高頻角度調(diào)制與解調(diào)電路課件.ppt
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1、5.3調(diào)頻波解調(diào)電路調(diào)頻波解調(diào)電路1概念概念頻率檢波頻率檢波(鑒頻鑒頻):調(diào)頻波的解調(diào):調(diào)頻波的解調(diào)相位檢波相位檢波(鑒相鑒相):調(diào)相波的解調(diào):調(diào)相波的解調(diào)2作用作用從已調(diào)波中檢出反映在頻率或相位變化上的調(diào)制信號(hào)。從已調(diào)波中檢出反映在頻率或相位變化上的調(diào)制信號(hào)。鑒鑒頻頻鑒鑒相相采采用用的的方方法法不不盡盡相相同同,本本章章重重點(diǎn)點(diǎn)討討論論調(diào)調(diào)頻頻波波的的解調(diào)解調(diào)鑒頻鑒頻。3特點(diǎn)特點(diǎn)限幅與鑒頻一般聯(lián)用限幅與鑒頻一般聯(lián)用統(tǒng)稱統(tǒng)稱限幅鑒頻器限幅鑒頻器。5.3.1限幅鑒頻實(shí)現(xiàn)方法概述限幅鑒頻實(shí)現(xiàn)方法概述一、鑒頻電路性能要求一、鑒頻電路性能要求1功能功能 將輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變換為相應(yīng)解調(diào)輸出電壓。
2、將輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變換為相應(yīng)解調(diào)輸出電壓。2鑒頻特性鑒頻特性 描描述述 vO 隨隨瞬瞬時(shí)時(shí)頻頻偏偏(f -fc)的的變變化特性,化特性,如圖如圖 所示所示。圖圖 5-3-1鑒頻特性鑒頻特性3鑒頻跨導(dǎo)鑒頻跨導(dǎo)鑒頻特性原點(diǎn)處的斜率鑒頻特性原點(diǎn)處的斜率單位單位 V/Hz。4對(duì)鑒頻電路性能要求對(duì)鑒頻電路性能要求 通通頻頻帶帶大大于于調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)的的最最高高頻頻率率 max。在在傳傳輸輸視視頻頻信號(hào)時(shí),還必須滿足相位失真和瞬變失真的要求。信號(hào)時(shí),還必須滿足相位失真和瞬變失真的要求。大的鑒頻跨導(dǎo)大的鑒頻跨導(dǎo) SD 滿足線性和非線性失真的要求。滿足線性和非線性失真的要求。二、鑒頻的實(shí)現(xiàn)方法二、鑒頻
3、的實(shí)現(xiàn)方法 利用反饋環(huán)路利用反饋環(huán)路(例如鎖相環(huán)例如鎖相環(huán))實(shí)現(xiàn)鑒頻實(shí)現(xiàn)鑒頻(第第 5 章章)利利用用波波形形變變換換 將將輸輸入入的的調(diào)調(diào)頻頻信信號(hào)號(hào)進(jìn)進(jìn)行行特特定定的的波波形形變變換換,使使變變換換后后的的波波形形含含有有反反映映瞬瞬時(shí)時(shí)頻頻率率變變化化的的平平均均分分量。再通過檢波、低通濾波器輸出所需的解調(diào)電壓。量。再通過檢波、低通濾波器輸出所需的解調(diào)電壓。(1)斜率鑒頻器斜率鑒頻器 將將輸輸入入調(diào)調(diào)頻頻波波通通過過具具有有合合適適頻頻率率特特性性的的線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò),使輸出調(diào)頻波的使輸出調(diào)頻波的振幅振幅按照瞬時(shí)頻率的規(guī)律變化按照瞬時(shí)頻率的規(guī)律變化。通過通過包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器輸出反映振
