制信号：调制信号：载波信号：载波信号：0000cos()cos()cVtVtv对于对于调频调频：0f()()tktv0 0是未调制时的是未调制时的载波中心频率载波中心频率；kfv(t)是瞬时频率相对是瞬时频率相对于于0 0的偏移，叫的偏移，叫瞬时频率偏移瞬时频率偏移，简称，简称频率偏移频率偏移或或频移频移。可表示为可表示为)()(tktvf最大频移最大频移，即，即频偏频偏，表示为，表示为ffmax()ktv瞬时频率瞬时频率00f000()()d()dtttttkttv0f00()ttkt dtv瞬时相位

6、瞬时相位瞬时相位偏移（相移）瞬时相位偏移（相移）f0()()dttkttvff0max()dtkttvfm调制指数调制指数最大相移（相偏）最大相移（相偏）7Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示（续调角波的数学表示（续1 1）()tv调制信号：调制信号：载波信号：载波信号：0000cos()cos()cVtVtv对于对于调相调相：0p0()()ttktv最大相移最大相移，即，即相偏

7、相偏，表示为，表示为ppmax()ktv瞬时相位瞬时相位0p0dd()()()ddtttktttv0pd()dkttv瞬时频率瞬时频率瞬时频率偏移（频移）瞬时频率偏移（频移）pd()()dtkttvppmaxd()dkttvpm调制指数调制指数最大频移（频偏）最大频移（频偏）0 0t t+0 0是未调制时的是未调制时的载波相位载波相位；kpv(t)是瞬时相位相对于是瞬时相位相对于0 0t+t+0 0的偏移，叫的偏移，叫瞬时瞬时相位相位偏移偏移，简称，简称相位相位偏移偏移或或相相移移。可表示为可表示为p()()tktv8Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子

8、线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示（续调角波的数学表示（续2 2）数学表达式数学表达式00f0cos()dtVtkttv瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位最大频偏最大频偏调制指数调制指数FM波波PM波波0pd()dtktv0f0()dttkttvppmaxd()dtktvff0max()dtmkttvppmax()mktv附：上述比较中的调制信号附：上述比较中的调制信号 v(t)，载波载波V0cos 0t00pcos()Vtktv0f()ktv0p()t

9、ktvffmax()ktv9Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示（续调角波的数学表示（续3 3）以单音调制波为例以单音调制波为例调制信号调制信号tVtcos)(v调频调频tVktcos)(0f00sin)(tVkttf瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位调频信号调频信号)sincos()(000tVktVtaf)sincos(000tmtVfVkmfff10Zhejiang Fibe

10、r Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示（续调角波的数学表示（续4 4）调相调相00cos)(tVkttptVktsin)(0p瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位调相信号调相信号)coscos()(000tVktVtap)coscos(000tmtVpppVkm p11Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Co

11、mmunication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.2 8.1.2 调角波的数学表示（续调角波的数学表示（续5 5）m ppfm f调频调频调相调相可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频波则不变，有时把调频制叫做而调频波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制恒定带宽调制。ffk Vmfppmk Vpmm 12Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Right

12、s Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度调角波的频谱和频谱宽度 由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一种的频谱，则对另一种也完全适用。中一种的频谱，则对另一种也完全适用。调频信号调频信号)sincos()(00tmtVtaf调相信号调相信号)coscos()(00tmtVtap调频信号调频信号)sincos()(00tmtVtaf)sinsin(sin)sincos(cos000tmttmtVff其中其中tnmJmJtmn2cos)(2)()sincos(120fnfftnmJtmn)12sin()(2)sin

13、sin(012fnf)(fnmJ是以是以mf为参数的为参数的n n阶阶第一类贝赛尔函数第一类贝赛尔函数。一、频谱一、频谱调制信号调制信号tVtcos)(v13Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续1 1）000f2nf102n 1f0()cos()2()cos2sin2()sin(21)nna tVt JmJmn ttJmntsin)12sin(

14、)(2cos2cos)(2cos)(002012000ttnmJttnmJtmJVnnf1nfnf)12(cos)12(cos)()2cos()2cos()(cos)(0001200012000tntnmJVtntnmJtmJVnnfnfnf14Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续2 2）m载波载波第一类贝赛尔函数曲线第一类贝赛尔函数曲线15Z

