河海大学：《高频电子线路》第6章（6-4） 调频波的解调方法与电路

笫6章调制与解调 6.1幅度调制 62角度调制 62.4调频波的解调方法与电路 62.4.1解调方法 6242频率解调器的技术指标 6243频率解调器电路 62.44与频率解调器配合使用的限幅器 625数字信号的相位调制 62.51数字调相信号的特点 62.52两相调相信号的解调

笫6章 调制与解调 6.1 幅度调制 6.2 角度调制 6.2.4 调频波的解调方法与电路 6.2.4.1 解调方法 6.2.4.2 频率解调器的技术指标 6.2.4.3 频率解调器电路 6.2.4.4 与频率解调器配合使用的限幅器 6.2.5 数字信号的相位调制 6.2.5.1 数字调相信号的特点 6.2.5.2 两相调相信号的解调

62.4调频波的解调方法与电路 62.4.1解调方法 1、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。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,过零点的数目就少。利用调频波的这个特点,可以 实现解调。例如BEl调制度测量仪

6.2.4 调频波的解调方法与电路 6.2.4.1 解调方法 1、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。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，过零点的数目就少。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

M 脉冲形成 P 脉冲展宽/w( U 1低通滤波 D a AWW ww(t) oL nn mmmm n n nmmmmnnnn D() (b)

3、将调频波变换为调相一调频波,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。 调频波变为 ( 调相-调频波 相位检波器 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t时间的方法。 在t满足一定条件时,可以得到相位变化与瞬时频率变化 成正比的调相一调频波 对于由单频余弦信号小()=co2σ对载波调频 所得到的调频信号将其延时t。后可表示为: em(t-to)=cosa(t-to)+mp sin Q2(t-to)]

3、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。 0 t ▪ 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。 0 t ▪ 对于由单频余弦信号 对载波调频 所得到的调频信号将其延时 t 0 后可表示为： v t V t f ( ) = m cos ( ) cos[ ( ) sin ( )] 0 0 0 v t t t t m t t FM − = c − + F  −

vEM(t-to)=coso (t-to)+mF sin Q2(t-to ) 如果5的值较小,使得Sn2to≈g2t0,cos≈1, 则上式可简化为: vEM(t-to)=cost+mF Sin S2t-ato-mES2to cos S2t ) 可以看出,这是一个调相-调频波 其中Ot+ m sin ot为原调频信号的相角 而Oto+m2 Qt cos ot则为一附加相位,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 该式表明,调频波延时t后,得到一个调相-调频波。 这里需要注意,这个结果是在假定75较小的情况下得到的, 通常取5?0J(),即要求延时1≤02/g

▪ 如果 的值较小，使得 ， 0 t sin t 0  t 0 ,cost 0 1 则上式可简化为： ( ) cos[ sin cos )] 0 0 0 v t t t m t t m t t FM − = c + F  −c − F   可以看出，这是一个调相-调频波。 其中 c t + mF sin t 为原调频信号的相角； 而 则为一附加相位，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。 t m t t c 0 + F  0 cos 该式表明，调频波延时 t 0 后，得到一个调相-调频波。 ▪ 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 。 0 t 0.2( ) 0 t  rad t 0  0.2/ ( ) cos[ ( ) sin ( )] 0 0 0 v t t t t m t t FM − = c − + F  −

4、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。因为调频波的频率变化与调制信号成正比,所以变换后信号 的幅度变化也与调制信号成正比。然后用幅度解调器解调,即可 得到所需信号。这种方法的方框图如下图所示。 FM 调频波变为 M D() 调幅-调频波 幅度检波器 EM()=V m cos[.(+KF v, (adn+oI 为了实现调频波到调幅一调频波的变换,可以采用将调频波 对时间域微分(差分)的办法;(相位鉴频器) dt vem()=am l +Kv, (t]cos[a t+K v, (a)dn+xi

4、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。因为调频波的频率变化与调制信号成正比，所以变换后信号 的幅度变化也与调制信号成正比。然后用幅度解调器解调，即可 得到所需信号。这种方法的方框图如下图所示。 ( ) cos[ ( ) ]0 0 =  +   +  v t V t K vf d t FM cm c F 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）   ] 2 ( ) ( ) cos[ ( ) 0 0  =  +  +   + +  v t V K v t t K v d dt d f t FM cm c F f c F

v()训频波|A( 啁嗝-调频波交↓ 幅度检波 UFM(t) AAAAAA (b

6242频率解调器的技术指标 通常将频率解调器称为频率检波器或鉴频器。它的主要特性 是鉴频特性(S曲线)。 衡量鉴频特性的主要指标有: D 1、灵敏度。鉴频器鉴频特性的 灵敏度通常用f处鉴频特性的 △ 斜率定义,即Sn=△VD/A f鉴频灵敏度的单位为VHz 2、线性范围。线性范围是指 Af 鉴频特性近似为直线的范围, Bw 如图BWD所示。这个范围应该 大于调频信号最大频偏的两倍。 3、非线性失真。由于鉴频特性不是理想直线而使解调信号产生 的失真称为鉴频器的非线性失真

6.2.4.2 频率解调器的技术指标 通常将频率解调器称为频率检波器或鉴频器。它的主要特性 是鉴频特性（S曲线）。 VD c f 0 BWD VD f f 衡量鉴频特性的主要指标有： 1、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 c f S V f D =  D /  鉴频灵敏度的单位为V/Hz。 2、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。 BWD 3、非线性失真。由于鉴频特性不是理想直线而使解调信号产生 的失真称为鉴频器的非线性失真

62.4.3频率解调器电路:1、双失谐回路鉴频器 这种鉴频器是利用对调频波中心频率失谐的LC回路,将调频波 变换为调幅一调频波,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。 em(t) 图中R1、L1、C1构成 堵振回路,实现调频波到 D 调幅——调频波的变换。 RL L3CI 5(2vD{)-D、、C2构成二极管峰值 包络检波器,完成幅度检波 假定调频波的中心频率=2zf。,偏离谐振回路的谐振频 率Oo=2丌J6,且f>」。,并假定调频波的频偏较小, 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用 直线近似。下面定性说明

6.2.4.3 频率解调器电路： 1、双失谐回路鉴频器 这种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，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。 R1 1 2 R C2 L C1 D i (t) FM v (t) D ▪ 图中 、 、 构成 谐振回路，实现调频波到 调幅──调频波的变换。 R1 L1 C1 ▪ D、 、 构成二极管峰值 包络检波器，完成幅度检波。 2 RC2 ▪ 假定调频波的中心频率 c = 2 f c ，偏离谐振回路的谐振频 率 0 = 2 f 0 ，且 f c  f 0 ，并假定调频波的频偏较小， 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用 直线近似。下面定性说明

H(jo) R 十 FM(e U 江/2 (b)