当前课程知识点:高频电子线路 > 第7章 角度调制与解调 > 7.3 调频信号的解调电路 > 7.3.1 斜率鉴频器
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对调频信号而言
调制信息包含在调频信号
瞬时频率的变化之中
因此 解调的任务是把调频信号
瞬时频率的变化不失真地
转变为电压的变化
完成这一功能的电路
称为频率解调器
简称鉴频器
实现鉴频的方法很多
但常用的有
斜率鉴频器 相位鉴频器
比例鉴频器
脉冲计数式鉴频器
锁相鉴频器等等
无论是哪种鉴频器
要求鉴频特性是线性的
但实际的鉴频特性曲线
是S形
通常将鉴频特性曲线直线
部分的斜率称为鉴频灵敏度
所对应的最大频率范围
称为鉴频器的带宽
本讲先介绍斜率鉴频器
斜率鉴频器是由波形变换器
和包络检波器构成
加到波形变换器的调频波
经过一个线性波形变换网络后
变换成振幅与调频信号的瞬时频率
成正比的调幅-调频波
这样我们就可以运用
前面学过的包络检波器
对调幅-调频波进行振幅检波
便可恢复出原调制信号
可见
斜率鉴频器的关键是实现波形变换
实现波形变换常用的电路
是LC并联回路
下面我们先给出一个
单失谐回路的斜率鉴频器
图中
LC并联回路就是波形变换器
二极管D 电容CL和电阻RL
组成包络检波器
对于包络检波器我们已经熟悉了
所以分析的重点是LC并联回路
如何将等幅调频波变换成
调幅调频波
LC并联回路的幅频特性曲线
如图所示
其谐振频率为ωp
假设输入的调频波
中心频率ωI<ωp
此时加在LC并联回路的
调频波角频率ω(t)随时间变化时
回路端电压振幅也跟随着变化
可见
它是利用LC幅频特性曲线上升沿
将调频波瞬时频率的变化
变换为电压的变化
即将等幅调频波变换成调幅调频波
该波形经过包络检波器
解调出原调制信号
当然也可以用下降沿来实现
显然
它是利用单调谐LC并联回路
处于失谐状态时的斜坡部分
实现波形变换的
故将此电路形象地称为
单失谐回路斜率鉴频器
由于特性曲线的斜坡部分
不完全是直线
或者说线性范围较窄
当输入调频波的频偏较大时
非线性失真就很严重
解决这一问题的方法是用两个
单失谐回路组成的
双失谐回路斜率鉴频器
电路中
假设次级上 下两个回路的
谐振频率分别为ω1和ω2
且满足
由此可画出u1 u2的幅频特性曲线
这样对ωI来说
次级上 下两个调谐回路
均处于对称失谐状态
故该电路由此得名
当输入的调频波的瞬时角频率ω(t)
按照如图所示的规律变化时
对于上失谐回路而言
由于ω1>ωI
显见是利用该回路幅频曲线的
左侧上升沿部分
将等幅调频波变换成调幅-调频波
再经过峰值包络检波器
得到输出电压uo1的波形
这与刚才介绍的单失谐回路斜率
鉴频器的工作原理一致
对于下失谐回路而言
是利用该回路幅频曲线的右侧
下降沿部分
将等幅调频波变换成调幅-调频波
再经过峰值包络检波器
得到输出电压uo2的波形
由于双失谐回路斜率鉴频器的
输出负载为差动连接
所以鉴频器输出电压uo=uo1-uo2
其波形如图所示
假设上下两个包络检波器
的电压传输系数均为kd
双失谐回路斜率鉴频器的
输出电压为
显然uo的幅频特性曲线
由u1和-u2相叠加而得
因此为了分析方便
画出-u2的幅频特性曲线
由该图可以看出
当调频波的频率为ωI时
u1和-u2大小相等 极性相反
正好可以互相抵消
此时uo=0
当调频波的频率大于ωI时
u1和-u2叠加的结果使uo为正值
且在ω1处uo达到最大
当调频波的频率小于ωI时
u1和-u2叠加的结果使uo为负值
且在ω2处uo达到最小
这样便得到了
该鉴频器的鉴频特性曲线
只要回路元件参数配置恰当
两回路幅频特性曲线中的弯曲部分
就可以相互补偿
形成较宽的线性鉴频范围
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