《通信电子线路》课件5角度调制与解调（new）

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1、第第5章角度调制与解调电路章角度调制与解调电路概述概述5.1角度调制信号的基本特性角度调制信号的基本特性5.2调频电路调频电路5.3调频波解调电路调频波解调电路5.4数字调制与解调电路数字调制与解调电路概述概述频谱变换频谱变换1频谱搬移：振幅调制、解调、混频频谱搬移：振幅调制、解调、混频2非线性变换：角度调制与解调非线性变换：角度调制与解调频谱变换电路频谱变换电路频谱搬移电路频谱搬移电路频谱非线性变换电路频谱非线性变换电路功功能能用用途途输入信号频谱沿频输入信号频谱沿频率轴搬移率轴搬移输入信号的频谱做特定输入信号的频谱做特定的非线性变换的非线性变换调幅、检波、混频调幅、检波、混频角度调制与解调

2、电路角度调制与解调电路特特点点位位置置两信号仅在频谱线上两信号仅在频谱线上移动，不产生与原频移动，不产生与原频谱无关的频谱分量谱无关的频谱分量频频谱谱变变换换，将将产产生生新新的丰富的频谱分量。的丰富的频谱分量。第第4章章第第5章章本章内容：本章内容：1调角信号的基本特性调角信号的基本特性2调角电路调角电路3角度解调电路角度解调电路第第5章角度调制与解调电路章角度调制与解调电路5.1角度调制信号的基本特性角度调制信号的基本特性5.1.1调频信号和调相信号调频信号和调相信号5.1.2调角信号的频谱调角信号的频谱5.1.3调角信号的频谱宽度调角信号的频谱宽度5.1.4小结小结1角度调制角度调制(

3、(调角调角) )( (1) )调频调频( (FM) )：载波信号的载波信号的频率频率按调制信号规律变化按调制信号规律变化( (2) )调相调相( (PM) )：载波信号的载波信号的相位相位按调制信号规律变化按调制信号规律变化两种调制方式均表现为载波信号的瞬时相位受到调变，两种调制方式均表现为载波信号的瞬时相位受到调变，故统称为故统称为角度调制角度调制，简称，简称调角调角。调角优点：抗干扰能力强调角优点：抗干扰能力强 缺点：频谱宽度增加缺点：频谱宽度增加2两种调制信号的基本特性两种调制信号的基本特性载波一般式：载波一般式：v=Vmcos (t)矢量表示，矢量表示，Vm：矢量的长度矢量的长度， (

4、t)：矢量转动的瞬时矢量转动的瞬时角度角度( (类似于圆周运动中的角位移类似于圆周运动中的角位移) )。 5.1.1调频信号和调相信号调频信号和调相信号( (1) )调幅信号调幅信号矢量长度矢量长度：Vm0 上叠加调制信号信息；上叠加调制信号信息；Vm=Vm0+kav (t) 矢量角频率矢量角频率：恒为：恒为 c c，即即 故，调幅信号表达式为故，调幅信号表达式为v(t)=Vm0+kav (t)cos( ct + 0)ka：比例常数比例常数， 0：起始相角起始相角，v (t)：调制信号电压调制信号电压。 ( (2) )调相信号调相信号矢量长度矢量长度：恒值：恒值Vm瞬瞬时时相相角角：在在 ct

5、 上上叠叠加加按按调调制制信信号号规规律律变变化化的的附附加加相相角角 (t)=kpv (t) 调相信号表达式调相信号表达式v(t)=Vmcos ct +kpv (t)+ 0kp：比例常数比例常数，单位，单位: :rad/V瞬时角频率：即瞬时角频率：即 (t)的时间导数值为的时间导数值为按调制信号的时间导数值规律变化。按调制信号的时间导数值规律变化。( (3) )调频信号调频信号矢量长度：恒值矢量长度：恒值Vm转转动动角角速速度度：在在载载波波角角频频率率 c上上叠叠加加按按调调制制信信号号规规律律变变化化的的瞬瞬时时角角频频率率 (t)= kfv (t)。调调频频信信号号的的一一般般表表达达

6、式式 kf：比例常数比例常数，单位为，单位为rad/s V。3三种调制方法的基本特性，调频、调相的比较三种调制方法的基本特性，调频、调相的比较Vmcos ct +kf+ 0类型类型物理量物理量Vm (t) (t)v(t)调调幅幅信信号号调调频频信信号号调调相相信信号号Vm0+kav (t) c ct + 0Vm0+kav (t)cos( ct + 0)恒恒 值值 c +kfv (t)恒恒 值值 ct +kpv (t)+ 0Vmcos ct +kpv (t)+ 0调频信号可以看成为调频信号可以看成为 (t)按调制信号的时间按调制信号的时间积分值规律变化的调相信积分值规律变化的调相信号号调相信号可

7、看成调相信号可看成 (t)按调按调制信号的时间导数值规律变化制信号的时间导数值规律变化的调频信号的调频信号相相同同调调频频信信号号调调相相信信号号 (t)和和 (t)都同时变化都同时变化随调制信号规律线性变化随调制信号规律线性变化的物理量的物理量 (t)随调制信号规律线性变化的随调制信号规律线性变化的物理量物理量 (t)联联系系区区别别4调频与调相指数调频与调相指数 设单音调制设单音调制，v (t) = V mcos t ( (1) )调频调频 (t)= = c+ +kfV mcos t = = c+ + mcos t式式中中： m=2fm=kfV m，最最大大角角频频偏偏，与与调调制制信信号

8、号振振幅幅V m成正比；成正比； (t)= = ct +sin t + + 0= = ct + +Mfsin t + + 0Mf=kfV m/ = ，调频指数调频指数和调频波的最大和调频波的最大相移与相移与V m成正比，与成正比，与 成反比，其值可大于成反比，其值可大于1。v(t)=Vmcos ct + Mfsin t+ 0按按调制信号对时间的调制信号对时间的积分值变化的调相信号积分值变化的调相信号( (2) )调相调相 (t) = = ct + +kpV mcos t + + 0 = = ct + +Mpcos t + + 0式中，式中， Mp = = kpV m：调相指数调相指数，与与V

9、m成正比成正比； (t) = = c- -Mp sin t = = c- - msin t最大角频偏最大角频偏 m = = Mp = = kpV m ，与与V m 成正比。成正比。v(t)=Vmcos( ct + +Mpcos t + + 0) 按按调制信号对时间的导数值变化的调频信号调制信号对时间的导数值变化的调频信号单单音音调调制制时时，尽尽管管两两种种已已调调信信号号的的 (t)和和 (t)均均为简谐波，但为简谐波，但 m随随V m和和 的变化规律不同。的变化规律不同。当当V m一定，一定， 由小增大时：由小增大时：FM中中的的 m( (=kf V m) )不不变变，而而Mf( (=kf

10、V m/ ) )随随 成反比地减小。成反比地减小。PM中中的的Mp( (=kpV m) )不不变变，而而 m( (=Mp ) )呈呈正正比比地增加。地增加。频率调制频率调制相位调制相位调制两种已调波均有含义截然不同的两种已调波均有含义截然不同的三个频率参数：三个频率参数：载波角频率载波角频率 c：瞬时角频率变化的平均值。瞬时角频率变化的平均值。调制角频率调制角频率 ：瞬时角频率变化的快慢程度。：瞬时角频率变化的快慢程度。最大角频率最大角频率 m：瞬时角频率偏离瞬时角频率偏离 c 的最大值。的最大值。 5.1.2调角信号的频谱调角信号的频谱1单音调频信号的频谱单音调频信号的频谱单单音音调调制制时

11、时，两两种种已已调调信信号号中中的的 (t)均均为为简简谐谐波波，因而它们的频谱结构是类似的。因而它们的频谱结构是类似的。以以单单音音调调制制调调频频信信号号v(t)= =Vmcos( ct + + Mfsin t + 0)为例，用指数函数表示为例，用指数函数表示v(t)= = Vmcos( ct + + Mfsin t + 0)是是 的周期性函数，它的傅里叶级数展开式为的周期性函数，它的傅里叶级数展开式为式中式中是宗数为是宗数为Mf的的n 阶第一类贝塞尔函数阶第一类贝塞尔函数，它满足等式，它满足等式Jn(Mf)=因而，调频波的傅里叶级数展开式为因而，调频波的傅里叶级数展开式为v(t)=VmR

12、e(Mf)ej( ct+n t+ 0)=Vmcos( c+n )t+ 0为简化，令为简化，令 0=0，上式可表示为，上式可表示为v(t)=Vmcos( c+n )t+ 0 =VmJ0(Mf)cos ct 载频载频 + VmJ1(Mf)cos( c+ )t - - cos( c- - )t第一对边频第一对边频+VmJ2(Mf)cos( c+2 )t +cos( c- - 2 )t第第二二对对边边频频+ VmJ3(Mf)cos( c+3 )t - -cos( c- - 3 )t第第三三对对边边频频+ 该该式式表表明明，单单音音调调频频信信号号的的频频谱谱由由载载波波分分量量和和无无数数对对边边频频

13、分量分量组成组成( (已不是信号频谱的不失真搬移已不是信号频谱的不失真搬移) )。其其中中，n 为为奇奇数数的的上上、下下边边带带分分量量的的振振幅幅相相等等，极极性性相相反；而反；而n 为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性相同。为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性相同。载载波波和和各各边边频频分分量量振振幅随幅随Mf而变化。而变化。Mf= 2.40，5.52，8.65，时时，载载波波分分量量振振幅幅等等于于零零；而而当当Mf为为某某些些其其他他特特定定值值时时，又又可可使使某某些些边边频频分分量量振振幅幅等于零。等于零。当当Mf=0.5，1，5时调频信号频谱：时调频信号频谱：频频谱谱不不