15、hejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续3 3）第一类贝赛尔函数表第一类贝赛尔函数表16Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续

16、调角波的频谱和频谱宽度（续4 4）1)1)单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由移，而是由载波和无数对边带分量所组成载波和无数对边带分量所组成，它们的，它们的振幅由对振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定应的各阶贝塞尔函数值所确定。其中，。其中，奇次的上、下边带分奇次的上、下边带分量振幅相等、极性相反量振幅相等、极性相反；偶次的振幅相等、极性相同偶次的振幅相等、极性相同。2)2)调制指数调制指数mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这。这与调幅波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数目与调制与调幅

17、波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数目与调制指数无关。指数无关。3)3)载波分量和各边带分量的振幅均随载波分量和各边带分量的振幅均随m mf f变化而变化变化而变化。对于某。对于某些些mf值，载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数值，载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数mf。特点：特点：17Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续5 5

18、）上式表明，上式表明，改变改变mf仅会引起载波分量和各边带分量之仅会引起载波分量和各边带分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变。4)4)当当V0一定时，一定时，不论不论mf为何值，调频波的平均功率恒为为何值，调频波的平均功率恒为定值，并且等于未调制时的载波功率定值，并且等于未调制时的载波功率。在电阻在电阻R上，调频波的平均功率应为上，调频波的平均功率应为)(2)(2)(202121222020nnmJmJmJRVPfnfnff fnf)(2)(2122020nmJmJRVRV220118Zhejiang Fiber Optic Comm.key

19、Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续6 6）一一个个例例子子19Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续7 7）对于任一给定的对于任一给定的mf值，高到一定

20、次数的边频分量其振幅值，高到一定次数的边频分量其振幅已经小到可以忽略，以致滤除这些边频分量对调频波形不已经小到可以忽略，以致滤除这些边频分量对调频波形不会产生显著的影响。会产生显著的影响。二、带宽二、带宽 通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的1(或或 10，根据不同要求而定，根据不同要求而定)的边频分量均可忽略不计，保的边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确定了调频波的频带宽度。留下来的频谱分量就确定了调频波的频带宽度。如果将小于调制载波振幅如果将小于调制载波振幅l0的边频分量略去不计，的边频分量略去不计，则则频谱宽度频谱宽度BW可由下列近似公式求

21、出：可由下列近似公式求出：FmBW)1(2f20Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续8 8）在实际应用中也常区分为：在实际应用中也常区分为：fFMfFMffmm1,2(AM)1,2(1)22()mBFmBmFm Fff称称 为为 窄窄 带带 调调 频频,与与波波 频频 带带 相相 同同称称 为为 宽宽 带带 调调 频频,为为 最最 大大 频频

22、偏偏 从上面的讨论知道，调频波和调相波的从上面的讨论知道，调频波和调相波的频谱结构频谱结构以及以及频带宽度与调制指数有密切的关系频带宽度与调制指数有密切的关系。总的规律是：。总的规律是：调制指调制指数越大，应当考虑的边频分量的数目就越多数越大，应当考虑的边频分量的数目就越多，无论对于调，无论对于调频还是调相均是如此。这是它们共同的性质。频还是调相均是如此。这是它们共同的性质。但是，由于调频与调相制但是，由于调频与调相制与调制频率与调制频率F F 的关系不同的关系不同，仅，仅当当F变化时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。变化时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。21Zhejia

23、ng Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.1.3 8.1.3 调角波的频谱和频谱宽度（续调角波的频谱和频谱宽度（续9 9）调频调频调相调相VkmfffVkmppp 对于对于调频制调频制，仅当，仅当F变化时，在常用的宽带调频制中，变化时，在常用的宽带调频制中，频率分量随频率分量随mf变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此又把调频叫做又把调频叫做恒定带宽调制恒定带宽调制。对于对于调相制调相制，仅当，仅当

