任务4.7　 鉴频与鉴相.

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1 任务4.7　 鉴频与鉴相

2 任务4.7 鉴频与鉴相 4.7.1鉴频方法综述 4.7.2鉴频与鉴相电路

3 本讲导航 教学内容 4.7.1鉴频方法综述 4.7.2鉴频与鉴相与电路 教学目的 1.掌握鉴频的基本概念以及类型
2.掌握鉴频的基本方法以及鉴频电路的 组成、 工作原理、分析方法

4 教学重点 鉴频电路 教学难点 鉴频电路

5 4.7.1鉴频方法综述 　　调频信号解调又称为频率检波，是从调频波中取出原调制信号,即输出电压与输入信号的瞬时频率偏移成正比,又称为鉴频器。简称鉴频。 它是把调频信号的频率　　　　　　　　与载波频率 　比较得到频差 　　　　　　　　从而实现频率检波。

6 一、鉴频的方法 　 鉴频的方法很多，其工作原理都是将输入的调频信号进行特定的变换，使变换后的波形包含反映瞬时频率变化的量，再通过低通滤波器滤波就可以得到原调制信号。常用的鉴频方法有以下几种：

7 1．斜率鉴频器 　 它先将输入等幅的调频波通过线性网络进行频率——幅度变换，得到振幅随瞬时频率变化的调频波，然后用包络检波器将信号的振幅变化取出来；其输出信号就是原调制信号。

8 2．相位鉴频器 　　它先将输入等幅的调频波通过线性网络进行频率——相位变换，得到附加相位随瞬时频率变化的调频波，然后用鉴相器将它的附加相移变化取出来，其输出信号就是原调制信号。

9 3．脉冲计数式鉴频器 　　它先将输入等幅的调频波通过非线性变换网络进行波形变换，得到数目与瞬时频率成正比、但幅度和形状相同的调频脉冲序列，然后将信号通过低通滤波器，其输出信号就是原调制信号。

10 二、鉴频器的主要性能指标 鉴频器的输出电压uo随输入调频的瞬时频率f的变化特性称为鉴频特性。为了实现不失真的解调，uo应与f成线性关系，即鉴频特性曲线应为一条直线。 实际的鉴频特性往往是一条曲线，所以它只能在有限频率范围内实现线性鉴频。

11 图为一典型的鉴频特性曲线，又称为S曲线。
由图可以看出，对应于调频波的中心频率fc，输出电压uo=0；当信号频率向左右偏离时，uo分别为正负值。 图8-17 鉴频特性曲线

12 二、鉴频器的主要性能指标 1.鉴频特性为线性：
鉴频电路输出低频解调电压与输入调频信号瞬时频偏的关系称为鉴频特性，理想的鉴频特性应是线性的。实际电路的非线性失真应该尽量减小。

13 2.鉴频线性范围要宽： 由于输入调频信号的瞬时频率是在载频附近变化，故鉴频特性曲线位于载频附近，其中线性部分称为鉴频线性范围。 要求其鉴频线性范围足够宽。都要求其鉴频范围不小于调频波的最大频偏的两倍，以保证非线性失真小。

14 3.鉴频灵敏度要高： 在鉴频线性范围内，单位频偏产生的解调信号电压的大小称为鉴频灵敏度　　。其 越大，鉴频效率就越高。

15 １．斜率鉴频器 4.7.２鉴频与鉴相电路 电路模型如图所示
微分网络 电路模型如图所示 　　利用频幅转换网络将调频信号转换成调频—调幅信号，然后再经过检波电路取出原调制信号，这种方法称为斜率鉴频。

16 　　因为在线性解调范围内，解调信号电压与调频信号瞬时频率之间的比值和频幅转换网络特性曲线的斜率成正比。
　　在斜率鉴频电路中，频幅转换网络通常采用LC并联回路或LC互感耦合回路，检波电路通常采用差分检波电路或二极管包络检波电路。

17 1）单失谐回路斜率鉴频器 　　 图中虚线左边采用简单的LC并联失谐回路，实际上它起着时域微分器的作用；右边是二极管包络检波器，通过它检出调制信号电压。 单失谐回路鉴频原理电路

18 当输入调频信号为：　　　　　　　　　　 时，通过起着频幅变换作用的时域微分器(并联失谐回路)后，其输出为 则us2为一调频---调幅波。　　　　　　　 为电路增益。

19 然后通过二极管包络检波器，得到需要的调制信号。
最后输出：

20 所谓单失谐回路，是指该并联回路对输入调频波的中心频率是失谐的。
　　所谓单失谐回路，是指该并联回路对输入调频波的中心频率是失谐的。

21 　　 在应用时，为了获得线性鉴频特性，总是使输入调频波ｕｓ１的载波角频率ｗｃ工作在LC并联回路幅频特性曲线上接近于直线段线性部分的中点上，见图（ａ）中O或O‘点。 单失谐回路就可将输入的等幅调频波变换成幅度按频率变化调频波ｕｓ２ ，然后通过二极管包络检波器，得到需要的调制信号，如图（b）所示。