14、再再是是调调制制信信号号频频谱谱的的简简单单搬搬移移，而而是是由由载载波波分分量量和和无无数数对对边边频频分分量量所所组组成成，每每一边频之间相隔一边频之间相隔。n 为为奇奇数数的的上上、下下边边频频分分量量振振幅幅相相等等，极极性性相相反反；而而n 为偶数的上、下边频分量振幅相等，极性相同。为偶数的上、下边频分量振幅相等，极性相同。n 次次边边频频分分量量的的振振幅幅与与贝贝塞塞尔尔函数值函数值Jn(Mf)成比例。成比例。载载波波与与各各边边频频分分量量的的振振幅幅均均与与调调频频指指数数Mf有有关关。Mf越越大大，有有效效边边频分量越多。频分量越多。对于于某某些些Mf值，载波波或或某某边频

15、振幅振幅为零。零。 调频信号的频谱调频信号的频谱2调频信号的平均功率调频信号的平均功率根根据据帕帕塞塞瓦瓦尔尔定定理理，调调频频信信号号的的平平均均功功率率等等于于各各频频谱谱分分量平均功率之和，在单位电阻上，其值为量平均功率之和，在单位电阻上，其值为由由第一类贝塞尔函数第一类贝塞尔函数的特性：的特性：即即当当Vm一一定定时时，调调频频波波的的平平均均功功率率等等于于未未调制时的载波功率，其值与调制时的载波功率，其值与Mf无关。无关。改改变变Mf可可引引起起载载波波分分量量和和各各边边频频分分量量之之间间功功率率的的重重新新分配，但不会引起总功率的改变。分配，但不会引起总功率的改变。而而调调幅

16、幅信信号号平平均均功功率率不不仅仅与与Vm还还与与Ma有有关关，且且随随着着Vm和和Ma增大而增大增大而增大1调角信号的频宽调角信号的频宽 调角信号包括无限多对边频分量，频谱宽度应无限大。调角信号包括无限多对边频分量，频谱宽度应无限大。当当M( (Mf或或Mp) )一一定定时时，随随着着n 的的增增加加，Jn(M)虽虽有有起起伏，但其总趋势减小。伏，但其总趋势减小。特特别别当当 nM时时，Jn(M)的的数数值值已已很很小小且随且随n 的增加迅速下降。的增加迅速下降。因因此此，若若忽忽略略振振幅幅小小于于 Vm( ( 为为某某一一小小值值) )的的边边频频分分量量，则则调调角角信信号号实实际际占

17、占据据的的有有效效频频谱谱宽宽度度是有限的，其值为是有限的，其值为 BW =2LF。L：有效上边频有效上边频( (或下边频或下边频) )分量的数目，分量的数目，F：调制频率。调制频率。在在高高质质量量通通信信系系统统中中，取取 = 0.01，即即边边频频分分量量幅幅度度小小于未调制前振幅于未调制前振幅Vm的百分之一，相应的的百分之一，相应的BW 用用BW0.01表示；表示；在在中中等等质质量量通通信信系系统统中中，取取 = 0.1，即即Vm的的十十分分之之一一，相应的相应的BW 用用BW0.1表示。表示。5.1.3调角信号的频谱宽度调角信号的频谱宽度图图5- -1- -5L随随M的变化特性的变

18、化特性根根据据图图5- -1- -4画画出出的的 = 0.01， = 0.1时时L 随随M 变变化化曲曲线线如图所示。如图所示。2卡森公式卡森公式 若若L 不不是是正正整整数数，则则应应该该用用大大于于并并最最靠靠近该值的正整数取代。近该值的正整数取代。实实际际上上，当当n M + 1时时，Jn(M)恒恒小小于于0.1。因因此此，为为了了方便起见，调角信号的有效频谱宽度可用方便起见，调角信号的有效频谱宽度可用卡森公式卡森公式进行估算进行估算BWCR=2(M+1)F计算发现，计算发现，BWCR介于介于BW0.1与与BW0.01间，接近间，接近BW0.1 当当M 1时：有时：有 BWCR 2MF

19、=2 fm( (M = ) )称为称为宽带调角信号宽带调角信号。讨论：讨论：作作为为调调频频信信号号时时，由由于于 fm与与V m成成正正比比，因因而而，当当V m即即 fm一定时，一定时，BWCR也就一定，与也就一定，与F 无关。无关。作作为为调调相相波波时时，由由于于 fm=MPF ，其其中中MP与与V m成成正正比比( (MP= =kpV m) )，因因而而当当V m 一一定定时时， BWCR与与F 成成正正比比的增加。的增加。3复杂调制信号频宽复杂调制信号频宽若若调调制制信信号号为为复复杂杂信信号号，则则调调角角信信号号的的频频谱谱分分析析十十分分繁繁琐琐。但但是是，实实践践表表明明，

20、复复杂杂信信号号调调制制时时，大大多多数数调调频频信信号号占占有有的的频频谱谱宽宽度度仍仍可可用用单单音音调调制制时时的的公公式式表表示示，仅仅需需将将其其中中的的F 用用调调制制信信号号中中最最高高调调制制频频率率Fmax取取代代， fm用用最最大频偏取代。大频偏取代。例例1：在在调调频频广广播播系系统统中中，按按国国家家标标准准规规定定( fm)max=75kHz， Fmax=15kHz，通过计算求得通过计算求得BW0.01=2LFmax=2 8 15kHz=240kHz因因此此，实实际际选选取取的的频频谱谱宽宽度度为为200kHz，即即二二值值的的折折中中值。值。例例2：利用近似公式计算

21、以下情况的调频波的频带宽度。：利用近似公式计算以下情况的调频波的频带宽度。 ( (1) ) fm=75kHz， Fmax=0.1kHz， ( (2) ) fm=75kHz， Fmax=1kHz， ( (3) ) fm=75kHz， Fmax=10kHz。解：解：BWCR=2(M+1)F=2( fm+F )( (1) ) BWCR=2 (75+0.1)kHz 150kHz( (2) ) BWCR=2 (75+1)kHz=152kHz( (3) ) BWCR=2 (75+10)kHz=170kHz尽管调制频率变化了尽管调制频率变化了100倍，但频带宽度变化很小。倍，但频带宽度变化很小。5.1.4小

22、结小结 调调频频和和调调相相是是两两种种幅幅度度Vm恒恒定定的的已已调调信信号号，它它们们的的平平均均功功率率Pav仅仅取取决决于于Vm，而而与与Mf( (或或Mp) )无无关关。故故发发射射时时，可可采采用用高高效效率率的的丙丙类类谐谐振振功功率率放放大大器器将将它它放放大大到到所所需需的的发发射射功功率率，而而在在接接收收这这些些已已调调信信号号时时将将呈呈现现出出很很强强的的抗抗干干扰能力。扰能力。 调调频频和和调调相相均均是是由由无无限限频频谱谱分分量量组组成成的的已已调调信信号号，它它没没有有确确定定的的频频谱谱宽宽度度，工工程程上上根根据据一一个个准准则则来来确确定定有有效效的的频

23、谱宽度，且其值与频谱宽度，且其值与M 的大小密切相关。的大小密切相关。 调调频频调调相相均均为为频频谱谱非非线线性性变变换换的的已已调调信信号号，因因此此，理理论论上上，它它们们的的调调制制与与解解调调电电路路均均不不能能采采用用相相乘乘器器和和相相应应的的滤滤波波器器所所组组成成的的电电路路模模型型来来实实现现。但但工工程程上上，在在做做某某些些近近似似后后，相相乘乘器器仍仍可可作作为为构构成成电电路路的的主主要要器器件件( (例例：矢矢量量合合成成法法调相电路、乘积型鉴相电路调相电路、乘积型鉴相电路) )。 第第5章角度调制与解调电路章角度调制与解调电路5.2调频电路调频电路5.2.1调频

24、电路概述调频电路概述5.2.2直接调频直接调频5.2.3张弛振荡电路实现直接调频张弛振荡电路实现直接调频5.2.4间接调频电路间接调频电路调相电路调相电路5.2.5扩展最大频偏的方法扩展最大频偏的方法5.2.1调频电路概述调频电路概述一、一、直接调频和间接调频直接调频和间接调频1直接调频直接调频( (1) )定义定义调调制制信信号号直直接接控控制制振振荡荡器器的的振振荡荡频频率率，使使其其不不失失真真地地反映调制信号的变化规律。反映调制信号的变化规律。( (2) )被控的振荡器种类被控的振荡器种类LC、晶体振荡器晶体振荡器( (产生调频产生调频正弦波图正弦波图5- -2- -2) )；张张弛弛

25、振振荡荡器器( (产产生生调调频频非非正正弦弦波波，可可通通过过滤滤波波等等方方式将调频非正弦波变换为调频正弦波图式将调频非正弦波变换为调频正弦波图5- -2- -3) )。 2间接调频间接调频( (图图5- -2- -4) )( (1) )定义定义通过调相实现调频的方法。通过调相实现调频的方法。( (2) )方法方法 由由调调频频与与调调相相的的内内在在联联系系，将将调调制制信信号号进进行行积积分分，用用其其值进行调相，便得到所需的调频信号。值进行调相，便得到所需的调频信号。图图5- -2- -1 正正弦弦波波振振荡荡器器产产生生角角频频率率为为 c的的载载波波电电压压Vmcos ct，通通

