高频电子线路-调角信号的解调电路-课件

第七章调角信号的解调电路第七章调角信号的解调电路主要内容概述鉴相器鉴频器第一节概述1、调相波解调电路的功能是从调相波中取出原调制信号，也称为鉴相器。当输入调相波:()cos[cos]icmcputtmt0()cosmutt2、调频波解调电路的功能是从调频波中取出原调制信号，也称鉴频器。输出电压:当输入调频波:()cos[sin]tcmcfututmt0()cosmutUt输出电压:一、调角信号解调电路的功能从调角波中取出原调制信号。概述u.......2、、、ccc从调相波中取出原调制信号。从调频波中取出原调制信号。鉴频器FM输出与输入信号的瞬时频率偏移成正比。鉴相器uPM输出与输入信号的瞬时相位偏移成正比。从频谱上看：调角信号的解调也是频谱的非线性搬移的过程调频波的解调（鉴频）：调相波的解调（鉴相）：实现上述功能的电路称为鉴频器。实现上述功能的电路称为鉴相器。调角信号的解调电路第一节概述一，调角信号的解调电路的功能（一）调相波解调电路的功能1.从调相波中取出原调制信号，也称为鉴相器。2.当输入调相波为时，输出电压]coscos[)(tmtUtupccmitUtumocos)(3.当mp=2时，其输入输出频谱变换关系如图8-1(a)所示：（二）调频波解调电路的功能1.从调频波中取出原调制信号，也称为鉴频器。2.当输入调频波为时，输出电压]sincos[)(tmtUtufccmitUtumocos)(3.当mf=2时，其输入输出频谱变换关系如图8-1(b)所示：二，主要技术指标（一）鉴相器的主要技术指标1.鉴相特性曲线，即鉴相器的输出电压与输入信号的瞬时相位偏移的关系，通常要求是线性关系。成线性与可见而瞬时相位偏移则瞬时相位，设输入信号)()(,cos)(cos)(cos)(]coscos[)(ttutUtutmttmtttmtUtuomoppcpccmi所以鉴相特性曲线应如右图所示：一、鉴相器的主要质量指标（1）鉴相特性曲线：通常应大于调相波最大相移的二倍。（2）鉴相跨导：（3）鉴相线性范围：鉴相器的输出电压与输入信号的瞬时相位偏移的关系。通常要求是线性关系。鉴相特性在原点处的斜率。（4）非线性失真，应尽可能小。0|oduSd定义：2.鉴相跨导要大。鉴相跨导即鉴相特性曲线的斜率。3.鉴相线性范围应大于调相波最大相移的二倍。4.非线性失真应尽可能小。(1)鉴频特性曲线0Δfuo(t))()()(ttuktcfc或：)()(2)(tfftukftfcfc由调频信号的特征：)(2)(tuktff所以：表明：要实现无失真鉴频，要求鉴频器的输出电压与频偏成线性关系。)(tuo)(tf二、鉴频器的主要质量指标指鉴频器的输出电压uo(t)与输入FM信号瞬时频偏Δω(t)或Δf(t)之间的关系曲线.(S曲线）（二）鉴频器的主要技术指标1.鉴频特性曲线，即鉴频器的输出电压与输入信号的瞬时频率偏移的关系，通常要求是线性关系。成线性与可见而瞬时频率偏移则瞬时频率则瞬时相位，设输入信号)()(cos)(cos)(cos)(sin)(]sincos[)(ttutUtutmttmttmtttmtUtuomoppcpcpccmi所以鉴频特性曲线应如右图所示：0Δfuo(t)Bm表明了鉴频特性曲线在原点（）处的斜率。0f（3）鉴频线性范围：Bm2Δfm（2）鉴频跨导(鉴频灵敏度)0|foDfdduS定义：（4）非线性失真：应尽可能小SD值越大，鉴频曲线越陡，鉴频能力越强。鉴频特性曲线接近于直线的频率范围。2.鉴频跨导要大。鉴频跨导即鉴频特性曲线的斜率。3.鉴频线性范围应大于调频波最大频移的二倍。4.非线性失真应尽可能小。鉴相器可实现PM信号的解调，但也广泛用于解调FM信号，以及锁相技术及频率合成技术中。鉴相器是用来比较两个同频输入电压和的相位，而输出电压是两个输入电压相位差的函数，)(1tu)(2tu)(0tu即)]()([)(21ttftuo)(tuO当线性鉴相的情况下，输出电压与两个输入电压的瞬时相位差成正比。鉴相器)()(11ttu)()(22ttu)(tuo)(:)(11tut)(:)(22tut其中：的瞬时相位。的瞬时相位。)]()([)(21ttktuo即第二节鉴相器鉴相器模拟鉴相器数字鉴相器叠加型门电路鉴相器乘积型1、鉴相电路通常可分为模拟电路型和数字电路型两大类。2、在集成电路系统中，常用的有模拟乘法器构成的乘积型鉴相器和数字门电路构成的门电路鉴相器。第二节鉴相器调相信号参考信号解调输出乘法器低通滤波器一、鉴相器的分类二、乘积型鉴相电路1、电路组成框图)](cos[111ttUucm设22sinmcuUt即乘法器低通滤波器u2uo(t)u1(PM)(参考信号)一般来说，和为正交关系，1u2u一、乘积型鉴相器)()(1tuktP而222sin[()]mcuUtt为了分析方便,假设2()0t2、工作原理分析u1是需解调的信号:u1是与u2正交的参考信号:)](cos[111ttUucm22sinmcuUt一般来说，u1和u2为正交关系，以取得正弦形鉴相特性。