1、 鑒相器是用來比較兩個鑒相器是用來比較兩個同頻輸入電壓同頻輸入電壓 和和 的相位，而輸的相位，而輸出電壓出電壓 是兩個輸入電壓相位差的函數，是兩個輸入電壓相位差的函數， )(1tu)(2tu)(0tu即即)()()(21ttftuo )(tuO當當線性鑒相的情況下，輸出電壓線性鑒相的情況下，輸出電壓 與兩個輸入電壓的瞬時相位差成正比。與兩個輸入電壓的瞬時相位差成正比。 鑒相器鑒相器)()(11ttu )()(22ttu )(tuo 鑒相器可實現鑒相器可實現PM信號的解調，但信號的解調，但也廣泛用于解調也廣泛用于解調FM信號信號，以，以及及鎖相技術及頻率合成技術鎖相技術及頻率合成技術中。如在以后

2、介紹的中。如在以后介紹的相移鑒頻器相移鑒頻器和和正交正交鑒頻器鑒頻器都有具體應用。都有具體應用。 鑒相器的實現方法：鑒相器的實現方法： 乘積型鑒相器乘積型鑒相器 疊加型鑒相器疊加型鑒相器 6.4.3 相位鑒頻器相位鑒頻器 （鑒相器（鑒相器phase detector）)(: )(11tut )(: )(22tut 其中：其中：的瞬時相位。的瞬時相位。的瞬時相位。的瞬時相位。)()()(21ttktuo 即即2)(2cos)2)(cos(212cos)(cos)()()( tttUkUtUttkUtutkutuorsorosrso則相乘器的輸出信號則相乘器的輸出信號 為：為：)(tuo 1 乘積

3、型鑒相器（乘積型鑒相器（product phase detector）下圖為乘積型鑒相器的組成框圖。下圖為乘積型鑒相器的組成框圖。 設：鑒相器輸入設：鑒相器輸入PM信號。信號。 )(cos)(ttUtuoss 即：即：)()(tuktP 而而而另一輸入信號而另一輸入信號 為為的的同頻正交載波同頻正交載波。)(tur)(tus)2cos()( tUtuorr即：即：其中其中k為相乘器的乘積因子。為相乘器的乘積因子。經低通濾波器后，輸出電壓經低通濾波器后，輸出電壓為：為：)(tuo)(sin212)(cos21)(tUkUtUkUtursrso 可見：乘積型鑒相器具有可見：乘積型鑒相器具有正弦形鑒

4、相特性正弦形鑒相特性相乘器相乘器低通濾波器低通濾波器)(tur)(tuo )(tuo-)(tuo)t ( )(tus)()(21)(21)(tuKtukUKUtUkUtuPPrsrso 所以所以 注意：注意：乘積型鑒相器在電路結構上乘積型鑒相器在電路結構上與同步檢波器是相同的，即只要輸與同步檢波器是相同的，即只要輸入調相信號入調相信號 與與 的載波正的載波正交，同步檢波器就變成了乘積型鑒交，同步檢波器就變成了乘積型鑒相器。相器。 )(tus)(tur12| )(| t另外，如果滿足另外，如果滿足 ，則有，則有 。)()(sintt 即輸出電壓即輸出電壓 與與 成線性關系，成線性關系，可實現線性

5、鑒相。可實現線性鑒相。)(tuo)(t )(tuo)(tuo下圖為疊加型鑒相器原理框圖，以下采用平衡型鑒相器為例進行分析：下圖為疊加型鑒相器原理框圖，以下采用平衡型鑒相器為例進行分析： 2疊加型鑒相器（疊加型鑒相器（superposition phase detector）相加器相加器包絡檢波器包絡檢波器相加器相加器相加器相加器 包絡包絡檢波器檢波器 包絡包絡檢波器檢波器相加器相加器)(tur)(tus )(tus )(tur)(1tud)(2tud)(tus設輸入調相波設輸入調相波 為：為：)(sin)(ttUtuoss )()(tuktp )(tus2sin)( tUtuorr而同頻正交載

6、波信號為：而同頻正交載波信號為： )()()()(21tutuututuusdsrd 則：則：利用矢量圖可得合成電壓振幅利用矢量圖可得合成電壓振幅 )(sin2)(sin2222221tUUUUUtUUUUUrsrsdrsrsd )(tus )(tus )(tur)(1tud)(2tud )(tuo)(tus)(1tud)(2tud)(tur)t ( )(tus 如果設包絡檢波器的傳輸系數為如果設包絡檢波器的傳輸系數為Kd1=Kd2=Kd，則兩個包絡檢波器，則兩個包絡檢波器的輸出電壓為：的輸出電壓為： 2211ddoddoUKuUKu（為調相調幅波）（為調相調幅波）)(2121dddoooUU