26、过过调调相相器器后后引引入入一一个个附附加加相相移移 ( c)，即即vO(t)=Vmcos ct+ ( c)。 若若附附加加相相移移受受到到v (t)的的积积分分值值k1的的控控制，则输出的调制信号为制，则输出的调制信号为vO(t)=Vmcos ct+kpk1比较调频波的表达式比较调频波的表达式 输出为调频波。输出为调频波。vO(t)=Vmcos ct+kf间接调频间接调频vO(t)=Vmcos ct+kf当当v (t)=V mcos t 时，上式可表示为时，上式可表示为vO(t)= = Vmcos( ct+Mfsin t)vO(t)=Vmcos ct+kpk1式中，式中，Mf = =kp(k

27、1V m/ )= m/ ， m= kpk1V mMf：调频指数，与调制信号振幅调频指数，与调制信号振幅V m成正比。成正比。调调相相器器：实实现现间间接接调调频频的的关关键键，作作用用：产产生生受受调调制制信信号号振幅振幅V m线性控制的附加相移线性控制的附加相移 ( c)。优点：调相电路的实现比较灵活。优点：调相电路的实现比较灵活。二、调频电路的性能要求二、调频电路的性能要求1调频特性调频特性( (1) )定义定义描描述述瞬瞬时时频频率率偏偏移移 f ( (=f - - fc) )随随调调制制电电压压v 变变化化的的特性。特性。( (2) )特性特性如图如图5- -2- -1所示所示。图图5

28、- -2- -1间接调频电路组成方框图间接调频电路组成方框图( (3) )要求要求在在特特定定调调制制电电压压范范围围内内是线性的。是线性的。2调频灵敏度调频灵敏度( (1) )定义定义原点上的斜率原点上的斜率单单位位为为Hz/V，SF越越大大，调调制制信信号号对瞬时频率的控制能力就越强。对瞬时频率的控制能力就越强。( (2) )要求要求当当v (t)=V mcos t 时时，画画出出的的 f(t) 波波形形如如图图5- -2- -2所所示。图中，示。图中， fm即即为调频信号的最大频偏。为调频信号的最大频偏。3调频特性的非线性调频特性的非线性( (1) )中心频率偏离量中心频率偏离量若若调调

29、频频特特性性非非线线性性，则则由由余余弦弦调调制制电电压压产产生生的的 f(t)为为非余弦波形，它的傅里叶级数展开式为非余弦波形，它的傅里叶级数展开式为 f(t)= f0+ fm1cos t + fm2cos2 t + 式式中中， f0=f0 fc为为 f(t)的的平平均均分分量量，表表示示调调频频信信号号的的中中心心频率由频率由fc偏离到偏离到f0，称为称为中心频率偏离量中心频率偏离量。( (2) )非线性失真系数非线性失真系数评价调频特性非线性的参数为评价调频特性非线性的参数为4中心频率准确度和稳定度中心频率准确度和稳定度使使接接收收机机正正常常接接收收所所必必须须满满足足的的重重要要性性

30、能能指指标标，否否则则，将造成信号失真，并干扰邻近电台信号。将造成信号失真，并干扰邻近电台信号。5.2.2直接调频直接调频正弦振荡器正弦振荡器张弛振荡器张弛振荡器实现方法实现方法一、工作原理及其性能分析一、工作原理及其性能分析1工作原理工作原理将将可可变变电电抗抗器器件件接接入入LC 振振荡荡回回路路中中，其其电电容容或或电电感感量量受调制信号控制，便可实现调频。受调制信号控制，便可实现调频。2可变电抗器件的种类可变电抗器件的种类铁铁氧氧化化磁磁芯芯绕绕制制的的线线圈圈。电电感感可可变变器器件件，用用在在扫扫频频仪仪中中，改改变变通通过过附附加加线线圈圈的的电电流流可可控控制制磁磁场场的的变变

31、化化，使使磁磁芯芯导导磁率变化，从而改变主线圈的电感量。磁率变化，从而改变主线圈的电感量。驻驻极极体体话话筒筒或或电电容容式式话话筒筒。电电容容可可变变器器件件用用于于便便携携式式调调频频发发射射机机，将将声声波波的的强强弱弱变变化化转转换换为为电电容容量量的的变变化化。接接入入振振荡荡回回路路当当中中，可可得得瞬瞬时时频频率率按按讲讲话话声声音音强强弱弱变变化化的的调调频频信信号。号。变变容容二二极极管管。利利用用PN结结反反偏偏呈呈现现的的势势垒垒电电容容而而构构成成，应用最为广泛。应用最为广泛。优点：工作频率高、固有损耗小、使用方便。优点：工作频率高、固有损耗小、使用方便。接入方法：全接

32、入、部分接入接入方法：全接入、部分接入1变变容容二二极极管管作作为为振振荡荡回回路路总总电电容容的直接调频电路的直接调频电路( (1) )原理电路原理电路 为为LC 正弦振荡器中的谐振回路。正弦振荡器中的谐振回路。Cj：变变容容二二极极管管的的结结电电容容，与与L 共共同同构构成成振振荡荡器器的的振振荡荡回回路路( (全全接接入入) )。振振荡荡频频率率近近似似等等于回路的谐振频率，即于回路的谐振频率，即 osc 0=( (2) )性能分析性能分析归一化调频特性曲线方程归一化调频特性曲线方程已知变容二极管结电容已知变容二极管结电容的的变容特性变容特性VB：PN结的内建电位差，结的内建电位差，C

33、j(0)：v =0时的结电容，时的结电容，n ：变容指数，由变容指数，由 PN结工艺结构定，在结工艺结构定，在 6之间。之间。变变容容二二极极管管总总电电压压v =-(-( VQ+ v )，且且| |v | | VQ，代代入入 ( (5- -2- -8) )( (5- -2- -8) )式中，式中， ( (5- -2- -9) )式式中中，CjQ变变容容二二极极管管在在静静态态工工作作点点 Q 上上的的结结电电容容，x 为为归归一化一化的调制信号电压的调制信号电压，其值，其值恒小于恒小于1。 将将Cj代代入入 osc 0=中，得中，得( (5- -2- -10) )式中，式中，为为v =0的振

34、荡的振荡( (载波载波) )角频率，与角频率，与VQ有有关。关。( (5- -2- -10) )式式( (5- -2- -10) )为为归归一一化化调调频频特特性性曲曲线线方方程程，反反映映了了振振荡荡角角频频率率 osc随随x( (即即v ) )变化的关系式。变化的关系式。 归归一一化化调调频频特特性性曲曲线线：指指数数n 不不同同， f / fc随随 x 变变化的曲线。化的曲线。 f / fc随随 x 变变化化的的曲曲线线如如图图 5- -2- -4所所示示 ，可可见见，除除n =2外外，调调频频特特性性曲曲线线均均为为非非线性曲线。线性曲线。图图5- -2- -4归一化调频特性曲线归一化

35、调频特性曲线所所以以，变变容容二二极极管管作作为为振振荡荡回回路路总总电电容容，应应选选用用n =2的的超超突突变变结结变变容容管管。否否则则，调调制制器器将将出出现现非非线线性性失失真真，或或使使中中心心频频率率偏离偏离 c c值。值。 直接调频电路的性能直接调频电路的性能 当当v (t)=V mcos t 时时，归归一化调制信号电压一化调制信号电压其其中中，m =V m/( (VQ+ VB)，若若设设m 足足够够小小，可可以以忽忽略略式式( (5- -2- -10) ) 级数展开式中，级数展开式中，x的三次方及其以上各次方项，则的三次方及其以上各次方项，则图图5- -2- -4归一化调频特

36、性曲线归一化调频特性曲线将将代入，利用代入，利用可求得调频波的：可求得调频波的：A最大频偏最大频偏B中心频率偏移中心频率偏移 c的数值的数值C二次谐波分量的最大角频偏二次谐波分量的最大角频偏D调频波的二次谐波失真系数调频波的二次谐波失真系数E中心角频率的相对偏离值中心角频率的相对偏离值( (3) )讨论讨论变容二极管选定，变容指数变容二极管选定，变容指数n则则定，增大定，增大m可增大相对可增大相对频偏，频偏， 但同时增大了但同时增大了非线性失真系数非线性失真系数kf2和和中中心频率偏移心频率偏移 c c( )( )故故，最最大大相相对对频频偏偏受受kf2和和 c c的的限限制制。在在满满足足k

37、f2和和 c c的条件下，提高的条件下，提高 c可以增大调频波的最大角频偏值可以增大调频波的最大角频偏值 m。当当n =2时，时， c =0， 2m =0，实现不失真调频。实现不失真调频。变变容容二二极极管管由由PN结结组组成成，其其性性能能受受温温度度影影响响较较大大，为减少影响，可采用为减少影响，可采用部分接入部分接入电路。电路。2变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路( (1) )原理电路原理电路变变容容二二极极管管部部分分接接入入( (Cj先先和和C2串串接接，再再和和C1并并接接) )的的振荡回路。振荡回路。( (2) )性能分析性能分析回路