4、幅變化的解調(diào)電壓。輸出反映振幅變化的解調(diào)電壓。圖圖 5-3-2斜率鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型斜率鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型(2)相位鑒頻器相位鑒頻器 將將輸輸入入調(diào)調(diào)頻頻波波通通過過具具有有合合適適頻頻率率特特性性的的線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò),使使輸出調(diào)頻波的附加輸出調(diào)頻波的附加相移相移按照瞬時(shí)頻率的規(guī)律變化按照瞬時(shí)頻率的規(guī)律變化。相相位位檢檢波波器器將將它它與與輸輸入入調(diào)調(diào)頻頻波波的的瞬瞬時(shí)時(shí)相相位位進(jìn)進(jìn)行行比比較較,檢出反映附加相移變化的解調(diào)電壓。檢出反映附加相移變化的解調(diào)電壓。圖圖 5-3-3相位鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型相位鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型(3)脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器 調(diào)頻波通過調(diào)頻波通過非線性變換網(wǎng)絡(luò)非線性變換
5、網(wǎng)絡(luò)變成變成調(diào)頻等寬調(diào)頻等寬脈沖序列。脈沖序列。由低通濾波器輸出反映平均分量變化的解調(diào)電壓。由低通濾波器輸出反映平均分量變化的解調(diào)電壓。圖圖 5-3-5脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的組成方框及其各部分波型脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的組成方框及其各部分波型圖圖 5-3-4脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型5.3.2斜率鑒頻電路斜率鑒頻電路一、失諧回路斜率鑒頻電路一、失諧回路斜率鑒頻電路1電路組成電路組成 單單失失諧諧回回路路(諧諧振振回回路路對(duì)對(duì)輸入調(diào)頻波的載波失諧輸入調(diào)頻波的載波失諧)二極管包絡(luò)檢波器二極管包絡(luò)檢波器圖圖 5-3-15單失諧回路斜率鑒頻器單失諧回路斜率鑒頻器2工作原理工作原理3擴(kuò)大
6、鑒頻特性范圍擴(kuò)大鑒頻特性范圍平衡回路斜率鑒頻器平衡回路斜率鑒頻器(1)電路電路圖圖 5-3-16雙失諧回路斜率鑒頻器雙失諧回路斜率鑒頻器vO=vAV1-vAV2 f =f01-fc=fc-f02。(2)鑒頻特性鑒頻特性設(shè)設(shè) A1()、A2():上、下兩諧振回路的幅頻特性上、下兩諧振回路的幅頻特性vO:雙失諧回路斜率鑒頻器輸出解調(diào)電壓,則雙失諧回路斜率鑒頻器輸出解調(diào)電壓,則vO=vAV1-vAV2=Vsm dA1()-A2()d:上、下兩包絡(luò)檢波器的檢波電壓傳輸系數(shù):上、下兩包絡(luò)檢波器的檢波電壓傳輸系數(shù)(3)討論討論合成鑒頻特性曲線的線性:合成鑒頻特性曲線的線性:與與兩失諧回路的幅頻特性形狀有關(guān)
7、;兩失諧回路的幅頻特性形狀有關(guān);主主要要取取決決于于 f01 和和 f02 的的位位置置。配配置置恰恰當(dāng)當(dāng),補(bǔ)補(bǔ)償償兩兩曲曲線線中中的的彎彎曲曲部部分分,可可獲線性范圍較大的鑒頻特性曲線。獲線性范圍較大的鑒頻特性曲線。圖圖 5-3-16雙失諧回路斜率鑒頻器雙失諧回路斜率鑒頻器 f 過過大大時(shí)時(shí),會(huì)會(huì)在在 fc 附附近近出出現(xiàn)現(xiàn)彎彎曲曲;f 過過小小時(shí)時(shí),線線性性段段范圍不能擴(kuò)展。范圍不能擴(kuò)展??煽勺C證,若若 ,鑒鑒頻頻特特性性的的線線性性范范圍達(dá)到最大。為了實(shí)現(xiàn)線性鑒頻,應(yīng)限制圍達(dá)到最大。為了實(shí)現(xiàn)線性鑒頻,應(yīng)限制 m BW0.7/4 。二、集成電路中采用的斜率鑒頻器二、集成電路中采用的斜率鑒頻