24、F变化时，频率分量不变，但带变化时，频率分量不变，但带宽变化。特别是宽变化。特别是F增加时，带宽增加。对于增加时，带宽增加。对于Fmin Fmax而言，而言，Fmax决定总的带宽。决定总的带宽。ff2(1)BWmpp2(1)BWm22Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2 8.2 调频方法概述及直接调频调频方法概述及直接调频v 8.2.1 调频方法概述调频方法概述v 8.2.2 变容二极管直接调频变容二极管直接调频

25、v 8.2.3 电抗管直接调频电抗管直接调频v 8.2.4 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频23Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.1 8.2.1 调频方法概述调频方法概述直接调频直接调频间接调频间接调频变容二极管直接调频变容二极管直接调频电抗管直接调频电抗管直接调频晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频谐振回路谐振回路/移相网络调相移相网络调相矢量合成法调相矢量合成法调相（阿姆斯特朗法）（阿姆斯特朗法）脉冲

26、调相脉冲调相调制信号积分调制信号积分调相调相24Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频变容二极管直接调频主要优点：主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率。言），线路简单，并且几乎不需要调制功率。主要缺点：主要缺点：中心频率稳定度低。中心频率稳定度低。应用范围：应用范围：在移动通信以及自动频率微调系统

27、中。在移动通信以及自动频率微调系统中。25Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续1 1）变容二极管变容二极管是一种电压控制的可变电抗元件，主要利用半是一种电压控制的可变电抗元件，主要利用半导体导体PNPN结的结电容随反向电压变化这一特性。结的结电容随反向电压变化这一特性。结电容结电容C Cj j与反向电压与反向电压vR R存在如下关系：存在如下关系：RD

28、j0j(1)CCVvCj0：0Rv时的电容值（时的电容值（零偏置电容零偏置电容）Rv:反向偏置电压反向偏置电压：结电容变化指数结电容变化指数，通常，通常=1/21/3，经特殊，经特殊 工艺制工艺制成的超突变结电容成的超突变结电容=15VD：PN结势垒电位差结势垒电位差。CjvR26Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续2 2）C j QC jvRVQ)(

29、tvRQQ()costVVVtvvj0jQDcos1()CCVVtVj0DQDDQ()(1cos)CVVVtVVVjQ(1cos)Cmt-jQ(1cos)Cmtj0jQDQD()CCVVVDQVmVV静态工作点时的结电容值静态工作点时的结电容值调制深度调制深度27Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续3 3）2Q12CCRVVRR132()/()jCCC

30、CC11L C01132jQ1()/()LCCCCvRvLCC1C3C2CjR1R2CCVCCL1C1C3C2CjL1中心频率中心频率瞬时频率瞬时频率电路分析电路分析28Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续4 4）为便于分析，设为便于分析，设C2Cj(C1C3)，则有则有CCjC1C3C2CjL1CjL111j11L CL C01jQ1L C中心频率中

31、心频率瞬时频率瞬时频率1jQ1(1cos)L Cmt/20(1cos)mt如果条件如果条件不成立？不成立？29Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续5 5）当当2时时，0(1cos)mt00cosmt0mcost 无非线性失真，为无非线性失真，为线性调频线性调频。0mVVfmS调制灵敏度调制灵敏度最大频移最大频移m0m0f1()k vt30Zhejian

32、g Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.2 8.2.2 变容二极管直接调频（续变容二极管直接调频（续6 6）当当2时时，进行幂级数展开：进行幂级数展开：/20(1cos)mt21(1)1(1)2!xxx 22011cos(1)cos22!2 2mtmt 2201cos(1)(1)cos 228282mtmmt 220001(1)cos(1)cos28 228 2mmtmt 00m2m()coscos 2tt 忽略高次项忽略高次项

33、中心频率偏移中心频率偏移200(1)8 2m调制信号二次谐波调制信号二次谐波引起的最大频移引起的最大频移22m0(1)8 2m调制灵敏度调制灵敏度0mV2 VfmS最大频移最大频移m02m31Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.3 8.2.3 电抗管直接调频电抗管直接调频电抗管电抗管是由放大管和是由放大管和9090度相移电路组成的二端有源网络。度相移电路组成的二端有源网络。如图以场效应电抗管为例说明。如图以场效