7、Kuutu 而而rsUU 討論：（討論：（1）當）當)(sin1 )(sin21)(sin2)(121tUUUtUUUtUUUUUUrsrrsrrsrsrd )(sin2)()(sin1 2tUKtutUUUUsdorsrd 同同理理： )(sin2)(sin2222221tUUUUUtUUUUUrsrsdrsrsd 12| )(| t可見：這時的鑒相器具有可見：這時的鑒相器具有正弦鑒相特正弦鑒相特性，其線性鑒相范圍為：性，其線性鑒相范圍為：（2） 時，同理可推出時，同理可推出rsUU )(sin2)(tUKturdo 由討論（由討論（1），（），（2）可以看出）可以看出輸出電壓輸出電壓 的大

8、小取決于振幅小的輸入信號振幅。的大小取決于振幅小的輸入信號振幅。ou（3）當）當 時時rsUU )(sin12)(sin1221tUUtUUsdsd )(sin1)(sin12)(ttUKtusdo 所以：所以： 2sin2cossin12sin2cossin1xxxxxx利用三角函數公式：利用三角函數公式：2)(sin22)(tUKtusdo 所以：所以：12|2)(| t6|)(| t而當而當, 的范圍內，的范圍內，2)t(2)t(sin 所以：所以： ，可實現線性鑒相。，可實現線性鑒相。)(2)(tUKtusdo 波包絡檢波：把波包絡檢波：把AMPM信號中的包絡取出。信號中的包絡取出。當

9、當Us = Ur時，輸出電壓增加時，輸出電壓增加倍，且線性鑒倍，且線性鑒相范圍擴展為相范圍擴展為 。26 小結：平衡式鑒相器的特性：小結：平衡式鑒相器的特性：（1）由兩個工作過程構成）由兩個工作過程構成:Us與與Ur疊加所合成的信號疊加所合成的信號Ud1與與Ud2，實現了，實現了PM AMPM的變換的變換（2）當當UsUr，或，或U rUs時，時，12 輸出電壓輸出電壓Uo (t)的大小決定于小的輸入信號，且的大小決定于小的輸入信號，且線性范圍為線性范圍為uFM 一一 電路結構和基本原理電路結構和基本原理3. 互感耦合相位鑒頻器互感耦合相位鑒頻器 由二個部分組成：由二個部分組成：1,移相網絡：

10、移相網絡：互感為互感為M的初，次級雙調諧耦合的初，次級雙調諧耦合回路組成的移相網絡，回路組成的移相網絡，u1經移相網絡生成經移相網絡生成PM-FM波波u2，并使并使 |U1|=|U2|+ u3 -另外，另外，u1經耦合電容經耦合電容CC在扼流圈在扼流圈LC上產生的電壓上產生的電壓u3=u1，故其等，故其等效電路如右下圖所示。效電路如右下圖所示。VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 242131,RCVDRCVD2 包絡檢波器：包絡檢波器：組成平衡式包絡檢波器。組成平衡式包絡檢波器。兩個檢波器的輸出電壓為：兩個檢波器的輸出電壓為：21ooouuu 1ou ou 2ou+u2-+u

11、1-LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2二二 工作原理分析：工作原理分析：上下檢波器的輸入端高頻電壓為：上下檢波器的輸入端高頻電壓為：如果忽略次級回路對初級回路的影響，如果忽略次級回路對初級回路的影響，則初級回路中流過則初級回路中流過L1的電流的電流 近似為：近似為：1i111111LjuLjrui 而次級回路中產生的感應電動勢而次級回路中產生的感應電動勢1112uLMMijE 當忽略二極管檢波器等效輸入電阻對次級回路的影響時，次當忽略二極管檢波器等效輸入電阻對次級回路的影響時，次級回路電流級回路電流 i2為：為：)1()1(2221122222CLjru

