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1、第7章 频率调制与解调 第7章频率调制与解调7.1 调频信号分析调频信号分析 7.2 调频器与调频方法调频器与调频方法7.3 调频电路调频电路7.4 鉴频器与鉴频方法鉴频器与鉴频方法 7.5 鉴频电路鉴频电路 1频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 7.1调频信号分析7.1.1调频信号的参数与波形设调制信号为u(t)=Ucost，未调载波电压为uC=UCcosct，频信号的瞬时角频率为调频信号的瞬时相位(t)设0=0，则式中，为调频指数。FM波的表示式为2频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 图71调频波波形图图72调频波fm、mf与F的关系图3频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调
2、 7.1.2调频波的频谱1调频波的展开式第一类贝塞尔函数可以用无穷级数进行计算。则调频波的级数展开式为2调频波的频谱结构和特点4频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 图74单频调制时FM波的振幅谱（a）为常数;（b）m为常数载频分量上下有无数个边频分量，与载频分量相隔为调制频率的整数倍；mf越大，具有较大振幅的边频分量越多；对某些mf，载频或某些边频分量振幅为0；5频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 7.1.3调频波的信号带宽通常采用的准则是，信号的频带宽度应包括幅度大于未调载波1%以上的边频分量，即Bs=2nF=2mfF=2fm当mf很小时,如mf2fA28频率调制与解调课件第7章
3、 频率调制与解调 对鉴频器的另外一个要求，就是鉴频跨导要大。所谓鉴频跨导D，就是鉴频特性在载频处的斜率，它表示的是单位频偏所能产生的解调输出电压。鉴频跨导又叫鉴频灵敏度，用公式表示为29频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 7.4.2鉴频方法1.振幅鉴频法调频波振幅恒定，故无法直接用包络检波器解调。将调频信号变换成FMAM波，就可以通过包络检波器解调。用此原理构成的鉴频器称为振幅鉴频器。其工作原理如图727所示。(a)振幅鉴频器框图；(b)变换电路特性图727振幅鉴频器原理30频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 1）直接时域微分法设调制信号为u=f(t)，调频波为对此式直接微分可得图
4、728微分鉴频原理31频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 2）斜率鉴频法图730单回路斜率鉴频器32频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 图731双离谐平衡鉴频器图732图731各点波形33频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 图733双离谐鉴频器的鉴频特性双离谐鉴频器的输出是取两个带通响应之差，即该鉴频器的传输特性或鉴频特性，如图7-33中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看出，它可获得较好的线性响应，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。34频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 2.相位鉴频法相位鉴频法的原理框图如图734所示。图中的变换电路具有线性的频率相位转换
5、特性，它可以将等幅的调频信号变成相位也随瞬时频率变化的、既调频又调相的FMPM波。图734相位鉴频法的原理框图35频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 相位鉴频法的关键是相位检波器。相位检波器或鉴相器就是用来检出两个信号之间的相位差，完成相位差电压变换作用的部件或电路。设输入鉴相器的两个信号分别为同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压uo是瞬时相位差的函数，即36频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 1)乘积型相位鉴频法利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频法或积分(Quadrature)鉴频法。在乘积型相位鉴频器中，线性相移网络通常是单谐振回路(或耦合回路)，而相位检波器为乘积型
6、鉴相器，如图735所示。图735乘积型相位鉴频法37频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 2)叠加型相位鉴频法利用叠加型鉴相器实现鉴频的方法称为叠加型相位鉴频法。对于叠加型鉴相器，就是先将u1和u2相加，把两者的相位差的变化转换为合成信号的振幅变化，然后用包络检波器检出其振幅变化，从而达到鉴相的目的。图736平衡式叠加型相位鉴频器框图38频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 3.直接脉冲计数式鉴频法对于脉冲或数字信号，信号频率就是信号脉冲的个数。基于这种原理的鉴频器称为零交点鉴频器或脉冲计数式鉴频器。图737直接脉冲计数式鉴频器39频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 7.5鉴频电
7、路7.5.1叠加型相位鉴频电路1.互感耦合相位鉴频器互感耦合相位鉴频器，图7-38是其典型电路。相移网络为耦合回路。图738互感耦合相位鉴频器40频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 1)频率相位变换频率相位变换是由图739(a)所示的互感耦合回路完成的。由图739(b)的等效电路可知，初级回路电感L1中的电流为图739互感耦合回路考虑初、次级回路均为高Q回路，r1也可忽略。这样，上式可近似为初级电流在次级回路产生的感应电动势为41频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 图740频率相位变换电路的相频特性42频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 2)相位幅度变换根据图中规定的与的极性
8、，图738电路可简化为图741。这样，在两个检波二极管上的高频电压分别为图741图738的简化电路43频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 合成矢量的幅度随 与 间的相位差而变化(FMPMAM信号)，如图742所示。f=f0=fc时，UD1与UD2相等，即UD1=UD2，uo为0；ff0=fc时，UD1UD2，随着f的增加，两者差值将加大，uo为正；ff0=fc时，UD1fc时，UD1UD2,i1i2,输出电压为负；当ffc时，UD1UD2, i1i2，输出电压为正。49频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 通过改变两个二极管连接的方向或耦合线圈的绕向(同名端)，可以使鉴频特性反向。另
9、一方面，输出电压也可由下式导出：比例鉴频器输出电压取决于两个检波电容上电压的比值；输入信号幅度变化时，uc1及uc2相同方向变化，可保持比值基本不变，使输出电压不变，即限幅作用。50频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 3.自限幅原理(1)回路的无载Q0值要足够高，以便当检波器输入电阻Ri随输入电压幅度变化时，能引起回路Qe明显的变化。(2)要保证时常数(R1+R2)C大于寄生调幅干扰的几个周期。比例鉴频器存在着过抑制与阻塞现象。图747减小过抑制及阻塞的措施51频率调制与解调课件第7章 频率调制与解调 7.5.5限幅电路振幅限幅器的性能可由图754(b)所示的限幅特性曲线表示。图中，Up表示限幅器进入限幅状态的最小输入信号电压，称为门限电压。对限幅器的要求主要是在限幅区内要有平坦的限幅特性，门限电压要尽量小。图754限幅器及其特性曲线52频率调制与解调课件