22 8-20 单失谐回路斜率鉴频器

23 　 单失谐回路缺点： 幅频特性曲线倾斜部分的线性很差，鉴频器的非线性失真严重，其线性鉴频范围很窄。 改进：为了扩展线性范围，可采用双失谐回路鉴频器。

24 ２）双失谐回路斜率鉴频器 　　如图由三个调谐回路组成的调频-调幅变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。初级回路谐振于调频信号的中心频率，其通带较宽。次级两个回路的谐振频率分别为ｗ０１、ｗ０２，使ｗ０１、ｗ０２ 与ｗｃ成对称失谐。即： 双失谐鉴频器原理图

25 　下图是双失谐回路鉴频器的幅频特性，其中实线表示第一个回路的幅频特性,虚线为第二个回路的幅频特性，这两个幅频特性对于ｗｃ是对称的。当输入调频信号的频率为ｗｃ时，两个次级回路输出电压幅度相等，经检波后输出电压为：

26 　　当输入调频信号的频率由ｗｃ向升高的方向偏离时，L2C2回路输出电压大，而L1C1回路输出电压小，则经检波后　　　　，则　　　　　。当输入调频波信号的频率由ｗｃ向降低方向偏离时，L1C1回路输出电压大,L2C2回路输出电压小，经检波后　　　　，则　　　　　　　　。 图8-22 双失谐回路鉴频器的特性

27 　某微波通信机采用的双失谐回路鉴频器的实际电路。调频信号经两个共基放大器分别加到上、下两个回路上，而两个回路的连接点与检波电容一起接地。由于接地点改变,输出电压改从检波器电阻中间取出，它是由检波电流I1和I2和决定的。因为检波二极管V1和V2的方向是相反的，所以uo决定于两个检波电流之差。 双失谐回路鉴频器的实用电路

28 2．相位鉴频器 电路模型 由两部分组成：第一部分先将输入等幅调频波通过线性网络（频率-相位）进行变换，使调频波的瞬时频率变化转换为附加相移的变化，即进行FM-PM波变换； 第二部分利用相位检波器检出所需要的调制信号。 相位鉴频器的关键是找到一个线性的频率-相位变换网络。

29 1)频率-相位变换网络 频率-相位变换网络有：单谐振回路、耦合回路或其它RLC电路等。下图所示是电路中常采用的频相转换网络。这个电路是由一个电容C1和谐振回路LC2R组成的分压电路。 图8-25 频率一相位变换网络

30 对于实现频率-相位变换网络，要求移相特性曲线在 时的相移量为 ，并且在 附近特性曲线近似为直线。只有当输入调幅的瞬时频率偏移最大值比较小时，变换网络才可不失真地完成频率—相位变换。

31 在频率-相位变换网络后面增加乘积型相位检波电路（相乘器和低通滤波器构成），便可构成乘积型相位鉴频器。
2)乘积型相位鉴频器 在频率-相位变换网络后面增加乘积型相位检波电路（相乘器和低通滤波器构成），便可构成乘积型相位鉴频器。 图8-26 乘积型相位鉴频器实现模型

32 3 ．脉冲计数式鉴频器 电路模型 图8-27 脉冲计数式鉴频器

33 1）将输入调频波通过限幅器变为调频方波； 2）通过微分电路变为尖脉冲序列； 3）通过半波整流，形成正脉冲；

34 4）用其中正脉冲去触发脉冲形成电路，调频波就变换成脉宽相同而周期变化的脉冲序列，它的周期 变化
反映调频波瞬时频率的变化。 5）将此信号进行低通滤波，取出其平均分量。

35 单位时间内矩形脉冲的数目就反映了调频波的瞬时频率，该脉冲序列振幅的平均值能直接反映单位时间内矩形脉冲的数目。脉冲个数越多，平均分量越大，脉冲个数越少，平均分量越小。因此实际应用时，只需用一个低通滤波器取出这一反映单位时间内脉冲个数的平均分量，就能实现鉴频。

36 设调频信号通过变换电路得到一个矩形脉冲序列，并让这一脉冲序列通过传输系数为KL的低通滤波器进行滤波，则滤波后的输出电压可写成
滤波后输出电压与调制信号的瞬时频率f成正比。 脉冲计数式鉴频器的优点：线性好，频带宽，易于集成化。一般能工作在10MHz左右，是一种应用较广泛的鉴频器。

37 本讲小结 1.鉴频器的主要技术指标 2.鉴频电路

38 思考题 将双失谐回路鉴频器的两个检波二极管V1、V2都调换极性反接，电路还能否工作?只接反其中一个，电路还能否工作?有一个损坏(开路)，电路还能否工作？