12、LMCLjrEi 所以：次級回路兩端電壓所以：次級回路兩端電壓u2為：為：)1(222211222CLjrCuLMjCjiu VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ouud1ud221121uuud 21221uuud LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2二二 工作原理分析：工作原理分析：討論討論:（1）當輸入）當輸入FM波瞬時頻率波瞬時頻率f 等于調頻波中心頻率等于調頻波中心頻率f o，即，即f= f o時，次級回路諧振。時，次級回路諧振。即：即：0122 CLoo 02201122011290 rCuLMrCuLMju 則有

13、：則有：即有：即有：u2 超前超前u1 相位差相位差/2，由矢量圖，由矢量圖可得：可得：|Ud1|=|Ud2|)1(222211222CLjrCuLMjCjiu 1u221u221u 1du2du若設檢波器的傳輸系數為若設檢波器的傳輸系數為Kd1=Kd2=Kd。 22221111|ddddoddddoUkuKuUkuKu則有：則有：0)(2121 dddoooUUKuuu所以：所以：二二 工作原理分析：工作原理分析：)1(222211222CLjrCuLMjCjiu （2）當瞬時頻率）當瞬時頻率f fo 時，則有時，則有，這時，這時次級回路呈次級回路呈電感性。電感性。01 CL )90(|02

14、21122112 ZCuLMZCuLMju 注意：式中注意：式中 為為次級回路阻抗。次級回路阻抗。)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 為為Z2的相角。的相角。由矢量圖，由矢量圖，u2超前超前u1的相位小于的相位小于/2，且隨且隨0 相相位位差差f221u221u 1u1du2du 所以：所以：|Ud1|Ud2|0|)|(|21 dddoUUKu二二 工作原理分析：工作原理分析：)1(222211222CLjrCuLMjCjiu （3）當）當f fo 時，時， 次級回路呈電容性。次級回路呈電容性。 0C1L22 所以：所以：)90(|022122112 CZuLMCZuLMju其

15、中：其中：)1(2222CLjrZ 222|1|rCLarctg 相相位位差差f可見：可見：u2超前超前u1的相位差大于的相位差大于/2，且且所以有：所以有： |Ud1|Ud2| 0|)|(|21 dddoUUKu221u221u 1u1du2du二二 工作原理分析：工作原理分析：221u221u 1u1du2duf fo221u221u 1u1du2duuoo根據上述分析，相位鑒頻器具有下圖所示的鑒頻特性曲線。根據上述分析，相位鑒頻器具有下圖所示的鑒頻特性曲線。f f oou 互感耦合回路相位鑒頻器中的互感耦合回路相位鑒頻器中的耦合耦合雙回路是一個頻雙回路是一個頻相變換器，它把相變換器，它把

16、FM波波u1(t)變換成變換成PMFM波波u2(t) ，而而FM波波u1(t)與與PMFM波波u2(t)經疊經疊加后變換成兩個加后變換成兩個AMFM波波ud1(t)， ud2(t)經包絡檢波器后即可恢復原調制經包絡檢波器后即可恢復原調制信號，信號， 其過程為：其過程為：)(tuFMAMFMPMFM 檢檢波波疊疊加加耦耦合合雙雙回回路路波波波波波波 相位鑒頻器不具有自限幅作用，為了抑制調頻信號在傳輸過程中形成的相位鑒頻器不具有自限幅作用，為了抑制調頻信號在傳輸過程中形成的寄生干擾調幅的影響，一般需要在接受機中放末級電路中加限幅器，而限寄生干擾調幅的影響，一般需要在接受機中放末級電路中加限幅器，而

17、限幅器要求輸入幅器要求輸入FM信號的電壓幅值較大，約為信號的電壓幅值較大，約為13VPP，這就增加了調頻接，這就增加了調頻接收機中所需的中放和限幅放大器的級數。而收機中所需的中放和限幅放大器的級數。而比例鑒頻器具有自限幅的作用比例鑒頻器具有自限幅的作用，且只要求前級中放提供零點幾伏的且只要求前級中放提供零點幾伏的FM信號電壓就能正常工作，不需要另加信號電壓就能正常工作，不需要另加限幅放大器，這使調頻接收機的電路簡化，限幅放大器，這使調頻接收機的電路簡化，體積可能縮小，降低成本。體積可能縮小，降低成本。 一一 電路結構電路結構6.4.4 比例鑒頻器比例鑒頻器 （ratio discriminat

