鉴频器

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X
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例：已知某鉴频器电路的鉴频特性如题图所示: 设输入信号： uFM =1.5cos(2p×107t+15sin4p×103t ) (V), 鉴频器中心频率： f0 =107 Hz . 求：1）鉴频频带宽度Bpp； 2）鉴频灵敏度SD； 3）输出电压u0=? 4）当发送端调制信号 uW m 加大一倍时，画出 uo 的波形图。 解：1）由图：线性不失真鉴频带宽： Bpp=80KHz 2) 由图：SD＝ -10mV/ kHz, 3）由已知： (t ) 15 sin 4 10 3 t
（2）鉴频跨导（鉴频灵敏度） SD
fc 处的鉴频特性曲线的斜率，要求大。
du0 SD df
f fc
（3）非线性失真
(要求小)
第第 3

鉴频方法
u( t ) U m cos( c t m f sin t )
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一般有直接鉴频和间接鉴频方法 直接鉴频： 从调频信号中直接恢复出调制信号。如脉冲计数式鉴频器。 间接鉴频： 先对FM 信号进行波形变换和处理，从而间接恢复出调制信 号，如： ——斜率鉴频器， ——相位鉴频器： 乘积型相位鉴频器 叠加型相位鉴频器
o
u omax f 变换器 uo fB fc fA f
X
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鉴频特性曲线主要技术指标(S曲线)： （1）鉴频频带宽度 Bpp
— — 鉴频特性曲线中近似线性特性的最大频带，通常指 左右两个输出电压最大值间对应的频率间隔。在这个范围内， 要求有比较好的线性。调频波解调： BPP 2Δfm
∵ 2Df’ m =120KHz > Bpp=80KHz,
解调后信号产生失真，u0 波形：
X
X
第第
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fo1 - fc = fc –fo2 = Δ f uo=uo1-u02 = kdIim [ Z01 (f ) - Z02(f ) ] = kdIi m Z (f )
X
fo2 - fc = fc –fo1 = Δ f
2Q L f (t ) f0
u1 ( t ) U 1m cos( c t m f sin t )
u1 和 u2 经乘法器(k1)：
u'0 ( t ) U 1mU 2 m k1 cos( c t m f sin t )
(cos[ c t m f sin t ( )] 2 u’ 0 经低通滤波(k2)： 1 u0 ( t ) k1k 2U 1mU 2 m cos[ ( t )] 2 2 1 1 2QL k1 k 2U 1mU 2 m sin ( t ) k1k 2U 1mU 2 m f ( t ) 2 2 f0 QL k1k 2U 1mU 2 m f ( t ) S D f ( t ) f0
∝ k uW — — 输入FM 波 瞬时频偏
f (t ) ( t ) 2Q L f0
实现线性相移条件：
( t ) arctan 6
X
u2 ( t ) U 1m | H ( j ) | cos[ c t m f sin t ( )] 2
( t ) arctan 6 (t )
波形示意图
上图中:输入FM 信号载波频率为 fc, • LC谐振回路调谐在 fo 且 fo>fc （或 fo< fc ） • 回路对于fc 处于失谐状态 • ——失谐回路鉴频器或斜率鉴频器 • 缺点：线性鉴频范围小，线性特性较差。
X
第第 7
鉴频特性分析
由图: 单谐振回路 Z=RT / (1+jx)； 鉴频灵敏度SD：
X
第第
例：已知某鉴频器电路的鉴频特性如题图所示:设输入 信号：uFM =1.5cos(2p×107t+15sin4p×103t ) (V), 鉴频器中心频率：f0 =107 Hz 求： 1）鉴频频带宽度 Bpp 2）鉴频灵敏度SD 3）输出电压 u0 =? 4）当发送端调制信号uW m 加 大一倍时，画出 uo 的波形图。
§6.4 鉴频器 §6.4.1 概述
u( t ) U m cos( c t m f sin t ) ( t ) c m cos t
c k f U m cos t
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调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器 调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器 鉴频器实际是一个频率电压变换器。对于一个频 率解调电路，主要性能参数是它的鉴频特性。 （S曲线） u
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几种鉴频器方框图
（1） 斜率鉴频器
（2）相位鉴频器
（3）乘积型相位鉴频器
第第 5
§6.4.2