8、器圖圖 5-3-17集成電路中廣泛采用的集成電路中廣泛采用的斜率鑒頻電路斜率鑒頻電路1電路電路L1C1C2:線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò),作作用用:f V 變變換換,輸輸出出調(diào)調(diào)頻頻調(diào)調(diào)幅幅電電壓壓 v1(t),v2(t);T1T2:射隨器;:射隨器;T3T4:三三極極管管包包絡(luò)絡(luò)檢檢波器,輸出解調(diào)波;波器,輸出解調(diào)波;T5T6:差差分分放放大大器器,放大解調(diào)電壓。放大解調(diào)電壓。2原理原理圖圖 5-3-18鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線 特性曲線特性曲線如圖如圖 5-3-18(a)所示。所示。1,L1C1并并聯(lián)聯(lián)諧諧振振,v1m 最最大,大,v2m 最小。最小。2,L1C1C2串串聯(lián)聯(lián)諧諧振振,v1m 最小,最
9、小,v2m 最大。最大。合成鑒頻特性曲線合成鑒頻特性曲線如圖如圖 所示所示。vO=A(v1m-v2m)A:增增益益常常數(shù)數(shù),取取決決于于射射隨隨器器、檢檢波器、差分放大器。波器、差分放大器??煽烧{(diào)調(diào)元元件件 L1、C1、C2。5.3.3相位鑒頻電路相位鑒頻電路作作用用:鑒鑒相相,用用來來檢檢出出兩兩信信號(hào)號(hào)間間的的相相位位差差,并并輸輸出出與與相相位差大小相對(duì)應(yīng)的電壓。位差大小相對(duì)應(yīng)的電壓。實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)電路疊加型疊加型乘積型乘積型模擬鑒相器模擬鑒相器數(shù)字鑒相器數(shù)字鑒相器由數(shù)字電路構(gòu)成由數(shù)字電路構(gòu)成一、乘積型鑒相器一、乘積型鑒相器1組成框圖組成框圖圖圖 5-3-19乘積型鑒相器乘積型鑒相器相乘器
10、相乘器(例如雙差分對(duì)平衡調(diào)制器例如雙差分對(duì)平衡調(diào)制器)+低通濾波器。低通濾波器。圖圖 5-3-25乘積型相位鑒頻電路乘積型相位鑒頻電路T3 T9、D6:雙雙差差分分對(duì)對(duì)平平衡衡調(diào)調(diào)制制器器、實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)乘乘積積型型相相位位鑒鑒頻電路。頻電路。2工作原理工作原理設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為除除 90 固固定定相相移移外外,它它們們之之間間的的相相位位差差為為 。則則雙雙差差分對(duì)管輸出差值電流分對(duì)管輸出差值電流(見式見式 4-2-23)為為(1)V2m 260 mV,上式簡化為,上式簡化為(見式見式 4-2-27)設(shè)設(shè)雙雙差差分分對(duì)對(duì)管管的的直直流流負(fù)負(fù)載載電電阻阻為為 RC,低低通通濾濾
11、波波器器的的傳傳輸輸增益為增益為 1,則鑒相器的鑒相特性為,則鑒相器的鑒相特性為式中,式中,Ad 為為鑒相靈敏度鑒相靈敏度,單位為,單位為 V。圖圖 5-3-20乘積型鑒相器的鑒相特性乘積型鑒相器的鑒相特性當(dāng)當(dāng)|0 時(shí)時(shí),相相乘乘所所得得的的雙雙向向脈脈沖沖上上、下下不不等等寬寬。在在|/2 范范圍圍內(nèi)內(nèi),相相應(yīng)應(yīng)的的平平均均分分量為量為圖圖 5-3-21兩個(gè)開關(guān)波形相乘后的波形兩個(gè)開關(guān)波形相乘后的波形3實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)電路(1)電路電路圖圖 5-3-25乘積型相位鑒頻電路乘積型相位鑒頻電路T1:射隨器,將一路信號(hào):射隨器,將一路信號(hào) vS 分為大小兩路:分為大小兩路:大:接大:接 T7,作用:保
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