18、or） 比例鑒頻器與相位鑒頻器比例鑒頻器與相位鑒頻器在電路結構上相差很小，其在電路結構上相差很小，其主要區別在：主要區別在： （1）在兩類鑒頻器中）在兩類鑒頻器中D2的極的極性連接相反性連接相反 （2）在）在A，B端并聯一個端并聯一個大電容大電容C0，C0與（與（R1+R2）組成較大的時間常數（約為組成較大的時間常數（約為0.10.25s）。這樣在檢）。這樣在檢波過程中波過程中A，B兩端電壓基兩端電壓基本不變，等于本不變，等于E o（3）比例鑒頻器輸出電壓不是在比例鑒頻器輸出電壓不是在A，B端，而是在中點端，而是在中點C，D端引出。端引出。 EoCD+u1 - -+u2 - -uFM+ uo-

19、 -LcCoVTVD2VD1C2C1R1R2CcEcC4C3L1L2MRLCLAB 比例鑒頻器在輸入端的頻率比例鑒頻器在輸入端的頻率相位變換電路與和互感相位鑒頻器相位變換電路與和互感相位鑒頻器是相同的，右圖為其等效電路。是相同的，右圖為其等效電路。有：有： 12212122uuuuuudd 022112211290|ZCuLMZCuLMju其中：其中：二二 工作原理工作原理而而)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 如果設兩個二極管檢波器的傳輸系數為如果設兩個二極管檢波器的傳輸系數為Kd1=Kd2=Kd，則兩檢波管，則兩檢波管的輸出電壓為：的輸出電壓為： |2211ddoddoUK

20、uUKu11Roouuu |)|(|21)(212112dddooUUKuu 而比例鑒頻器的輸出電壓：而比例鑒頻器的輸出電壓：+uo1-+uo2-ud1ud2+E o- -+ uo - -+ u1 - -VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo 221u 221u二二 工作原理工作原理11Roouuu |)|(|21)(212112dddooUUKuu 討論：（討論：（1）當）當時，時，0ff 001 cLoo)2(exp22o1122o112 jrCuLMrCuLMju 由矢量圖可得由矢量圖可得|ud1|=|ud2|，即，即Ud1=Ud2 21u2ud1ud2u1-u1Ud1Ud20)(21

21、d1d2do UUKu（2）當）當f fo時，則有時，則有 ，u2與與ul的相位差為的相位差為- -/2- -(t) 01 CL 由矢量圖可得由矢量圖可得|ud2|ud1|，即，即Ud2Ud1 0)(21d1d2do UUKuud1ud2u1-u1Ud1Ud2u221（3）當）當f|ud2|，即，即Ud1Ud2 ud1ud2u1-u121u2Ud1Ud20)(21d1d2do UUKu 由此可見，比例鑒頻器的鑒頻特性曲線如右圖所示，由此可見，比例鑒頻器的鑒頻特性曲線如右圖所示，只要工作在鑒相特性只要工作在鑒相特性的線性鑒相區，就可以還原出原調制信號的線性鑒相區，就可以還原出原調制信號)(tu

22、三三 自限幅原理自限幅原理f=foffouo=0uo 0ffouo 0 比例鑒頻器的輸出電壓比例鑒頻器的輸出電壓uo只取決于輸入只取決于輸入FM波瞬時波瞬時頻率的變化，而與輸入頻率的變化，而與輸入FM幅度變化的大小無關。幅度變化的大小無關。 如果設輸入如果設輸入FM波的瞬時頻率不變，即波的瞬時頻率不變，即 =常量，常量，而由于傳輸過程中的寄生干擾調幅使輸入而由于傳輸過程中的寄生干擾調幅使輸入FM波的幅波的幅度發生變化。則由于度發生變化。則由于f 12121212)(21)(21ooooooooouuuuuuuuu oooooooooooooEuuuuuuEuuuuE 1221211212112

23、12121u2ud1ud2u1-u1Ud1Ud2ud1ud2u1-u1Ud1Ud2u221ud1ud2u1-u121u2Ud1Ud2fuof ofm- -fmf(t)可見，可見， 幾幾乎乎不不變變不不變變波波振振幅幅當當ooooodduuuuuuuFM 212121另外，當輸入另外，當輸入FM波的瞬時頻率變化時，即有：波的瞬時頻率變化時，即有： odduuuf21| 一一 電路組成框圖電路組成框圖 /2移相移相相乘器相乘器 低通低通濾波器濾波器電路由電路由移相器移相器，相乘器相乘器和和低通濾波器低通濾波器三部分組成三部分組成)(tuFM)(tur)(tuo)(tuo 輸入信號輸入信號一般來自調