38、总电容为回路总电容为代入，则代入，则相应的调频特性方程相应的调频特性方程 ( (3) )讨论讨论若将回路总电容视作一个等效的变容二极管，则等效变若将回路总电容视作一个等效的变容二极管，则等效变容指数容指数n 必将小于变容二极管指数，故为实现线性调频：必将小于变容二极管指数，故为实现线性调频：必必须选用须选用n 大于大于2的变容二极管。的变容二极管。正确选择正确选择C1和和C2的大小。的大小。部分接入，结电容仅为回路总电容的一部分，对振荡频部分接入，结电容仅为回路总电容的一部分，对振荡频率的调变能力比全部接入低。率的调变能力比全部接入低。图图5- -2- -7由图：由图：C2主要影响低频区主要影

39、响低频区的调制特性曲线的调制特性曲线图图5- -2- -6图图5- -2- -7C1主要影响高频区的调频特性线。主要影响高频区的调频特性线。 部分接入，最大角频偏：部分接入，最大角频偏：式中式中p =(1+p1)(1+p2+p1p2)p1=CjQ/C2， p2=C1/ CjQ比较全部接入最大角频偏：比较全部接入最大角频偏： 可见，减小了可见，减小了1/p，而而p 恒大恒大于于1。当当 CjQ一一定定时时，C2越越小小，P1越越大大；C1越越大大，P2越越大大，其其结果都使结果都使 p 值增大，因此值增大，因此 m越小。越小。 二、电路组成二、电路组成控控制制电电路路的的接接入入原原则则：既既可

40、可将将VQ和和v 加加到到变变容容二二极极管管上上，实实现现控控制制作作用用，又又不影响振荡器的正常工作。不影响振荡器的正常工作。L1：高频扼流圈，对高频开路，对直流和调制频率短路。高频扼流圈，对高频开路，对直流和调制频率短路。C2：高频滤波电容，对高频短路，对调制频率开路。高频滤波电容，对高频短路，对调制频率开路。C1：隔隔直直电电容容。对对高高频频短短路路，对对调调制制频频率率开开路路，VQ和和v 可有效加到变容二极管上。可有效加到变容二极管上。对对于于高高频频，由由于于L1开开路路、C2短短路路，因因而而是是由由L 和和Cj组成的振荡电路，不受控制电路影响。组成的振荡电路，不受控制电路影

41、响。对对于于直直流流和和调调制制频频率率，C1阻阻断断，因因而而VQ和和v 可可有有效效地加到变容二极管上，不受振荡回路影响。地加到变容二极管上，不受振荡回路影响。 实际电路：实际电路：变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路( (1) )中心频率为中心频率为140MHz的变容二极管直接调频电路。的变容二极管直接调频电路。图图5- -2- -9140MHz变容管直接调频电路变容管直接调频电路T的直流偏置：双电源供电的直流偏置：双电源供电振荡电路变容管全接入的振荡电路变容管全接入的电感三点式电感三点式D的直流偏置的直流偏置调制信号接入调制信号接入 型滤波型滤波( (2) )中心频率为中心频率

42、为90MHz的直接调频电路的直接调频电路图图5- -2- -1190MHz直接调频电路及其高频通路直接调频电路及其高频通路Q 点点振振荡荡电电路路：变变容容管管部部分分接接入入、电电容容三点式三点式变变容容管管控控制制电电路路 调调 制制 电电 路路 ：v (t) 经经47 F隔隔直直电电容容和和 47 H高高频频扼扼流流圈加到变容管上圈加到变容管上( (3) )100MHz晶体振荡器的变容二极管直接调频电路晶体振荡器的变容二极管直接调频电路图图5- -2- -12晶体振荡器的变容管直接调频电路晶体振荡器的变容管直接调频电路T1：音频放大器；音频放大器；T2：皮尔斯晶体振荡器皮尔斯晶体振荡器谐

43、振回路：调谐在三次谐波谐振回路：调谐在三次谐波5.2.3张弛振荡电路实现直接调频张弛振荡电路实现直接调频用用调调制制信信号号控控制制张张弛弛振振荡荡电电路路的的充充放放电电电电流流，便便可可改改变变电电路路的的振振荡荡频频率率，实实现现直直接接调调频频。载载波波为为方方波波或或三三角角波波，经经过滤波器或波形变换器变成调频正弦波。过滤波器或波形变换器变成调频正弦波。一、一、张弛振荡器直接调频电路张弛振荡器直接调频电路张张弛弛振振荡荡器器直直接接调调频频电电路路如如图图 5- -2- -13 所示所示。电路为射极耦合多谐振荡器。电路为射极耦合多谐振荡器。T1，T2接接成成交交叉叉耦耦合合正正反反

44、馈馈放大器。放大器。设起始状态：设起始状态：T1导通，导通，T2截止。截止。VCC向向电电容容C充充电电，充充电电电电流流为为I0。vE1基本不变，基本不变，vE2下降。下降。当当vE2=VCC - - VD(on)1 - - VBE(on)时：时：T2导通，导通，T1截止。截止。电电容容反反向向充充电电，充充电电电电流流为为I0。vE2基本不变，基本不变，vE1下降。下降。当当vE1=VCC - - VD(on)2 - - VBE(on)时：时：T1导通，导通，T2截止。截止。重复以上过程，在集电极得到对称方波电压。重复以上过程，在集电极得到对称方波电压。如如果果：VD(on)1=VD(on

45、)2=VBE(on)，方波电压频率为方波电压频率为用用调调制制电电压压控控制制I0可可以以得得到到调调频方波电压。频方波电压。集集成成压压控控射射极极耦耦合合多多谐谐振振荡荡器器M1658如如图图5- -2- -14所所示示。 最最 高高 振振 荡荡 频频 率率 155MHz。 T3T6：交交叉叉耦耦合合正正反反馈馈放放大大器器，其其中中T3，T4为为射射随随器器，起起隔隔离离、电电平平位位移移和和改善波形作用。改善波形作用。T7、T8、T14：差分放大器，防止差分放大器，防止T5、T6进入饱和区。进入饱和区。T11、T12：差差分分放放大大器器偏偏置置电电流流源源的的固固定定部分。部分。T9

46、、T10：差差分分放放大大器器偏偏置置电电流流源源的的可可变变部分。部分。T15：射射随随器器，输输入入调调制制电电压压，控控制制偏偏置置电流源的可变部分。电流源的可变部分。和和输输出出极极性性相反的方波电压。相反的方波电压。二、调频非正弦波转换为调频正弦波二、调频非正弦波转换为调频正弦波1调频方波调频方波参见参见图图5- -2- -15。调频方波电压电压表达式调频方波电压电压表达式v(t) = = VmK2( ct + + Mfsin t)有有得到调频方波的傅里叶级数展开式得到调频方波的傅里叶级数展开式通通过过中中心心频频率率为为n c的的带带通通滤滤波波器器，可可取取出出其其中中n 次次谐

47、谐波的调频正弦波。其载波角频率为波的调频正弦波。其载波角频率为n c，调频指数为调频指数为nMf。为为保保证证调调频频波波不不失失真真，带带通通滤滤波波器器的的带带宽宽应应大大于于所所取取频频谱宽度，同时为避免频谱重叠，取谱宽度，同时为避免频谱重叠，取式式中中，(BW )n+2和和(BW )n分分别别为为调调频频方方波波中中(n+2)次次和和n次谐波分量所占据的有效频谱宽度。次谐波分量所占据的有效频谱宽度。参见图参见图5- -2- -16。重复以上过程，在集电极得到对称方波电压。重复以上过程，在集电极得到对称方波电压。2调频三角波调频三角波调调频频三三角角波波如如图图5- -2- -17所所示

48、。示。三角波傅里叶级数展开式为：三角波傅里叶级数展开式为：单音调制时，令单音调制时，令调频三角波的傅里叶展开式为：调频三角波的傅里叶展开式为：通通过过带带通通滤滤波波器器可可以以取取出出载载波波角角频频率率为为n c调调频频指指数数为为nMf的的调频正弦波。调频正弦波。调调频频三三角角波波还还可可以以通通过过非非线线性变换网络变为调频正弦波。性变换网络变为调频正弦波。将将调调频频三三角角波波变变换换为为调调频频正正弦弦波波，可可以以采采用用图图5- -2- -18( (a) )所示的非线性变换网络所示的非线性变换网络。非非线线性性变变换换网网络络一一般般由由精密转折点电路近似实现。精密转折点电

49、路近似实现。当当vi=vc时时采采用用上上述述电电路路，毋毋须须滤滤除除不不需需要要的的谐谐波波分分量量，频频率率可可在在更宽的范围内调变。更宽的范围内调变。张张弛弛振振荡荡器器调调频频可可以以产产生生频频偏偏大大，调调制制线线性性好好的的调调频频波波，电电路路便便于于集集成成化化是是目目前前广广泛泛采采用用的的直直接接调调频频电电路路。缺缺点点是是载载波频率不能很高。波频率不能很高。5.2.4间接调频电路间接调频电路调相电路调相电路调频方法：调频方法：直接调频直接调频间接调频间接调频间接调频间接调频 实现间接调频电路的关键：调相电路。实现间接调频电路的关键：调相电路。图图5- -2- -1实

50、现方法：实现方法：矢量合成法矢量合成法可变相移法可变相移法可变时延法可变时延法一、矢量合成法调相电路一、矢量合成法调相电路( (1) )原理原理单音调制时，调相信号的表达式为单音调制时，调相信号的表达式为vO(t)=Vmcos( ct +Mpcos t)=Vmcos ctcos(Mpcos t)- - Vmsin ctsin(Mpcos t)vO(t)=Vmcos( ct +Mpcos t)=Vmcos ctcos(Mpcos t)- - Vmsin ctsin(Mpcos t)当当Mp( /12)，窄带调相时，窄带调相时，cos(Mpcos t) 1，sin(Mpcos t) Mpcos t

