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1、2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟16.1 幅度调制 6.2 6.2 角度调制角度调制角度调制角度调制 6.2.4 6.2.4 调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路 6.2.4.1 解调方法解调方法 6.2.4.2 频率解调器的技术指标频率解调器的技术指标 6.2.4.3 频率解调器电路频率解调器电路 6.2.4.4 与频率解调器配合使用的限幅与频率解调器配合使用的限幅 6.2.5 6.2.5 数字信号的相位调制数字信号的相位调制数字信号的相位调制数字信号的相位调制 6.2.5.1 数字调相信号的特点数字调相信号的特点 6.2.
2、5.2 两相调相信号的解调两相调相信号的解调笫笫 6 6章章笫笫笫笫6 6 6 6章章章章笫笫笫笫6 6 6 6章章章章调制与解调调制与解调调制与解调调制与解调2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟26.2.4 调频波的解调方法与电路调频波的解调方法与电路 6.2.4.1 解调方解调方 1、利用锁相环路实现解调。、利用锁相环路实现解调。有关这种解调方法的内容将在第7章锁相环路中讨论。2、利用调频波的过零信息实现解调。、利用调频波的过零信息实现解调。因为调频波的频率是随调制信号变化的，所以它们在相同的时间间隔内过零点的数目将不同。当瞬时频率高时，过零点的数目就多，瞬时频率低时，过零点的
3、数目 就少。（讲义p383 图6.3.15）利用调频波的这个特点，可以实现解调。例如BE1调制度测量仪。（讲义p382）脉冲形成脉冲形成脉冲形成脉冲形成脉冲展宽脉冲展宽脉冲展宽脉冲展宽低通滤波低通滤波低通滤波低通滤波( )FMvt( )Pvt( )Wvt( )Dvt2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟36.2.4.1 解调方法（解调方法（续续续续3 3） 3、将等幅调频波变换为幅度变化与频率变化成正比的调幅、将等幅调频波变换为幅度变化与频率变化成正比的调幅-调频 波调频 波。因为调频波的频率变化与调制信号成正比，所以变换后信 的幅度变化也与调制信号成正比。然后用幅度解调器解调，即
4、得到所需信号。所以变换后信 的幅度变化也与调制信号成正比。然后用幅度解调器解调，即 得到所需信号。这种方法的方框图如下图所示。（讲义P384）)(cos)(00+=dvKtVtvftFccmFM 为了实现调频波到调幅调频波的变换，可以采用将调频波 ? 对时间域微分（差分）的办法；（相位鉴频器相位鉴频器? 对频率域微分（差分）的办法。（双失谐回路鉴频器）00( )( ) cos( )2tFM cmcFfcFfdvtVK vttKvddt=+2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟44、将调频波变换为调相调频波，使相位的变化与瞬时频率 的变化成正比，然后用相位检波器解调，即可得到所需信号、
5、将调频波变换为调相调频波，使相位的变化与瞬时频率 的变化成正比，然后用相位检波器解调，即可得到所需信号 这种方法的方框图如下图所示。? 为了实现调频波到调相调频波的变换，通常是用将调频 波延时时间的方法。0t? 在满足一定条件时，可以得到相位变化与瞬时频率变化 成正比的调相调频波。0t? 对于由单频余弦信号将其对载波调频 所得到的调频信号延时后可表示为：0t )(sin)(cos)(000ttmttttvFcFM+=( )cosfmvtVt=6.2.4.1 解调方法（解调方法（续续续续3 3）2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟56.2.4.1 解调方法（解调方法（续续续续2 2）
6、? 如果的值较小，使得，1cos,sin000ttt则式000()cossincosFMcFcFvtttmttmtt=+ 可以看出，这是一个调相-调频波。 其中为原调频信号的相角；tmtFc+sin而则为一附加相位，该附加相位与 调制信号成正比该附加相位与 调制信号成正比。因此，这个附加相位部分包含了调制信号的 信息。ttmtFc+cos00该式表明，调频波延时后，得到一个调相该式表明，调频波延时后，得到一个调相-调频波。调频波。0t? 这里需要注意，这个结果是在假定较小的情况下得到的，通常取，即要求延时。/2 . 00t0t00.2()trad0t000() cos()sin()FMccFv
7、t tttmtt=+ 可简化为：2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟66.2.4.2 频率解调器的技术指标频率解调器的技术指标通常将频率解调器频率解调器称为频率检波器频率检波器或鉴频器鉴频器。它的主要特 是鉴频特性（鉴频特性（S曲线）。曲线）。DVcf0DBWDVff衡量鉴频特性的主要指标有：1、灵敏度、灵敏度。鉴频器鉴频特性的 灵敏度通常用处鉴频特性的 斜率定义，即cffVSDD=/鉴频灵敏度的单位为V/Hz。2、线性范围、线性范围。线性范围是指 鉴频特性近似为直线的范围， 如图所示。这个范围应该 大于调频信号最大频偏的两倍。DBW3、非线性失真、非线性失真。由于鉴频特性不是理想
8、直线而使解调信号产 的失真称为鉴频器的非线性失真。2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟76.2.4.3 频率解调器电路：频率解调器电路：1、双失谐回路鉴频器、双失谐回路鉴频器首先介绍单失谐鉴频器单失谐鉴频器，单失谐鉴频器是利用对调频波中心频 率失谐的LC回路，将调频波变换为调幅调频波将调频波变换为调幅调频波，然后用二极 管峰值包络检波器进行幅度检波完成频率解调的。（讲义P386图6.3.19） ? 图中、构成 谐振回路，可实现调频波到 调幅调频波的变换。1R1L1C? D、 、 构成二极管峰值 包络检波器，完成幅度检波。2C? 假定调频波的中心频率，偏离谐振回路的谐振频ccf2=率