斜率鉴频器
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实现框图：
1. 单回路斜率鉴频器
X
u( t ) U m cos( c t m f sin t )
6t ( t ) c m cos 页页 第第
X
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B pp1
f0 0.4 QL
第第
最大鉴频宽度和鉴频灵敏度，
以单回路的最大线性段进行设计，x=0 对应 f0 ，取 x = -0.3 ~ -1.4 斜率较均匀区域，令 x2 =-1.4 对应 fc，x1=-0.3 对应 f01
f 01 f 0 fC f0 f 01 f C 1 2 2QL 2QL 2QL 1.1 f0 f0 f0 f0 f f 01 f C f C f 02 0.55 QL B pp 2 2.7 B pp1 B pp2 f0 2f 1.1 QL
f0 2 f max 2f 0.4 QL
X
第第 9
2
平衡斜率鉴频器
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— — 双失谐回路鉴频器。（平衡差动输出） 原理图：
图中: 输入FM 信号 载波频率为fc, LC 回路调谐在: fo1 和 fo2 且： fo1 - fc = fc –fo2 = Δ f 上下两个包络检波输出为u01 和 uo2 平衡差动输出 uo=uo1 - u02
k d I m RT
在 x= ± 0.7, Sp= ± 0.38 最大鉴频灵敏度： |SD|=0.76 kd Im RT QL /f0 鉴频带宽：
X
x ≈2QL(f -f0) /f0
f0 f f1 f m 0.2 QL 鉴频带宽： B pp1
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d 1 Sp ( ) d 1 2 ( 1 2 )3
令： 0.38 0.707 0.269 2 3 ( 1 1 ) 得： | 1 | 0.3 ( fm f0 ) 由 m 0.7 2Q L f0 ( f1 f 0 ) 1 0.3 2QL f0 ( f1 f m ) 1 m 0.4 2QL f0 | 1 |
15 sin 2 2 10 3 t
f ( t ) 2 10 3 15 cos 4 10 3 t 30 cos 4 10 3 t ( kHz ),
f m 30 kHz , S D 10 mv / kHz ； 2 f m＜ B pp
u01 ( t ) kd 1 U R1m u02 ( t ) kd 2 U R 2 m
X
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第第
uo ~ f 曲线(S曲线)
当上下回路参数对称: kd1=kd2=kd uo=uo1-u02 = kdUR1m –kdUR2m = kdIim [ Z01 (f ) - Z02(f ) ] = kdIi m Z (f ) 当上下谐振回路参数选择合适且Q值相等, 可得如图‘S’ 曲线 当回路参数不对称, ‘S’曲线将产生失真.
X
鉴频灵敏度: S ' D 2 S D
第第
§6.4.3
乘积型相位鉴频器
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——或称正交鉴频器,或称差动峰值鉴频器
1. 原理框图
移相网络 — — C1与RCL分压电路
u2 H ( j ) u1 j C 1 R j C 1 R 2 ( 0 ) 1 j 1 jQ L 0
SD
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RT=R//Ri ; x ≈ 2QL(f -f0) /f0
RT 1 2
;
U’ im= Im |Z|；
uL kd U 'im kd I m
du0 d|Z| d 1 d kd I m k d I m RT ( ) df df d 1 2 df 2Q L Sp f0 Sp d 1 ( ) d 1 2 ( 1 2 )3
uo=uo1-u02 = kdIim [ Z01 (f ) - Z02(f ) ] = kdIi m Z (f )
X
习题：6-9；6-10；6-11
X
R u2 1 j H ( j ) 1 R 1 j Rj C 1 u1 j C 1 1 j j C 1 (1 j ) Rj C 1 1 j Rj C 1 j C 1 R R 1 j ( 0 ) wk.baidu.comjR C 1 0
o
1 L (C
1
C1R
1
2
e
(
arctan ) 2
C)
X
第第
| H ( j ) |
C 1 R
1 2
( ) ( arctan ) 2
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２ 解调分析： u1 ( t ) U 1m cos( c t m f sin t ) 输入ＦＭ信号： u2 ( t ) u1 ( t ) H ( j ) U 1m | H ( j ) | cos[ c t m f sin t ( )] 2 f (t ) f0 f ( t ) 1 1 arctan tg ( 2 Q L ) tg ( 2 Q ) f0 f0 ∵ 回路调谐频率 fo=fc (调频中心频率) ∴ Df (t )
R 1 j
j C 1 R 1 1 jR ( C ) jR C 1 L j C 1 R j C 1 R 1 1 '0 1 jR [ ( C C 1 ) ] 1 jR [ ' 0 ( C C 1 ) ] L '0 '0 L
X
u( t ) U m cos( c t m f sin t ) ( t ) c m cos t
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第第
波形分析
uR1 ( t ) I im Z 01 ( f ) cos( c t m f sin t ( ))
上图中:
UR1m =Iim Z 01( f ) , UR2m =Iim Z 02( f )
u0 S D f (t ) 10 103 30cos4 103 t 0.3 cos4 103 t (V )
X
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例：已知某鉴频器电路的鉴频特性如题图所示: 设输入信号： uFM =1.5cos(2p×107t+15sin4p×103t ) (V), 鉴频器中心频率： f0 =107 Hz . 求：1）鉴频频带宽度Bpp； 2）鉴频灵敏度SD； 3）输出电压u0=? 4）当发送端调制信号 uW m 加大一倍时，画出 uo 的波形图。 解： 4）当发送端调制信号uW m 加大一倍时， 则 Df’ W m = 2kf uW m = 60KHz m =kf u’
arctan j C 1 R j C 1 R C1R ( 2 e 2 '0 R 1 j 1 1 j [ ] '0
)
其中： ' 0
1 L(C C 1 )
X