51、，由此产生的误差小于由此产生的误差小于3%。vO(t)=Vmcos ctcos(Mpcos t)- - Vmsin ctsin(Mpcos t) Vmcos ct - -Vm Mpcos t sin ct近近似似由由载载波波信信号号( (Vmcos ct) )和和双双边边带带信信号号( (VmMpcos t sin ct) )叠叠加加而而成成。用用矢矢量量表表示示，两两矢矢量量相相互互正正交交，其其中中双双边带信号矢量的长度按边带信号矢量的长度按VmMpcos t 的规律变化。的规律变化。( (2) )实现模型实现模型( (a) )( (b) )图图5- -2- -19矢量合成法调谐电路的实现

52、模型及其矢量合成原理矢量合成法调谐电路的实现模型及其矢量合成原理( (a) )实现模型实现模型( (b) )矢量合成原理矢量合成原理如如图图5- -2- -19所所示示，设设AM=1，原原理理上上，这这种种方方法法只只能能不失真地产生不失真地产生Mp( /12)的窄带调相波。的窄带调相波。vo(t) Vmcos ct - -Vm Mpcos t sin ct窄窄带带调调相相波波就就是是这这两两个个正正交交矢矢量量合合成成的的产产物物，故故称称之之为为矢矢量合成法量合成法。二、可变相移法调相电路二、可变相移法调相电路1实现原理实现原理载载波波电电压压Vmcos ct 通通过过可可控控相相移移网网

53、络络 这这个个网网络络在在 c上上产产生生的的相相移移 ( c)受受调调制制电电压压的的控控制制 ，且且呈呈线线性性关关系系即即 ( c)=kpv (t)= Mpcos t，其其输输出出电电压压便便为为所所需需的的调调相相波波，即即vo(t)=Vmcos ct + ( c)= Vmcos( ct +Mpcos t)2实现方法实现方法变容二极管调相电路变容二极管调相电路( (1) )原理图原理图图图5- -2- -24可变时延法调相电路的实现模型可变时延法调相电路的实现模型Cj( (D) )、L 组成谐振回路，由角频为组成谐振回路，由角频为 c的电流源的电流源iS(t)=Ismcos ct 激励

54、；激励；Re：回路的谐振电阻。回路的谐振电阻。图图5- -2- -22( (a) () (b) )( (2) )工作原理工作原理并联谐振回路，阻抗：并联谐振回路，阻抗：其中：其中：若若加加在在变变容容二二极极管管上上的的电电压压v =- - ( (VQ+v )=- - ( VQ+V mcos t)，相应的相应的Cj为为设设v =0，Cj=CjQ，谐谐振振回回路路的的谐谐振振角角频频率率 0等等于于输输入入激激励励电电流流的的角角频频率率 c，即即 0= c=1/，当当加加上上v ， 0将随将随v 而变化，其值而变化，其值( (参考参考式式5- -2- -10) )为为图图5- -2- -21(

55、b)回回路路提提供供的的相相移移 z( )将将随随v 即即 0而变化。而变化。因因此此，iS(t)在在回回路路上上产产生生的的电电压压将将是相位受是相位受v 调变的调相信号。调变的调相信号。3不失真调相的条件不失真调相的条件( (1) )对对m 的限制的限制将将 用幂级数用幂级数展开展开忽略二次方小项忽略二次方小项式中式中可见，可见，必为小值。必为小值。( (2) )对对Mp的限制的限制根据正切函数特性，当根据正切函数特性，当 时，时，tan z( ) z( )，由此引入的误差小于由此引入的误差小于10%，工程上是允许的。因此，工程上是允许的。因此当当 = c时时通常满足通常满足 0(t) c

56、，上式简化为上式简化为式中，式中，Mp=Qenm, Mp应小于应小于 /6。结论：结论：不失真调相条件不失真调相条件选用选用n=2的变容二极管。的变容二极管。限制限制m 为小值，保证为小值，保证 0(t) 不失真地反映不失真地反映v 。 限制限制Mp小于小于 /6。4实际电路实际电路( (p278，图图5- -2- -22) )图图5- -2- -22( (a) )实用电路实用电路( (b) )高频通路高频通路( (c) )调制频率通路调制频率通路L 、D：谐振回路。谐振回路。 R1和和R2：隔隔离离电电阻阻隔隔离谐振回路输入和输出。离谐振回路输入和输出。R4：隔隔离离电电阻阻，隔隔离离变变容

57、容二二极极管管控控制制电电路路、偏偏压源压源(9V)、调制信号源。调制信号源。C1、C2、C3：隔直耦合电容。隔直耦合电容。R3、C4：高频波；高频波；音频积分音频积分若若C4取取值值较较大大，则则v ( (t) ) 在在积积分分电电路路R3C4中中产产生生的的电电流流i (t) v (t)/R3，向向电电容容C4充电，故充电，故D上的调制信号电压上的调制信号电压若若v (t)=V mcos t，D上的调制信号电压上的调制信号电压这样，调相电路便转换为这样，调相电路便转换为间接调频电路间接调频电路。三、可变时延法调相电路三、可变时延法调相电路1原理原理将载波电压通过可控时延网络，将载波电压通过

58、可控时延网络，如图如图5- -2- -24所示所示。图图5- -2- -24可变延时法调相电路的实现模型可变延时法调相电路的实现模型2电路电路时延网络的输出电压为时延网络的输出电压为vo(t)=Vmcos c(t - - )图图5- -2- -24可变延时法调相电路的实现模型可变延时法调相电路的实现模型vo(t)=Vmcos c(t - - )若若 受受调调制制信信号号线线性性控控制制， = kdv , ,则则vo(t)为为所所需需的的调相波。即调相波。即vo(t) = =Vmcos( ct - - ckd v )= Vmcos( ct - - Mpcos t)式中式中，Mp= ckdV m，

59、最大可达最大可达0.8 。四、间接调频与直接调频电路性能上的差别四、间接调频与直接调频电路性能上的差别调调相相电电路路能能够够提提供供的的最最大大线线性性相相移移Mp均均受受到到调调相相特特性性非线性的限制，且其值都很小。非线性的限制，且其值都很小。对间接调频对间接调频Mf=kp(k1V m/ )= m/ ( (5- -2- -3) )故故 m=kpk1V m，调调相相电电路路选选定定后后，只只与与V m有有关关而而与与 c c 无关。无关。间接调频限制的是绝对频偏间接调频限制的是绝对频偏 m。对对直接调频直接调频( (5- -2- -12) )与与 c 成成正正比比， c c 增增加加， m

60、随随之之提提高高，故故限限制制的的是是最最大大相相对频偏对频偏。所所以以，两两种种调调频频受受限限制制的的参参数数不不同同。增增大大 c，可可以以增增大大直直接接调调频频电电路路中中的的 m，对对间间接接调调频频电电路路中中的的 m无无济济于事。于事。对对于于间间接接调调频频，若若调调制制信信号号是是复复杂杂信信号号，则则当当V m即即 m一一定定时时， 越越小小，Mf=( ( m/ / ) )就就越越大大，当当 = min时时，Mf达达到到最最大大值值，且且这这个个值值不不能能超超过过调调相相器器提提供供的的最最大大线线性性相相移移Mp，因因而而最最大大频频偏偏必必须须在在最最低低调调制制频

61、频率率上上求求得得，即即 m=Mf min才能保证在整个调制频率范围内的才能保证在整个调制频率范围内的Mf不超过不超过 Mp。5.2.5扩展最大频偏的方法扩展最大频偏的方法1问题的提出问题的提出 m是是频频率率调调制制器器的的主主要要性性能能指指标标，若若实实际际调调频频设设备备需需要的要的 m不能达到，则需扩展。不能达到，则需扩展。2扩大最大频偏的方法扩大最大频偏的方法倍频倍频设设调调频频波波瞬瞬时时角角频频率率为为 = c+ mcos t，通通过过n 倍倍频频器器，其其瞬瞬时时角角频频率率增增大大n 倍倍，变变为为n c +n mcos t。可可见见倍倍频频器器可可不不失失真真地地将将 c

62、和和 m同同时时增增大大n 倍倍，而而相相对对角角频频偏偏( (n m/n c = = m/ c) )不变。不变。若若将将该该调调频频波波通通过过混混频频器器，由由于于混混频频器器具具有有频频率率加加减减的的功功能能，可可使使调调频频波波的的载载波波角角频频率率 c降降低低或或者者提提高高，但但 m不不变变。可可见见，混混频频器器可可以以在在保保持持最最大大角角频频偏偏不不变变的的条条件下，不失真地改变调频波的相对角频偏。件下，不失真地改变调频波的相对角频偏。利利用用倍倍频频器器、混混频频器器的的上上述述特特点点，可可以以实实现现在在要要求求的的载波频率上扩展频偏。载波频率上扩展频偏。例例：某

63、某调调频频发发射射机机，采采用用矢矢量量合合成成法法调调相相电电路路，欲欲产产生生载载波波频频率率为为100MHz，最最大大频频偏偏为为75MHz的的调调频频波波。已知调制信号频率范围为已知调制信号频率范围为 10015000Hz。方方案案如如图图5- -2- -28所所示示 。调调相相器器输输入入载载波波频频率率为为100 kHz，产产生生的的最最大大频频偏偏设设为为24.41 Hz( (已已知知100 Hz上上能能产产生生的的最最大大线线性性频频偏偏为为26 Hz) )，通通过过三三级级四四倍倍频频和和一一级级三三倍倍频频，可可以以得得到到 fc=19.2 MHz， fm=4.687kHz