34、应电抗管为例说明。ABAB两端的输入阻抗两端的输入阻抗Z ZABAB的性质取的性质取决于决于Z Z1 1和和Z Z2 2阻抗的性质。阻抗的性质。假设假设|Z|Z1 1|Z|Z2 2|及及|ID D|I1 1|，且且Z Z1 1和和Z Z2 2中必须有一个为电阻，中必须有一个为电阻，不妨设不妨设32Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.3 8.2.3 电抗管直接调频（续电抗管直接调频（续1 1）其他情况其他情况为使

35、频率变化和为使频率变化和V V成线性，须保证成线性，须保证CeCe的变化不能太大。的变化不能太大。33Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.4 8.2.4 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频直接调频的主要优点是可以获得较大的频偏，但是中心直接调频的主要优点是可以获得较大的频偏，但是中心频率的稳定性较差。稳定中心频率可以采用石英晶体振频率的稳定性较差。稳定中心频率可以采用石英晶体振荡器直接调频电路。荡器直接调频电

36、路。变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体相相串联串联，另一种是与石英晶体相，另一种是与石英晶体相并联并联。并联并联方式有一个较大的缺点，就是变容管参数的不稳定性方式有一个较大的缺点，就是变容管参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而广泛应直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而广泛应用的还是用的还是串联串联方式。方式。34Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rig

37、hts Reserved8.2.4 8.2.4 晶体振荡器直接调频（续晶体振荡器直接调频（续1 1）Pierce Oscillators (cb)型振荡器型振荡器35Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.2.4 8.2.4 晶体振荡器直接调频（续晶体振荡器直接调频（续2 2）调调制制信信号号Pierce 型振荡器型振荡器调制信号放大调制信号放大36Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通

38、信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.3 8.3 间接调频间接调频高稳定度高稳定度载波振荡器载波振荡器 相位相位调制器调制器积分积分 电路电路多级倍频多级倍频和混频器和混频器宽带宽带)(tFMv)(tvtt d)(v窄带窄带)(tFMv谐振回路谐振回路/移相网络调相移相网络调相矢量合成法调相矢量合成法调相（阿姆斯特朗法）（阿姆斯特朗法）脉冲调相脉冲调相调相调相00f0cos()dtVtkttv00pcos()Vtktv37Zhejiang Fiber Optic Comm.key La

39、b.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.3 8.3 间接调频（续间接调频（续1 1）02arctan()Q 02Q 6|时有：时有：jjjC CCCCC如果设如果设CCj，则，则移相网络移相网络38Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.3 8.3 间接调频（续间接调频（续2 2）2jjQ11(1cos)m

40、tLCLC回路的谐振频率：回路的谐振频率：0cos2mt回路的频率变化为回路的频率变化为:cosQ mt 20(1cos)mt0(1cos)2mt02Q 对对 而言实现了调相。而言实现了调相。()tv假设：假设：所以回路引入的相位变化所以回路引入的相位变化:()cosvtVt39Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4 8.4 调频信号的解调调频信号的解调v 8.4.1 概述概述v 8.4.2 振幅鉴频器（斜率鉴频器

41、）振幅鉴频器（斜率鉴频器）失谐回路振幅鉴频器失谐回路振幅鉴频器 差分峰值振幅鉴频器差分峰值振幅鉴频器v 8.4.3 相位鉴频器相位鉴频器v 8.4.4 比例鉴频器比例鉴频器v 8.4.5 正交鉴频器（比相鉴频器）正交鉴频器（比相鉴频器）40Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.1 8.4.1 概述概述利用频幅转换电路得到利用频幅转换电路得到AM-FM，再用包络检波，再用包络检波失谐回路振幅鉴频器失谐回路振幅鉴频器

42、乘积型相位鉴频器乘积型相位鉴频器（正交鉴频器）（正交鉴频器）利用频相转换电利用频相转换电路得到路得到PM-FM，再，再叠加或相乘叠加或相乘叠加型相位鉴频器叠加型相位鉴频器脉冲计数式鉴频脉冲计数式鉴频差分峰值振幅鉴频器差分峰值振幅鉴频器FM+(PM-FM)AM-FM，包络检波，包络检波FM(PM-FM)，低通滤波，低通滤波电容耦合型电容耦合型互感耦合型互感耦合型比例鉴频比例鉴频41Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.

