通信电路原理 ch06_5

（讲义下册P69）
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2、利用相位解调器的鉴频器（续4）
R1 T8
T1 T2
R4
R6
T3 T4
T9
VCC
R7
R8 vD (t)
C2
vFM (t)
R2
R3
C1
vFM (t) 2020年4月15日 C1
T5
T6
T7
C R
L
R5
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3、相位鉴频器
（1）工作过程 ▪ 用延时电路将等幅调频波变换为等幅调相─调频波。 ▪ 用相加电路将调频信号与其延时后的信号相加， 将等幅调相─调频波变换为调幅─调相─调频波。 ▪ 然后用幅度解调器解调，即可得到所需信号。
k
1 概率为p ak 1 概率为1 p
Ts 为码元持续时间；g ( ) 表示码元波形函数。
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6.2.5.2 两相调相信号的解调（续1）
▪信令号接同收频端同产相生）的为本：地载波v（c' (这t)里假Vc定'm它sin与调c相t 信号的载波
▪ 将调相信号 v pm (t) 与地载波信号 vc' (t)相乘，得：
▪ 相对调相就是各码元的载波相位，不是以未调载波相位为 基准，而是以相邻的前一个码元的载波相位为基准来确定。
▪ 两相绝对调相信号相当于抑制载波调幅。
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6.2.5.1 数字调相信号的特点（续1）
▪两相绝对调相信号波形图 （讲义下册P79）
11 0 1 0 0 1 1 0
基带 数字信号
未调载波
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绝对 调相信号
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6.2.5.1 数字调相信号的特点（续2）
▪ 相对调相就是各码元的载波相位，不是以未调载波相位为 基准，而是以相邻的前一个码元的载波相位为基准来确定。
▪ 例如：当码元为“1”时，它的载波相位取与前一个码元的 载波相位相同，而当码元为“0”时，它的载波相位取与前 一个码元的载波相位差。其示意图如下图所示。
1 2
Vc2m
[cos(
c
t0
)
cos(mF
t0
cos t)
sin( ct0 ) sin( mF t0 cos t)]
假定 ct0 / 2 ，这个假定可以在具体电路中实现，并假
定
mFt0 0.2 ，则上式可近似为：
vD (t)
1 2
Vc2m mF
t0
cos
t
该式表明，当满足 t0 0.2 / ，ct0 / 2 和 t0 0.2 / mF 时，
▪ 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
▪ 在 t0
t0 时间的方法。
满足一定条件时，可以得到相位变化与瞬时频率变化
▪成对正于比由的单调频相余─弦调信频号波。v f (t) Vm cos t 对载波调频
所得到的调频信号将其延时 t0 后可表示为：
vFM (t t0 ) cos[c (t t0 ) mF sin (t t0 )]
▪ 欲得两相相对调相信号，常用的办法是先经码变换器将输入 的二进制码变换为相对码，然后用这个相对码做调制信号 进行抑制载波调幅，就可得到两相相对调相。
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6.2.5.1 数字调相信号的特点（续3）
▪ 两相相对调相信号波形图 （讲义下册P80）
10 1 1 0 0 1 0 0
基带 数字信号
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
而 ct0 mFt0 cos t 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 t0 后，得到一个调相-调频波。
▪ 这里需要注意，这个结果是在假定 t0 较小的情况下得到的，
通常取 t0 0.2(rad ) ，即要求延时 t0 0.2 / 。
cos[2(ct
mF
sin
t)
ct0
mF
t0
cos
t
]
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2、利用相位解调器的鉴频器（续2）
▪ 上式表明，相乘结果包括两部分，第一部分为调制信号的余
弦 滤函波数器。滤第除二，部所分以为，一仅在第2一c部分信处号的被调输频出调，相即波：，它将被低通
vD (t) Vc2m cos(ct0 mF t0 cos t)
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）
▪ 对频率域微分（差分）的办法。（双失谐回路鉴频器）
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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）。
衡量鉴频特性的主要指标有：
▪ 下面分析相乘过程。
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2、利用相位解调器的鉴频器（续1）
返回
▪ 若调频波为—单频余弦信号调制的信号，表示
为： vFM (t) Vcm cos[ct mF sin t]
▪ 延时 t0 后的调频波可表示为：
vFM (t t0) Vcm cos[c (t t0) mF sin (t t0)]
▪ 加在二极管上的电压是用相加电路将等幅调频波与其延时后 的调相─调频波信号相加，变换为调幅─调相─调频波。
▪ 然后用幅度解调器解调，即可得到所需输出电压。
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6.2.4.4 与频率解调器配合使用的限幅器
▪ 由于调频信号传输过程中，信号通道的频率特性不理想及外 界干扰和内部噪声的影响，在鉴频器输入端调频信号的振幅 可能发生变化，从而使鉴频器的输出产生附加干扰，以致不能 准确解调。为此，在鉴频器前常常接入限幅器。
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6.2.4.1 解调方法（续3）
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。（讲义下册P60）
t
vFM (t) Vcm cos[ct KF 0 v f ()d 0 ]
直线近似。下面定性说明。（讲义下册P63）
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1、双失谐回路鉴频器（续1）
▪ 定性
vD'
说明：
vD (t)
0