64、的的调调频频波波，再再通通过过混混频频将将其其载载波波频频率率降降低低到到6.25MHz，后后通通过过两两个个四四倍倍频频器，就能得到所需的调频器。器，就能得到所需的调频器。第第5章角度调制与解调电路章角度调制与解调电路5.3.1限幅鉴频实现方法概述限幅鉴频实现方法概述5.3调频波解调电路调频波解调电路5.3.2斜率鉴频电路斜率鉴频电路5.3.3相位鉴频电路相位鉴频电路5.3调频波解调电路调频波解调电路1概念概念频率检波频率检波( (鉴频鉴频) )：调频波的解调：调频波的解调相位检波相位检波( (鉴相鉴相) )：调相波的解调：调相波的解调2作用作用从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号

65、。从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。鉴鉴频频鉴鉴相相采采用用的的方方法法不不尽尽相相同同，本本章章重重点点讨讨论论调调频频波波的的解调解调鉴鉴和频和频。3特点特点限幅与鉴频一般联用限幅与鉴频一般联用统称统称限幅鉴频器限幅鉴频器。在在调调频频接接收收机机中中，因因多多种种原原因因( (如如频频率率特特性性不不均均、干干扰扰等等) )会会导导致致调调频频信信号号振振幅幅发发生生变变化化。鉴鉴频频时时，上上述述寄寄生生调调幅幅会会反反映在输出解调电压上，产生解调失真。映在输出解调电压上，产生解调失真。解决办法解决办法在鉴频前加限幅器。在鉴频前加限幅器。5.3.1限幅鉴频实现方法概述限幅

66、鉴频实现方法概述一、鉴频电路性能要求一、鉴频电路性能要求1功能功能 将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。2鉴频特性鉴频特性 描描述述vO随随瞬瞬时时频频偏偏(f - - fc)的的变变化特性，化特性，如图如图5- -3- -1所示所示。图图5- -3- -1鉴频特性鉴频特性3鉴频跨导鉴频跨导鉴频特性原点处的斜率鉴频特性原点处的斜率单位单位V/Hz。 SD越越大大，鉴鉴频频器器将将输输入入瞬瞬时时频频偏偏变换为输出解调电压的能力越强。变换为输出解调电压的能力越强。4对鉴频电路性能要求对鉴频电路性能要求通通频频带带大大于于调调制制信信号号

67、的的最最高高频频率率 max。在在传传输输视视频频信号时，还必须满足相位失真和瞬变失真的要求。信号时，还必须满足相位失真和瞬变失真的要求。大的鉴频跨导大的鉴频跨导SD满足线性和非线性失真的要求。满足线性和非线性失真的要求。二、鉴频的实现方法二、鉴频的实现方法利用反馈环路利用反馈环路( (例如锁相环例如锁相环) )实现鉴频实现鉴频( (第第5章章) )利利用用波波形形变变换换 将将输输入入的的调调频频信信号号进进行行特特定定的的波波形形变变换换，使使变变换换后后的的波波形形含含有有反反映映瞬瞬时时频频率率变变化化的的平平均均分分量。再通过检波、低通滤波器输出所需的解调电压。量。再通过检波、低通滤

68、波器输出所需的解调电压。方法：三种。方法：三种。( (1) )斜率鉴频器斜率鉴频器 将将输输入入调调频频波波通通过过具具有有合合适适频频率率特特性性的的线线性性网网络络，使输出调频波的使输出调频波的振幅振幅按照瞬时频率的规律变化按照瞬时频率的规律变化。 通过通过包络检波器包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。输出反映振幅变化的解调电压。图图5- -3- -2斜率鉴频器的实现模型斜率鉴频器的实现模型图图5- -3- -15单失谐回路斜率频器单失谐回路斜率频器( (2) )相位鉴频器相位鉴频器将将输输入入调调频频波波通通过过具具有有合合适适频频率率特特性性的的线线性性网网络络，使使输出调频波的附加

69、输出调频波的附加相移相移按照瞬时频率的规律变化按照瞬时频率的规律变化。相相位位检检波波器器将将它它与与输输入入调调频频波波的的瞬瞬时时相相位位进进行行比比较较，检出反映附加相移变化的解调电压。检出反映附加相移变化的解调电压。图图5- -3- -3相位鉴频器的实现模型相位鉴频器的实现模型( (3) )脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 调频波通过调频波通过非线性变换网络非线性变换网络变成变成调频等宽调频等宽脉冲序列。脉冲序列。 由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。图图5- -3- -4脉冲计数式鉴频器的实现模型脉冲计数式鉴频器的实现模型图图5-

70、-3- -5脉冲计数式鉴频器的组成方框及其各部分波型脉冲计数式鉴频器的组成方框及其各部分波型调频电压调频电压限幅器限幅器调频方波调频方波微分电路微分电路微分脉冲微分脉冲脉冲形成电路脉冲形成电路调频方波调频方波低通滤波器低通滤波器解调电压解调电压三、调频信号通过线性网络的响应三、调频信号通过线性网络的响应线性网络：斜率、相位鉴频的关键线性网络：斜率、相位鉴频的关键作用：瞬时频率变化作用：瞬时频率变化- -振幅、相移变化振幅、相移变化调频波为非简谐波，由众多频率分量组成。调频波为非简谐波，由众多频率分量组成。根据线性系统理论，若已知线性网络的频率特性为根据线性系统理论，若已知线性网络的频率特性为令

71、令：F1(j )= Fv1(t)、F2(j )= Fv2(t)( (对对v1、v2的傅里叶变换的傅里叶变换) )，F 1傅里叶反变换傅里叶反变换。当当线线性性网网络络输输入入端端作作用用着着调调频频信信号号v1(t) 时时，它它的的输输出出v2(t)响应为响应为v2(t)=F -1F2(j )=F-1F1(j )A(j )( (5- -3- -5) )上上述述分分析析十十分分困困难难，仅仅在在个个别别理理想想情情况况下下才才能能方方便便求求解，得出所需结果。解，得出所需结果。1等幅调频波通过等幅调频波通过理想微分网络理想微分网络的响应特性的响应特性 一个理想的微分网络，其频率特性一个理想的微分

72、网络，其频率特性A(j )=jA0 幅频特性：线性幅频特性：线性相频特性：恒值相频特性：恒值它的输出响应它的输出响应 由式由式( (5- -3- -5)为为v2(t)= F - -1 F1(j )A(j )= F - -1jA0 F1(j )利用傅里叶变换的微分特性利用傅里叶变换的微分特性图图5- -3- -6当当v1=V1mcos( ct +Mfsin t)时时( (Mf= m/ ) )v2(t)=- -A0V1m( c+ mcos t)sin( ct +Mfsin t)( (5-3-8) )V2m=A0V1m( c+ mcos t)可可见见，经经过过理理想想微微分分网网络络，等等幅幅调调频

73、频波波变变成成了了幅幅度度按按调调制制规规律律变变化化的的调调幅幅调调频频波波( (信信号号的的瞬瞬时时频频率率变变化化不不失失真真地地反反映映在在输输出出调调频频信信号号的的振振幅幅V2m上上) )，可可通通过过包包络络检检波波器器解解调。调。实现模型如图实现模型如图5- -3- -7所示。所示。图图5- -3- -7斜率鉴频器的理论模型斜率鉴频器的理论模型2等幅调频波通过等幅调频波通过理想时延网络理想时延网络的响应特性的响应特性 一理想时延网络的频率特性一理想时延网络的频率特性理想时延网络理想时延网络幅频特性：恒值幅频特性：恒值相频特性：线性相频特性：线性图图5- -3- -8理想时延网络

74、的频率特性理想时延网络的频率特性理想微分网络理想微分网络图图5- -3- -6根据傅里叶变换的时延特性根据傅里叶变换的时延特性求得输出响应为求得输出响应为当当v1(t)=V1mcos( ct +Mfsin t)时时其中其中sin (t - - 0)=sin t cos 0- -cos t sin0 sin t- - cos t 0( (若若0 /12/12，则则cos0 1，sin0 0)即即sin (t - - 0) sin t - - cos t 0上上式式表表明明，通通过过理理想想时时延延网网络络，当当 0 / /12时时，输输出出调频波中附加相移为调频波中附加相移为 =- - c 0-

75、 - Mf0 cos t =- - c 0- - m 0 cos t其其中中， c 0为为恒恒定定相相移移， m 0 cos t 反反映映了了输输入入调调频频波波的的瞬时频率变化。相位鉴频器的实现模型如图瞬时频率变化。相位鉴频器的实现模型如图5- -3- -9所示。所示。图图5- -3- -9相位鉴频器的理论模型相位鉴频器的理论模型3准静态条件下的响应特性准静态条件下的响应特性满满足足准准静静态态条条件件的的网网络络，其其输输出出响响应应是是一一个个振振幅幅和和相相位位均随均随 (t)变化变化的调频波。的调频波。准准静静态态条条件件：网网络络的的瞬瞬变变过过程程速速率率远远高高于于输输入入调调