24、頻接一般來自調頻接收機中放限幅器電路（中頻載波為收機中放限幅器電路（中頻載波為6.5MHZ或或10.7MHZ）的中頻）的中頻FM信號，信號，參考信號參考信號 和和 同步正交，即同步正交，即 與與 在載頻上有在載頻上有/2的固定相位差。的固定相位差。 )(tuFM)(tuFM)(tur)(tuFM)(tur二二 正交鑒頻器的性能分析正交鑒頻器的性能分析sincos)(tmtUtufoFM 而經而經 /2移相后的移相后的 信號，對載頻有固定信號，對載頻有固定/2相移，但對各相移，但對各邊頻分量（邊頻分量（）則產生相位遲延）則產生相位遲延，即，即 )(tur no 6.4.5 移相乘積鑒頻器移相乘積

25、鑒頻器設輸入設輸入FM波波 為單一頻率調制的信號，即為單一頻率調制的信號，即)(tuFM)(sinsin)(sin2cos)( tmtUtmtUtuforforr 所以：相乘器的輸出電壓所以：相乘器的輸出電壓 為：為：)(tuo sin)(sin2sin21)sin)(sinsin21sincos)(sinsin)()(tmtmtkUUttmkUUtmttmtkUUtukutufforfrfoforrFMo 經低通濾波器后，濾除經低通濾波器后，濾除 分量，并由三角函數公式：分量，并由三角函數公式： o 22cos2sin2sinsinyxyxyx )21cos(2sin2sin21 tmkUU

26、ufro所以有：所以有： 又因為又因為 通常通常 ，所以，所以1 22sin ) 1( ,)2(cos21)2(cos21)21(cossin21 ffrfromtkUtmkUUtmkUUu 可見，可見，正交鑒頻器的輸出電壓正交鑒頻器的輸出電壓Uo就是原調制信號電壓，只是增加了一個就是原調制信號電壓，只是增加了一個附加的固定相移（附加的固定相移（）/2，這是通過線性網絡傳輸而形成的時間延遲。，這是通過線性網絡傳輸而形成的時間延遲。 正交鑒頻器的核心是相乘器，便于集成化，在集成電路調頻接收機中，正交鑒頻器的核心是相乘器，便于集成化，在集成電路調頻接收機中，調頻信號的解調常采用正交鑒頻器。調頻信號

27、的解調常采用正交鑒頻器。 一一 調頻制中的噪聲調頻制中的噪聲以上各種調頻信號解調的原理分析中，都沒有考慮到噪聲的干擾，以上各種調頻信號解調的原理分析中，都沒有考慮到噪聲的干擾，實際實際上，信道內存在著的干擾和噪聲是不可避免的，與有用信號一起加到解調器上，信道內存在著的干擾和噪聲是不可避免的，與有用信號一起加到解調器，使解調器輸出除了有用信號外，必然伴有干擾和噪聲，使解調器輸出除了有用信號外，必然伴有干擾和噪聲，這將影響信號的傳這將影響信號的傳輸質量，輸質量，在嚴重情況下，當輸出信噪比較小時，有用信號甚至會淹沒在干擾在嚴重情況下，當輸出信噪比較小時，有用信號甚至會淹沒在干擾和噪聲中，和噪聲中，因

28、此要求各種解調方式應具有優良的抗噪聲性能。因此要求各種解調方式應具有優良的抗噪聲性能。解調器解調器低通濾波器低通濾波器輸出輸出 信號信號+噪聲噪聲+干擾干擾)()(tutunFM解調器抗噪聲的能力通常用解調器的輸出信噪比來度量：解調器抗噪聲的能力通常用解調器的輸出信噪比來度量： 輸出信噪比輸出信噪比=輸出信號功率輸出信號功率PSO/ 輸出噪聲平均功率輸出噪聲平均功率P n o由于在實際信號中存在著各種形式的干擾和噪聲，是十分復雜的由于在實際信號中存在著各種形式的干擾和噪聲，是十分復雜的，而調制信號的解調本身是一個非線性的過程，使分析和計算復，而調制信號的解調本身是一個非線性的過程，使分析和計算