9、，且，并假定调频波的频偏较频偏较002f=0ffc在瞬时频率变化范围内，谐振回路的幅频与相频特性可分别直线近似。直线近似。下面定性说明。（讲义P3882R1R2C1L1CD)(tiFM)(tvD2R2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟81、双失谐回路鉴频器（、双失谐回路鉴频器（续续续续1 1）? 定性 说明定性 说明0ft0 1DcmvIXtcf0f)(tF)(tvD? 为了扩大单失谐回路鉴频器鉴频特性线性工作范围和灵敏度， 可使用两个单失谐回路鉴频器的组合，如下图下图所示。? 其中回路1的谐振频率，回路II的谐振频率 （为调频信号中心频率），。cff02cf0201ffffcc=
10、? 两谐振回路的特性曲线相同，仅谐振频率不同，并将两个鉴 器的输出之差作为总的输出两谐振回路的特性曲线相同，仅谐振频率不同，并将两个鉴 器的输出之差作为总的输出，即。21DDDvvv=（讲义P388）2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟91、双失谐回路鉴频器（、双失谐回路鉴频器（续续续续2 2）（讲义P389）返回返回返回返回f0)(tvDcf01f02fDCCD)(tvFMDv1Dv2DvRR2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟102、利用相位解调器的鉴频器、利用相位解调器的鉴频器(相位检波器相位检波器或或鉴相器鉴相器)? 前已说明，将调频波延时，当满足时，可 以得到
11、相位变化规律与调制信号变化规律基本相同的调相波。0t0t? 下面分析相乘过程相乘过程? 检测出这个相位变化就可获得解调信号。一种相位检测方法 是将调频信号与其延时后的信号相乘将调频信号与其延时后的信号相乘，其方框图如上图所示 这种方案多用于集成电路鉴频器集成电路鉴频器中。000()cossincosFMcFcFvtttmttmtt=+ 00.2/t 2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟112、利用相位解调器的鉴频器（、利用相位解调器的鉴频器（续续续续1 1） ? 若调频波为单频余弦信号调制的信号，表示 为：sincos)(tmtVtvFccmFM+=? 延时后的调频波可表示为：0t
12、00000()cos()sin()cossincosFMcmcFcmcFcFvt tVt tmt tVtmttmtt=+ =+ ? 若，将调频信号与其延时后的信号相乘将调频信号与其延时后的信号相乘可得：/2 . 00t002 002 002 00( )( )()cossin cossincos1cos(cos)2 1cos2(sin)cos2FMFMcmcFcFcFcmcFcmcFcFv tvtvttVtmttmttmttVtmttVtmttmtt=+ + =+返返2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟122、利用相位解调器的鉴频器（、利用相位解调器的鉴频器（续续续续2 2） ? 上
13、式上式表明，相乘结果包括两部分，第一部分为调制信号的余 弦函数。第二部分为一在处的调频调相波，它将被低通 滤波器滤除，所以，仅第一部分信号被输出，即：c22 002 00001( )cos(cos)2 1cos()cos(cos)sin()sin(cos)2DcmcFcmcFcFvtVtmttVtmtttmtt=+= 在具体电路设计实现中，能够实现，并设计保 证，则上式可近似为：2/0=tc 2 . 00tmFttmVtvFcmD=cos21)(02该式表明，当满足，和 时，这种鉴频方法可以得到与调制信号成正比的解调信号。鉴 频器中所用延时电路可用耦合回路耦合回路和失谐回路失谐回路实现。2/0
14、=tc/2 . 00tFmt/2 . 002007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟132、利用相位解调器的鉴频器（、利用相位解调器的鉴频器（续续续续3 3）图6.3.27所示为利用相位解调器的鉴频器的具体电路例子。其 中，构成相乘器电路，从和基极输入未延时 调频波，经、C、R和L构成的延时电路延时后的调频 波，经射极输出器和耦合至相乘器的基 极。相乘输出经、构成的低通滤波器滤除高频分 量，从而得到解调输出。71TT5T6T1C8T9T41 TT8R2C（讲义P392 图6.3.27）2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟142、利用相位解调器的鉴频器（、利用相位解调器的鉴频器
15、（续续续续4 4）1R2R3R7T1T2T3T4T5T6TCCV)(tvFM)(tvFMRLC8T9T4R5R6R7R8R1C1C2C)(tvD2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟153、相位鉴频器、相位鉴频器（1）工作过）工作过? 用延时电路将等幅调频波变换为等幅调相调频波用延时电路将等幅调频波变换为等幅调相调频波? 用相加电路将调频信号与其延时后的信号相加， 将等幅调相调频波变换为调幅调相调频波用相加电路将调频信号与其延时后的信号相加， 将等幅调相调频波变换为调幅调相调频波? 然后用幅度解调器解调，即可得到所需信号然后用幅度解调器解调，即可得到所需信号000()cossincosFMcFcFvtttmttmtt=+ 2007年11月26日通信电路原理信息学院王学伟163、相位鉴频器（、相位鉴频器（续续续）续） （2）电路定性说明）电路定性说明?是等幅调频波。也是等幅调频波是等幅调频波。也是等幅调频波1 Vcfff=21?是用耦合延时电路将等幅调频波变换为调相调频波是用耦合延时电路将等幅调频波变换为调相调频波3V? 加在二极管上的电压是用相加电路将等幅调频波与其延时 的调相调频波信号相加，变换为调幅调相调频波加在二极管上的电