01222qqiIthuthuKTKT模拟乘法器的输出电流：u1和u2大小不同，要采取不同的近似方法，分为以下三种情况讨论：u1和u2都是小信号u1是小信号，u2是大信号u1和u2都是大信号①u1和u2均小于26mV时，根据模拟乘法器的特性，其输出电流01222qqiIuuKTKT12121cos[()]sinMMmmccKuuKUUttt1211211sin2()21sin()2MmmMmmcKUUtKUUtt②经低通滤波器滤波，在负载RL可得输出电压为01211sin[()]2MmmLuKUURt1211sin()2MmmLKUURt调相波的相移低频高频u1和u2都是小信号当时，，即上式中表示和的瞬时相位差。通常用表示。随变化为正弦形。③鉴相特性曲线④主要指标00eeduSd1)(te鉴相跨导:rade6LmmMRUUKS2121VradS6e≤sineemax6erad1u2u)(teou当鉴相跨导为的单位为线性鉴相范围1211sin()2oMmmLuKUURt②当u2的振幅大于100mV时，双曲线函数具有开关函数的形式①u1为小信号，u2为大信号时，乘法器的输出电流为u1为小信号，u2为大信号01212222MqqqiIuthuKuthukTkTkT210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT展开为傅氏级数1144cos[()][sinsin3]3MmccciKUtttt11112sisin2n2MMmmcKUtKttU111122sin2()sin4()33MmcMmcKUttKUtt③乘法器输出电流④经低通滤波器滤波，在负载RL上得到输出电压0112sin[()]MmLuKURt112sinMmLKURt12MmLSKUR鉴相跨导max6erad线性鉴相范围鉴相特性是正弦形⑤主要技术指标②在u1和u2的振幅均大于100mV时，与u2相似，u1也可表示为开关函数形式①u1和u2均为大信号时，乘法器的输出电流为u1和u2均为大信号01222qqiIthuthuKTKT23212212111ttttuKTqthcc1111444cos()cos3()cos5()235cccqthuttttttKT展开为傅氏级数两个开关函数相乘后的电流波形K2(t)00i0－Io＋Io＝0(a)K2(t)00i0≠0(b)K2(t)22K2(t－＋)tttttt－00112288sin()sin3()(3)LuIRtt10122118[sin21]21nLnIRntn21022uKTqthuKTqthIi③乘法器的输出电流为④经低通滤波器滤波，在负载上得到输出电压010101201222888sin[2]sin23()sin43()38s[]3incccIttIttIIttt012010101222888sin2()sin4(8sin)sin63()333()(3)(3)cccIttItttItIt经低通滤波器滤波，在负载可得输出电压为：LR鉴相跨导：00112288sin()sin3()(3)LuIRttmax2e02LSIR线性鉴相范围:10122118[sin21]21nLnIRntn可见乘积型鉴相器应尽量采用大信号工作状态,这样可获得较宽的线性鉴相范围。)](22[23)(21001tRIutL时，当)(22)(21001tRIutL时，当⑥在区间，⑤鉴相特性为三角波形122t≤≤0012LuIRt02LSIR⑦鉴相跨导max2e⑧鉴相线性范围例：即：试分析均为小信号时的鉴相特性解：21uu和]cos[)],(sin[22111tUuttUucmcm乘积型鉴相器的两输入信号为正交关系)](2sin[21)](sin[21cos)](sin[12112112121ttUUKtUUKtttUUKuuKicmmMmmMccmmMM经低通滤波器滤波,在负载RL上可得输出电压为：)](sin[21)(121tRUUKtuLmmMo其鉴相特性为周期性正弦波。,0)(0)(1tuto时例：试分析均为小信号时的鉴相特性解：21uu和]cos[)],(cos[22111tUuttUucmcm乘积型鉴相器的两输入信号为:)](2cos[21)](cos[21cos)](cos[12112112121ttUUKtUUKtttUUKuuKicmmMmmMccmmMM经低通滤波器滤波,在负载RL上可得输出电压为：)](cos[21)(121tRUUKtuLmmMo其鉴相特性为周期性余弦波。,0)(0)(1tuto时通常要求鉴相特性为正弦波，即,0)(0)(1tuto时三.门电路鉴相器特点电路简单线性鉴相范围大易于集成化分类或门鉴相器异或门鉴相器（一）异或门鉴相器2、异或门的特点:两个输入电平不同时，输出为“1”，其余为“0”。3、经低通滤波器滤波后，输出电压与的关系为三角形，可表示为edue00eedmeedmedUUu/dmSU2/eeiTe两信号延时为，它反映了两信号的相位差，信号和两方波信号，1u2u1、其鉴相跨导为异或门鉴相器及波形00eedmeedmedUUu/dmSU经低通滤波器滤波后，输出电压ud(φe)与φe的关系为三角形，可表示为：其鉴相跨导为：