f0
fc
f
F (t)
0
t
t
（讲义下册P65）
▪ 为了扩大单失谐回路鉴频器鉴频特性线性工作范围和灵敏度， 可使用两个单失谐回路鉴频器的组合，如下图所示。
▪ 其中回路1的谐振频率 f01 f （ fc 为调频信号中心频率），
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6.2.4.1
▪ 如果
解t调0 的方值法较（小续，2使）得
sin t0 t0, cos t0 1
，
则上式可简化为：
vFM (t t0) cos[ct mF sin t ct0 mFt0 cos t)]
可以看出，这是一个调相-调频波。
其中 ct mF sin t 为原调频信号的相角；
率低时，过零点的数目就少。（讲义下册P59 图6.2.15）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。
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6.2.4.1 解调方法（续1）
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。
调幅──调频波的变换。
R1 L1 C1
C2 vD (t) ▪ D、 、C2 构成二极管峰值
R2
R2
包络检波器，完成幅度检波。
▪ 假定调频波的中心频率c 2 fc ，偏离谐振回路的谐振频 率 0 2 f0 ，且 fc f0 ，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
vD 1 vD
vD 2
vD (t)
0
f01 fc
f02
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f
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2、利用相位解调器的鉴频器
▪ 前已说明，将调频波延时 t0 ，当 t0 满足一定条件时，可以
得到相位变化规律与调制信号变化规律基本相同的调相波。
▪ 检测出这个相位变化就可获得解调信号。一种相位检测方法 是将调频信号与其延时后的信号相乘，其方框图如上图所示。 这种方案多用于集成电路鉴频器中。
用基带数字信号对载波相位进行控制是调相技术的典型应用， 是数字通信中一种非常重要的调制方式。
数字信号调相也称“相位键控”，简记为PSK。
在本节中，以两相调相为例，说明数字调相的基本问题。
6.2.5.1 数字调相信号的特点
（讲义下册P79）
▪ 数字调相分为绝对调相和相对调相两种。
▪ 以未调载波的相位作为基准的调制，称为绝对调相。
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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。
（讲义下册P62）
iFM (t)
▪ 图中 R1 、L1 、 C1 构成
谐振回路，实现调频波到
D
vpm (t)vc' (t) VcmVc'm sin 2 ct ak g(t kTs )
▪ 若 t0 0.2 / ，将调频信号与其延时后的信号相乘可得：
v0 (t) vFM (t) vFM (t t0 )
Vc2m cos[ct mF sin t]
cos[ct mF sin t ct0 mF t0 cos t]
1 2
Vc2m
cos(ct0
mF t0
cos
t)
1 2
Vc2m
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3、相位鉴频器（续）
（2）电路定性说明
R2 C4 D2 L3
R1 C3
D1
C0
A
L2 C2
•
M
•
V3
V1
L1 C1
C
•
V2
O
•
V O1 •
VO
•
V O2
( fc ) ( f1) ( f2 ) B
▪
•
V1
是等幅调频波。
f1
f2
fc
。
•
▪ V 2 是用耦合延时电路将等幅调频波变换为调相─调频波。
▪ 调频信号是一种类似高频正弦形的信号，高频正弦信号限幅 器基本原理与脉冲限幅器类似，但为得到等幅的正弦波，应 采用双向限幅器，在限幅器后接带通滤波器以滤除高次谐波。
▪ 在实际电路中，常用差分放大构成限幅器。这种电路的优点 是易于实现集成化，且电路简单，限幅电平较低。
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6.2.5 数字信号的相位调制
c ，回路II的谐振频率 f02
f01 wk.baidu.comc fc f02 。
fc
▪ 两谐振回路的特性曲线相同，仅谐振频率不同，并将两个鉴频
v v v 器的输出之差作为总的输出，即 2020年4月15日
D
D1
D2 。
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1、双失谐回路鉴频器（续2） 返回一 返回二
•
DC
•
vFM (t)
•
DC
R R
（讲义下册P66）
VD
1、灵敏度。鉴频器鉴频特性的
灵敏度通常用 fc处鉴频特性的
VD
斜率定义，即 SD VD / f
0 fc
f
BWD
f 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 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。
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6.2.4 调频波的解调方法与电路 6.2.4.1 解调方法
（讲义下册P59）
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
这种鉴频方法可以得到与调制信号成正比的解调信号。鉴频器
中所用延时电路可用耦合回路和失谐回路实现。
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2、利用相位解调器的鉴频器（续3）
图6.2.27所示为利用相位解调器的鉴频器的具体电路例子。其
中调经相从，频射乘而T波极输得1 ~，输出到T经出经解7器调构CR输1成8T出8相、、。和乘C、C器TR29电和路耦L构构，合成成从至的的相T低延乘5通时器和滤电T波路7T器基1延滤~极时除T输后4高入的的频未调基分延频极量时波。，，
未调载波
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相对 调相信号
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6.2.5.2 两相调相信号的解调
▪ 数字调相信号的解调通常采用相干解调。 两相绝对调相信号相当于抑制载波调幅信号，故它可以表示为：
vpm(t) Vcm sin ct ak g(t kTs )
k
其中， ak g(t kTs ) 为基带数字序列的表示式。