76、频频信号的瞬时频率变化速率。信号的瞬时频率变化速率。准准静静态态条条件件下下的的响响应应特特性性：网网络络对对输输入入调调频频波波的的响响应可近似为该瞬时频率的正弦稳态响应。应可近似为该瞬时频率的正弦稳态响应。 故，瞬时角频率为故，瞬时角频率为 (t) 的输入调频信号，在网络输出的输入调频信号，在网络输出端端的响应为的响应为若若 (t)= c+ mcos t，即即v1(t) = = Vlmcos( ct +Mfsin t)，则则振幅、相位均随振幅、相位均随 (t)变化变化网网络络满满足足准准静静态态的的条条件件：理理论论证证明明，若若网网络络的的3dB带带宽宽为为BW0.7，输输入入调调频频波

77、波的的最最大大角角频频偏偏和和调调制制的的频频率率分分别别为为 m 和和 ，则当，则当 或或 或或 网络就可满足准静态条件。网络就可满足准静态条件。四、振幅限幅器四、振幅限幅器 作用：将寄生作用：将寄生调幅调幅的调频信号变换为的调频信号变换为等幅等幅的调频信号。的调频信号。图图5- -3- -12振幅限幅器的作用振幅限幅器的作用 典型电路典型电路三极管振幅限幅器三极管振幅限幅器差分对振幅限幅器差分对振幅限幅器1三极管振幅限幅器三极管振幅限幅器( (1) )特性特性：丙类谐振放大器的放大特性。丙类谐振放大器的放大特性。( (2) )电路电路：工作在过压状态的谐振功率放大器。工作在过压状态的谐振功

78、率放大器。图图5- -3- -12振福限幅器的作用振福限幅器的作用2差分对管振幅限幅器差分对管振幅限幅器( (1) )电路电路图图5- -3- -14差分对管振福限幅器差分对管振福限幅器( (2) )原理原理输输入入vS较较大大，iC上上下下削削平平，后后接接谐谐振振回回路路，可可得得等等幅幅调调频波。频波。5.3.2斜率鉴频电路斜率鉴频电路一、失谐回路斜率鉴频电路一、失谐回路斜率鉴频电路1电路组成电路组成单单失失谐谐回回路路( (谐谐振振回回路路对对输入调频波的载波失谐输入调频波的载波失谐) )二极管包络检波器二极管包络检波器图图5- -3- -15单失谐回路斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器2

79、工作原理工作原理 将将载载波波角角频频率率设设在在谐谐振振特特性性曲曲线线倾倾斜斜部部分分中中接接近近直直线段的中点线段的中点 ( (O 或或O ) ) 。单单失失谐谐回回路路将将输输入入的的等等幅幅调调频频波波vS(t)=Vsmcos( ct +Mfsin t)变换为幅度反映瞬时频率变化的变换为幅度反映瞬时频率变化的调幅调幅调频波。调频波。通过包络检波器完成鉴频功能。通过包络检波器完成鉴频功能。斜率鉴频器斜率鉴频器3扩大鉴频特性范围扩大鉴频特性范围单单失失谐谐回回路路鉴鉴频频器器：谐谐振振曲曲线线线线性性范范围围小小，为为扩扩大大鉴鉴频频特性范围，多采用双失谐回路构成特性范围，多采用双失谐回

80、路构成平衡回路斜率鉴频器平衡回路斜率鉴频器。( (1) )电路电路图图5- -3- -16双失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器vO=vAV1- - vAV2图图5- -3- -16中中，上上谐谐振振回回路路调调谐谐在在f01，下下谐谐振振回回路路调调谐谐在在f02，它它们们各各自自失失谐谐在在输输入入调调频频波波载载波波频频率率fc的的两两侧侧，并并且且与与fc间隔间隔 f 相等，即相等，即 f = = f01- - fc=fc- - f02。( (2) )鉴频特性鉴频特性设设A1( )、A2( )：上、下两谐振回路的幅频特性上、下两谐振回路的幅频特性vO：双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压

81、，则双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则vO=vAV1- - vAV2=Vsm dA1( )- -A2( )可可见见，当当Vsm和和 d一一定定时时，vO随随 的的变变化化特特性性就就是是两两个失谐回路的幅频特性相减后的合成特性。个失谐回路的幅频特性相减后的合成特性。 d：上、下两包络检波器的检波电压传输系数上、下两包络检波器的检波电压传输系数( (3) )讨论讨论合成鉴频特性曲线的线性：合成鉴频特性曲线的线性：与与两失谐回路的幅频特性形状有关；两失谐回路的幅频特性形状有关；主主要要取取决决于于f01和和f02的的位位置置。配配置置恰恰当当，补补偿偿两两曲曲线线中中的的弯弯曲曲部部分分，可可获

82、线性范围较大的鉴频特性曲线。获线性范围较大的鉴频特性曲线。图图5- -3- -16双失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器 f 过过大大时时，会会在在fc附附近近出出现现弯弯曲曲； f 过过小小时时，线线性性段段范围不能扩展。范围不能扩展。可可证证，若若 ，鉴鉴频频特特性性的的线线性性范范围达到最大。为了实现线性鉴频，应限制围达到最大。为了实现线性鉴频，应限制 mBW0.7/4 。 二、集成电路中采用的斜率鉴频器二、集成电路中采用的斜率鉴频器图图5- -3- -17集成电路中广泛采用的集成电路中广泛采用的斜率鉴频电路斜率鉴频电路1电路电路L1C1C2：线线性性网网络络，作作用用：f V 变变换

83、换，输输出出调调频频调调幅幅电电压压 v1(t) ，v2(t)；T1T2：射随器；射随器；T3T4：三三极极管管包包络络检检波器，输出解调波；波器，输出解调波；T5T6：差差分分放放大大器器，放大解调电压。放大解调电压。2原理原理图图5- -3- -18鉴频特性曲线鉴频特性曲线 特性曲线特性曲线如图如图5- -3- -18( (a) )所示。所示。 1， L1C1并并联联谐谐振振，v1m最最大，大，v2m最小。最小。 2， L1C1C2串串联联谐谐振振，v1m最小，最小，v2m最大。最大。合合成成鉴鉴频频特特性性曲曲线线如如图图5- -3- -18( (b) )所示所示。 vO=A(v1m-

84、- v2m)A：增增益益常常数数，取取决决于于射射随随器器、检检波器、差分放大器。波器、差分放大器。可可调调元元件件L1、C1、C2。5.3.3相位鉴频电路相位鉴频电路作作用用：鉴鉴相相，用用来来检检出出两两信信号号间间的的相相位位差差，并并输输出出与与相相位差大小相对应的电压。位差大小相对应的电压。实现电路实现电路叠加型叠加型乘积型乘积型模拟鉴相器模拟鉴相器数字鉴相器数字鉴相器由数字电路构成由数字电路构成一、乘积型鉴相器一、乘积型鉴相器1组成框图组成框图图图5- -3- -19乘积型鉴相器乘积型鉴相器相乘器相乘器( (例如双差分对平衡调制器例如双差分对平衡调制器) )+低通滤波器。低通滤波器

85、。图图5- -3- -25乘积型相位鉴频电路乘积型相位鉴频电路T3T9、D6：双双差差分分对对平平衡衡调调制制器器、实实现现乘乘积积型型相相位位鉴鉴频电路。频电路。2工作原理工作原理设两个输入信号分别为设两个输入信号分别为除除90 固固定定相相移移外外，它它们们之之间间的的相相位位差差为为 。则则双双差差分对管输出差值电流分对管输出差值电流( (见式见式4- -2- -23) )为为( (5- -3- -19) )( (1) )V2m 260mV，上式简化为上式简化为( (见式见式4- -2- -27) )通通过过低低通通滤滤波波器器，滤滤除除2 及及其其以以上上各各次次谐谐波波项项，取取出出

86、有用的平均分量，其值与有用的平均分量，其值与sin 成正比。成正比。设设双双差差分分对对管管的的直直流流负负载载电电阻阻为为RC，低低通通滤滤波波器器的的传传输输增益为增益为1，则鉴相器的鉴相特性为，则鉴相器的鉴相特性为( (5- -3- -20) )式中，式中，Ad为为鉴相灵敏度鉴相灵敏度，单位为，单位为V。图图5- -3- -20乘积型鉴相器的鉴相特性乘积型鉴相器的鉴相特性当当| | | |0 时时，相相乘乘所所得得的的双双向向脉脉冲冲上上、下下不不等等宽宽。在在| | | | /2范范围围内内，相相应应的的平平均均分分量为量为图图5- -3- -21两个开关波形相乘后的波形两个开关波形相

87、乘后的波形通通过过低低通通滤滤波波器器，得得到到鉴鉴相相器器的的输出电压为输出电压为 ，为为在在| | | | /2内内的的一一条条通通过过原原点的直线，并向两侧周期性重复。点的直线，并向两侧周期性重复。3实现电路实现电路( (1) )电路电路图图5- -3- -25乘积型相位鉴频电路乘积型相位鉴频电路T1：射随器，将一路信号射随器，将一路信号vS分为大小两路：分为大小两路：大：接大：接T7，作用：保证作用：保证T7、T8为开关状态。为开关状态。小：经小：经频相转换网络频相转换网络接接T3T6，为相乘器为相乘器小信号输入电压。小信号输入电压。T3T9、D6：双双差差分分对对平平衡衡调调制制器器