43、4.1 8.4.1 概述（续概述（续1 1）鉴频特性曲线鉴频特性曲线 鉴频器的指标鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频跨导鉴频带宽鉴频带宽寄生调幅抑制能力寄生调幅抑制能力失真和稳定性失真和稳定性鉴频跨导鉴频跨导0ddoDffvSf鉴频灵敏度：鉴频器正常工作所需的最小输入调频波的鉴频灵敏度：鉴频器正常工作所需的最小输入调频波的幅度。幅度。鉴频带宽鉴频带宽maxm22DBWff42Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserve

44、d8.4.2 8.4.2 振幅鉴频器（斜率鉴频器）振幅鉴频器（斜率鉴频器）失谐回路振幅鉴频器失谐回路振幅鉴频器vo(t)C1vFM(t)L1DCRv1(t)+_+_+_并联回路并联回路L1C1的谐振频率为的谐振频率为f0单失谐回路振幅鉴频器单失谐回路振幅鉴频器调频波的载波频率为调频波的载波频率为fcfcf0利用谐振回路的幅频特性利用谐振回路的幅频特性包络检波器包络检波器43Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.2

45、 8.4.2 振幅鉴频器（续振幅鉴频器（续1 1）AM-FM缺点：线性范围太窄缺点：线性范围太窄单失谐回路振幅鉴频器单失谐回路振幅鉴频器鉴频特性及波形示意鉴频特性及波形示意44Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.2 8.4.2 振幅鉴频器（续振幅鉴频器（续2 2）双失谐回路振幅鉴频器双失谐回路振幅鉴频器（平衡斜率鉴频器）（平衡斜率鉴频器）并联回路并联回路L1C1的谐振频率为的谐振频率为f01调频波的载波频率为调

46、频波的载波频率为fcf02fcfc时，时，XL2XC2，令令X2XL2XC2 0,则则即即 比比 超前超前 。abV12V22222jZrjXZ e(0)2()22ab1212jcXMVV eLZ故故ab2V1DVab2V12V2DV 12a b0dDDVkVV2121222()cLcXMjVL rj XX53Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.3 8.4.3 相位鉴频器（续相位鉴频器（续4 4）当当f fc时

47、，时，XL2XC2，令令X2XL2XC2 0,则则即即 比比 超前超前 。abV12V22222jZrjXZ e(0)2()22ab1212jcXMVV eLZ故故ab2V1DVab2V12V2DV 12a b0dDDVkVVfcf a bV54Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器比例鉴频器为了抑止寄生调幅，往往要在鉴频器前加一级限幅器。为了抑止寄生调幅，往往要在鉴频器前加一级限幅器。

48、前面的分析假定理想调频波，即输入信号前面的分析假定理想调频波，即输入信号V12振幅恒定。振幅恒定。实际中，当噪声、各种干扰以及电路频率特性的不均匀实际中，当噪声、各种干扰以及电路频率特性的不均匀性所引起的输入信号的寄生调幅，都可能直接在相位鉴性所引起的输入信号的寄生调幅，都可能直接在相位鉴频器的输出信号中反映出来。频器的输出信号中反映出来。ab2V1DVab2V12V2DV12DDVV1DV2DV信号频率变化引起的输出信号频率变化引起的输出考虑寄生调幅干扰后信考虑寄生调幅干扰后信号频率变化引起的输出号频率变化引起的输出12DDVV55Zhejiang Fiber Optic Comm.key

49、Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器（续比例鉴频器（续1 1）能否对相位鉴频器的电路作某些改动来获得一定的限幅能否对相位鉴频器的电路作某些改动来获得一定的限幅作用，以省掉限幅器呢作用，以省掉限幅器呢?为了回答这个问题，需要从一个新的观点对相位鉴频器为了回答这个问题，需要从一个新的观点对相位鉴频器进行深入一步的分析。进行深入一步的分析。前面的图中前面的图中12DDVV12DDVV12/DDVV12/DDVV但但 om12a bdDDVVkVVD1

