1、通信电路第七章 模拟角度调制与解调电路 （ 非线性频率变换电路）1调制与解调n 间接调频电路n失谐移相n矢量合成n 调频波的解调方法和电路n限幅n鉴频器性能指标n鉴频方法与原理n斜率鉴频n正交鉴频27.2.4调角信号的调制原理n 调频方法总体上可分为两大类n 直接调频n 直接使振荡器的频率随调制信号呈线性关系变化n 间接调频n 现将调制信号积分处理后，再进行调相3直接调频n 直接调频就是直接使振荡器的频率随调制信号成线性关系变化n 变容二极管直接调频电路简单，工作频率高，易于获得较大的频偏： （fm=mcfc,mc=Vm/(VB+)n 但是，直接调频的频率稳定度往往达不到要求，为了解决这个问题
2、，可以采用如下措施n 采用晶体振荡器n 相对频偏很小： 10-4 （ fm=10 4fc)n 采用自动频率控制技术（ AFC）n 采用锁相环技术（ PLL）4间接 调频载波振荡器（晶体振荡器）缓冲器（放大器） 调相器积分器5调相器的实现n 可变移相法：载波通过移相网络，而移相网络的相位偏移受调制信号线性控制：调制系数小（ /6以内 ）n 可变时延法：电路的时延受调制信号线性控制：调制系数大（ 0.8 ）n 矢量合成法：窄带调频可分为三个矢量相加，又称阿姆斯特朗法：调制系数小（ /12以内）6变容二极管调相：失谐移相789例：三级变容二极管间接调频10阿姆斯特朗法：矢量叠加移相n 窄带调相KP-
3、/2n 窄带调相可以表示成为一个线性调制过程n 调制信号积分后再窄带调相，为窄带调频 11间接调频的调制指数很小n 间接调频的调制指数等于调相器的调制指数n 间接调频的调制指数很小 12间接调频13直接调频和间接调频的频偏n 直接调频受到调制特性非线性限制的是最大 相对频偏 /c=1Vm；间接调频受到调制特性非线性限制的是最大 绝对频偏 =p1Vmn 增大中心振荡频率 c， 可以增大直接调频的绝对频偏 ， 但对间接调频的绝对频偏无济于事n 反之，减小中心振荡频率 c， 可以增大间接调频的相对频偏/c=p1Vm /c， 但对直接调频的相对频偏不起作用14如何扩展相对调频的频偏？n 例：在一窄带调
4、频中，晶体振荡器载波频率为200kHz， 调制信号频率为 100Hz。 为了保证线性调频，矢量叠加调相器的调制指数 mP取0.144rad。 如果发射机要求 75kHz的频偏，如何实现载波为 90MHz的调频广播？15一个解决方案n 倍频加变频Armstrong间接调频 72倍频晶体振荡器带通滤波器72倍频带通滤波器功率放大器16扩展频偏的方法n 最大频偏是频率调制器的主要性能指标，如果频偏达不到要求，如何扩展最大频偏就是设计调频器的关键问题n 对于直接调频电路，可以采用提高振荡器中心频率的方法扩展频偏n 对于间接调频电路，可以采用倍频的方法扩展频偏n 频偏扩展过程中，如果中心频率不是发射频率
5、，则采用变频的方法，将调频波平移到需要的频率处，最终达到调频发射机发射频率和频偏的设计要求17例 7.2 已知调制信号频率范围为 40Hz 15 kHz, 载频为 90 MHz, 若要求用间接调频的方法产生最大频偏为 75kHz的调频信号 , 其中调相电路如何实现？例 7.218197.4 鉴频电路n 调频波中，调制信息包含在已调信号瞬时频率的变化中，所以，解调的任务就是把已调信号瞬时频率的变化变换为电压或电流的变化n 对调频波的解调也称为鉴频，解调电路称为鉴频器n 对调相波的解调被称为鉴相，解调电路称为鉴相器20对角度解调器的主要要求 21二次变频 FM接收机方框图接收天线预选器 LNA本振
6、 1缓冲器BPF本振 2缓冲器BPF中频放大器BPF限幅器解调器去加重音频放大器扬声器 鉴频器AGCn FM接收机也是采用超外差式：二次变频n AGC防止混频器饱和，但末级中频放大器却工作于饱和状态（限幅）n 限幅器电路和去加重网络改善 FM接收机音频检波器的信噪比 22限幅鉴频n 调频波本应是等幅波，振幅发生了变化，称之为寄生调幅n 寄生调幅会反映到鉴频器的解调电压上，从而产生解调失真n 大多数的鉴频器都是既解调频率变化，又解调振幅变化n 因此，一般必须在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证加到鉴频器上的调频电压是等幅的n 限幅与鉴频一般是连用的，统称为限幅鉴频n 与调幅相比，调频的最主要优
7、点就是 FM接收机能抑制噪声：大多数噪声都引起已调波的振幅变化， FM中，信息包含在变化的频率中，使用限幅器可将寄生调幅的影响消除掉，而 AM的信息包含在变化的幅度中，寄生调幅难以消除23单级调谐限幅器n A类偏置的 IF放大器， IF输入信号必须足够大，使之工作于饱和或截止n 内置输出滤波器，该谐振回路调谐于 IF中心频率处，滤除谐波 24差分放大器限幅n 差分放大器限幅不是利用晶体管的饱和限幅，而是利用它的截止限幅，频率较高n 两管对称，谐波少n 门限电平小n 易于集成n 实际 FM接收机中，常采用多级放大器级联构成中频限幅放大电路这样既保证了高的中频增益，又降低了限幅门限电平 257.4
8、.2 鉴频器性能指标（ 1）n 鉴频特性n 输出电压 VD与输入信号频率 f之间的关系n 当调频波的频率偏离其中心频率时，鉴频器输出电压随之改变，实现了频率到电压的变换n 为了不失真解调，鉴频特性在一定范围内必须呈现线性n 这个范围称为线性范围： BWD： 线性范围应大于调频信号最大频偏的 2倍26鉴频器性能指标（ 2,3）n 线性范围n 鉴频器不失真解调所允许的输入信号频率变化的最大范围，也称鉴频器的带宽n 鉴频灵敏度n 在中心频率处，频率变化引起的电压增量n 鉴频灵敏度表示鉴频器将输入信号的频率变化转化为电压的能力27鉴频器性能指标（ 4）n 非线性失真n 由于鉴频特性不是理想直线而使解调
9、信号产生的失真称为鉴频器的非线性失真n 中心频率n 接收机中，鉴频器位于中频放大器之后，鉴频器的中心频率必须与其中频数值一致287.4.2鉴频方法与原理n 鉴频电路的工作原理可分为四类n 斜率鉴频n 将等幅调频波的频率变化规律转移到幅度的变化上，成为调幅 -调频波，然后用包络检波器检出幅度变化n 正交鉴频n 将调频波的频率变化规律转换为附加相位变化，成为调相 -调频波，然后用相位检波器检出它同原调频波的相位差n 正交鉴频是目前集成电路中用得最多的鉴频方法n 过零鉴频n 利用调频波的过零信息实现频率解调：过零点越多，频率越高，过零点越少，频率越低n 工作频率最高一般只到 10MHz； 但线性鉴频范围大，易于集成n 锁相鉴频n 利用锁相环实现频率解调n 性能优良，允许输入调频波有较低的信噪比29鉴频的主要方法 n 1.PLL(性能最好 )n 2.微分法（俗称斜率鉴频）30