88、，实实现现乘积型鉴相。乘积型鉴相。频相转频相转换网络换网络D1 D5：T2及及双双差差分分对对偏置电路。偏置电路。( (2) )频相转换网络频相转换网络电路电路( (a) )( (b) )图图5- -3- -26单谐振回路作为相频转换网络单谐振回路作为相频转换网络参见参见图图5- -3- -26( (a) )。将输将输入电压源入电压源 变换为电流源，变换为电流源，如图如图5- -3- -26( (b) )所示，其中，所示，其中，。则该网络就是在激励下的单谐振回路。则该网络就是在激励下的单谐振回路。输出电压输出电压在在 0 0 附近，网络的增益附近，网络的增益 A A( (j ) 可近似表示为可

89、近似表示为或或( (5- -3- -25) )或或( (5- -3- -25) )式中，定义为式中，定义为广义失谐量广义失谐量，其中，其中幅幅频频特特性性和和相相频频特特性性曲曲线线可可根根据据式式( (5- -3- -25) )画画出出，如图如图5- -3- -26所示所示。图图5- -3- -26讨论讨论图图5- -3- -8比比较较图图5- -3- -8理理想想时时延延网网络络特特性性，该该网网络络既既不不能能提提供供恒恒值值的的幅幅频频特特性性，也也不不能能提提供供线线性性的的相相频频特特性性，仅仅在在 0 附附近的很小范围内，才可近似认为近的很小范围内，才可近似认为 A( ) 为恒值

90、，为恒值， A( )在在上、下线性变化。上、下线性变化。结论：频相转换网络时延特性不理想。结论：频相转换网络时延特性不理想。( (3) )鉴频特性鉴频特性设设频频相相转转换换网网络络谐谐振振频频率率 0= = c。电电路路中中射射随随器器T1和和 T2 的的增增益益近近似似为为 1 1，则则v1(t) 的的振振幅幅V1m近近似似等等于于输输入入调调频频信号信号vs(t) 的振幅的振幅Vsm ，v2(t) 的振幅的振幅V2m = = (1/10)A( )Vsm。根根据据 vO Adsin ，在在双双差差分分对对管管单单端端输输出出时时，鉴鉴频频器的输出解调电压为器的输出解调电压为( (5- -3

91、- -27) )式中，式中， A=arctan 根据上式画鉴频特性曲线，根据上式画鉴频特性曲线，如图如图5- -3- -27所示所示。图图5- -3- -27鉴频特性曲线鉴频特性曲线图图5- -3- -27中中，虚虚线线是是假假设设 A A( ( ) 为为恒恒值值时时画画出出的的特特性性，而而实实线线则则是是按按 A A( ( ) 的的变变化化进进行行修修正正后后画画出出的的实实际际特特性。性。可可见见，当当广广义义失失谐谐量量 向向正正、负负方方向向增增大大时时，由由于于A A( )下下降降，实实际际特特性性出出现现正正、负负两两个个峰峰值值，而而后后便便近近似似按按A A( ( ) 的规律

92、单调下降。的规律单调下降。若若arctan 限制在限制在 /12 ，即，即| | | |0.27时，时，由由可近似认为可近似认为A( ) A( 0)= 0C1R 若若输输入入调调频频信信号号的的瞬瞬时时角角率率 (t) = = c + + (t)，且且 0= c，代入上式，则代入上式，则因而，因而，由由式式( (5- -3- -27) )，可得，可得式中，式中，鉴相灵敏度鉴相灵敏度。实现了线性鉴频。实现了线性鉴频。二、叠加型鉴相器二、叠加型鉴相器图图5- -3- -23叠加型鉴相器电路叠加型鉴相器电路1原理电路原理电路由两个包络检波器叠加后由两个包络检波器叠加后组成的组成的叠加型鉴相器叠加型鉴

93、相器。2工作原理工作原理加到上、下包络检波器的加到上、下包络检波器的输入信号电压分别为输入信号电压分别为vi1(t)=v1(t)+v2(t)，vi2(t)=v1(t)- - v2(t)图图5- -3- -24假设假设v1(t) = V1mcos t，v2(t)=V2msin( t + )，则根据则根据矢量叠加矢量叠加原理，原理，vi1(t) 和和vi2(t) 可可分别表示为：分别表示为：vi1(t)=Vm+(t)cos t - - 1(t)vi2(t)=Vm-(t)cos t + 2(t)其中，其中， 可可 见见 ， 合合 成成 电电 压压 的的 振振 幅幅Vm+(t) 和和 Vm- -(t)

94、 均均与与 有有关关，但它们之间的关系是非线性的。但它们之间的关系是非线性的。 3 3解调电压输出解调电压输出 若若包包络络检检波波器器的的检检波波电电压压传传输输系系数数为为 d，则则鉴鉴相相器器的的输输出电压为出电压为式中，式中，以以Ksin 为变量，将上式用幂级数为变量，将上式用幂级数展开展开当当Ksin 为为小小量量时时，Ksin 的的三三次次方方及及其其以以上上各各次次方项可忽略，上式简化为方项可忽略，上式简化为( (5- -3- -23) )呈正弦鉴相特性。呈正弦鉴相特性。4实际电路实际电路( (1) )电路电路图图5- -3- -28耦合回路叠加型相位鉴频器电路耦合回路叠加型相位

95、鉴频器电路 频相转换网络：频相转换网络：L1C1和和 L2C2，互感耦合双调谐回路。互感耦合双调谐回路。C0 ：隔直电容，对输入信号频率呈短路。隔直电容，对输入信号频率呈短路。L3 ：高高频频扼扼流流圈圈，高高频频阻阻抗抗很很大大，接接近近开开路路，而而对对平平均分量接近短路，为包络检波器提供通路。均分量接近短路，为包络检波器提供通路。图图5- -3- -28耦合回路叠加型相位鉴频器电路耦合回路叠加型相位鉴频器电路( (2) )原理原理 两两个个输输入入信信号号叠叠加加后后加加到到包包络络检检波波器器而而构构成成的的叠叠加加型型鉴鉴相器相器。1路路：调调频频信信号号vS(t) 经经T、一一次次

96、回回路路L1C1上上产产生生电电压压v1(t) ，通过互感耦合在二次回路通过互感耦合在二次回路L2C2上产生电压上产生电压v2(t) 。2路路：v1(t)又又通通过过C0 、高高扼扼圈圈L3和和滤滤波波电电容容C 通通地地，形成闭合回路，在这个回路中，形成闭合回路，在这个回路中，v1(t)几乎全部加到几乎全部加到L3 上。上。图图5- -3- -28耦合回路叠加型相位鉴频器电路耦合回路叠加型相位鉴频器电路实实际际加加到到上上、下下包包络络检检波波器器的的输输入入电电压压分分别别为为v1(t)+ v2(t)/2和和v1(t)- - v2(t)/2。符符合合叠叠加加型型相相位位检检波波器器对对输输

97、入电压的要求。入电压的要求。( (3) )幅频、相频特性幅频、相频特性可证，频相转换网络的幅频、相频特性可证，频相转换网络的幅频、相频特性( (5- -3- -32) )图图5- -3- -29互感耦合回路互感耦合回路( (4) )解调电压解调电压 根据叠加型鉴相器的鉴相特性根据叠加型鉴相器的鉴相特性( (5- -3- -23) )解调电压为解调电压为式中，式中，( (5) )鉴频特性曲线鉴频特性曲线图图5- -3- -30叠加型鉴频特性曲线叠加型鉴频特性曲线如如图图5- -3- -30所所示示 。虚虚线线为为V2m 为为恒恒值值时时的的特特性性。实实线线是是按按V2m = = V1mA( )

98、修修正正后后画出的实际特性。画出的实际特性。( (6) )讨论讨论：鉴频特性鉴频特性修正修正 图图5- -3- -30设设V1m为恒值。为恒值。实实际际上上，一一次次回回路路上上产产生生的的电电压压是是频频率率的的复复函函数数。故故鉴鉴频特性必须频特性必须按按V1m随随 变化的特性变化的特性修正。修正。可证，可证， 随随 的变化规律的变化规律式中，耦合因子式中，耦合因子 =kQe。 图图5- -3- -32V1m( ( ) )特性曲线特性曲线一一次次、二二次次回回路路间间耦合系数耦合系数k =M/L。参参变变量量 对对曲曲线线形状的影响：形状的影响：( (1) ) 0.49 时，时，为为双双峰

99、峰曲曲线线，随随 的的增增大大，两两峰峰向向两两边边扩扩展展，峰值和谷值均减小。峰值和谷值均减小。 按按V1m( )的的变变化化特特性性对对图图 5- -2- -30修修正正后后的的鉴鉴频频特特性性如图如图 5- -3- -33所示。所示。 0.49图图5- -3- -33失失谐谐量量| | | |较较小小时时，V1m( )在在谷谷点点附附近近比比较较平平坦坦，实际鉴频特性曲线由修正前特性决定，近似为一条直线。实际鉴频特性曲线由修正前特性决定，近似为一条直线。| | | |为为 中中 等等 数数 值值 时时 ，V1m( )向向峰峰值值上上升升，可可对对修修正正前前曲曲线线的的向向下下弯弯曲曲起起到到补补偿偿作作用用，使使实际特性的线性范围有所扩展。实际特性的线性范围有所扩展。在在| | | |很很大大时时，V1m( )通通过过峰峰值值下下降降，因因而而加加快快了了实实际际特特性性的下降。的下降。 取取值值不不同同，修修正正后后的的实实际际鉴鉴频频特特性性也也不不同同，理理论论和和实实践践证证明明， = 2 3时，鉴频特性线性最好。时，鉴频特性线性最好。