50、D2D2(2)dk VVVD2D1D2D1D22()(1)dVk VVVVD1D2D1D22()(1)1/dk VVVV分析分析D1D2VV常数如果如果能让能让即使输入存在寄生调幅干扰，即使输入存在寄生调幅干扰，输出也不变！输出也不变！56Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器（续比例鉴频器（续2 2）12RR34RR1234()()RRRR两个检波器总负载电阻近似为两个检波器总负载电阻

51、近似为12()RR57Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器（续比例鉴频器（续3 3）o1o2a boVVVV oo1a b12VVV oo2a b12VVV 与前述电路的区别：与前述电路的区别：(1)ab两端的输出非差电压而是和电压两端的输出非差电压而是和电压(2)C6为大电容，两端电压为大电容，两端电压 近似不变近似不变 a bV(3)输出改为输出改为oo1o21()2VVVD1VD

52、2VomD1D21()2dVk VV即有即有减小了一半！减小了一半！58Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器（续比例鉴频器（续4 4）下面讨论自限幅过程：下面讨论自限幅过程：o1mo2ma bVVV常数o1mD1D1o2mD2D2ddVk VVVk VVomo1mo2m1()2VVVo1mo2mo2m1(2)2VVV aba bD1D221()21+VVVVabo2mD1D21+VVV

53、VD1VD2V由外界因素引起的调频波幅度变化会导致由外界因素引起的调频波幅度变化会导致 和和 向相同的向相同的方向变化，而由频率变化引起的方向变化，而由频率变化引起的 和和 的幅度变化方向是的幅度变化方向是不同的。不同的。D1VD2VD1VD2V59Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.4 8.4.4 比例鉴频器（续比例鉴频器（续5 5）ab2V1DVab2V12V2DVab2V1DVab2V12V2DV60Zh

54、ejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.5 8.4.5 正交鉴频器（比相鉴频器）正交鉴频器（比相鉴频器）由于调频信号和参考信号同频正交由于调频信号和参考信号同频正交(对于载频而言对于载频而言)，因，因此，称之为此，称之为正交鉴频器正交鉴频器。LPF移相移相网络网络FM()vtFMS()vt()ov t()ov t()ov t移相网络移相网络61Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子

55、线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.5 8.4.5 正交鉴频器（续正交鉴频器（续1 1）其中其中可见，可见，vFMS与与vFM之间的相位差为之间的相位差为20200011,(1)2,()fRQQQLfL CC其传输函数为其传输函数为211111()()11111()jCjQLCRLH jjj CjCRLarctan2相频特性曲线相频特性曲线62Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Co

56、mmunication,ZJUTAll Rights Reserved8.4.5 8.4.5 正交鉴频器（续正交鉴频器（续2 2）12cos(sin)cos(sin)FMmcfFMSmcfvVtmtvVtmt 若设若设（当（当f/f01时）时）121211coscos(arctan)222ommmmvV VV V可见，鉴频器的输出与输入调频信号的频偏成正比。可见，鉴频器的输出与输入调频信号的频偏成正比。011()cL CCoFMFMSvvv121coscos(2sin)2mmcfV Vtmt 则则 12121sin(arctan)2mmmmofV VV V Qf在上面电路中，调整在上面电路中，

57、调整L、C和和C1均可改变回路谐振频率，均可改变回路谐振频率，只要满足只要满足经经LPF后后63Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved本章作业本章作业v B1:如图为变容二极管调频电路中心频率如图为变容二极管调频电路中心频率fc360(MHz)，3，VD0.6(V)，调制信号为，调制信号为 vcost(V)。（1）试分析此电路的工作原理及各元件的作用；（）试分析此电路的工作原理及各元件的作用；（2）调节调节R2使变容二极

58、管的反向偏压为使变容二极管的反向偏压为6V，此时对，此时对 应的应的结电容为结电容为20PF，试求振荡回路电感，试求振荡回路电感L的值。的值。vLC2C1C2CjR1R2+10VLC1RWC6C5LTC4C3R3R5R4+15V-15V1000P1000P10uH10uH1000P10u3301K4701P0.5P64Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights Reserved电抗管直接调频的其他情况电抗管直接调频的其他情况65Zhejiang Fiber Optic Comm.key Lab.通信电子线路By Zhu Guangxin,Department of Communication,ZJUTAll Rights ReservedNoImageNoImage