29、復雜化，本課程在此只引用有關結論。雜化，本課程在此只引用有關結論。 6.5 調頻制的抗干擾性及特殊電路調頻制的抗干擾性及特殊電路 BFMBFM /2P n oPs o如圖所示，如圖所示，如果輸入鑒頻器的噪聲功率譜密如果輸入鑒頻器的噪聲功率譜密度為均勻分布的白噪聲，那么經鑒頻器輸出度為均勻分布的白噪聲，那么經鑒頻器輸出的噪聲功率譜密度將隨調制頻率的增加而呈的噪聲功率譜密度將隨調制頻率的增加而呈平方律增加。平方律增加。 在調頻廣播中傳送的語音信號的能量大部分在調頻廣播中傳送的語音信號的能量大部分集中在低頻端，而在集中在低頻端，而在調制信號高頻端信號功調制信號高頻端信號功率譜最小，相反鑒頻器輸出的噪

30、聲功率譜密率譜最小，相反鑒頻器輸出的噪聲功率譜密度卻在調制信號的高頻端最大，這就使度卻在調制信號的高頻端最大，這就使得鑒得鑒頻器輸出的調制信號高頻端的輸出信噪比嚴頻器輸出的調制信號高頻端的輸出信噪比嚴重惡化，為改善鑒頻器在調制信號高頻端的重惡化，為改善鑒頻器在調制信號高頻端的輸出信噪比，輸出信噪比，可以人為的在調頻發送端提升可以人為的在調頻發送端提升調制信號調制信號中的高頻分量，即這就是在中的高頻分量，即這就是在調頻發射中接入預加重網絡的原因。調頻發射中接入預加重網絡的原因。)(tu 2鑒頻器的輸出信噪比與輸入信噪比之間的關系鑒頻器的輸出信噪比與輸入信噪比之間的關系理論上可以推出理論上可以推出

31、： )PP)(1m(m3PPnisif2fnoso 1鑒頻器輸出的噪聲功率譜密度鑒頻器輸出的噪聲功率譜密度Pn if o鑒相器的鑒相器的噪聲制度增益噪聲制度增益： )1(32 ffnisinosoFMmmPPPPG 由上式可以看出，隨調制指數由上式可以看出，隨調制指數m f的增加，噪聲制度增益將急劇增加，的增加，噪聲制度增益將急劇增加，即在相同輸入信噪比的情況下，輸出信噪比增大，系統的抗干擾能力增大，即在相同輸入信噪比的情況下，輸出信噪比增大，系統的抗干擾能力增大，但同時但同時BFM=2（mf+1）F max也增加，這表明也增加，這表明調頻系統抗干擾性能的改善，調頻系統抗干擾性能的改善，是以增

32、加是以增加FM信號的傳輸帶寬為代價的。信號的傳輸帶寬為代價的。 即當即當 FMnosofnisiBPPmPP抗抗干干擾擾能能力力常常量量如如果果 以上的討論是在輸入信噪比較大的情況下進行的，以上的討論是在輸入信噪比較大的情況下進行的，當輸入信噪比較低，當輸入信噪比較低，而小于一定的門限數值時，鑒頻器的輸出信噪比將急劇惡化，有用信號甚至而小于一定的門限數值時，鑒頻器的輸出信噪比將急劇惡化，有用信號甚至完全淹沒在噪聲中，而無法正常接收，這種現象叫做鑒頻器的門限效應。完全淹沒在噪聲中，而無法正常接收，這種現象叫做鑒頻器的門限效應。為了建立調頻信號解調時門限效應的概念，設鑒頻器輸入未加調制的載為了建立

33、調頻信號解調時門限效應的概念，設鑒頻器輸入未加調制的載波信號，如果改變載頻信號的振幅，則相當于改變鑒頻器輸入端的信噪比波信號，如果改變載頻信號的振幅，則相當于改變鑒頻器輸入端的信噪比二二 調頻信號解調的門限效應調頻信號解調的門限效應（1）當）當UFM輸入大時，即輸入大時，即Ps i /P n i 較大較大設設uFM=UFMcos（ ） to 噪聲：噪聲：)(cos)()(0tttUtunnn 其中其中 表示隨機變化的噪聲幅度，而表示隨機變化的噪聲幅度，而 表示在表示在02范圍內隨機變化范圍內隨機變化的噪聲相位，的噪聲相位，且且)(tUn)(tn )(tUUnFM u(t)vFM)t (n un

34、(t)t (n un(t)t(n un(t) t (n )()()(tututunFM 由矢量圖可以看出，由矢量圖可以看出，合成矢量的幅度合成矢量的幅度 和相位和相位 變化不大，變化不大，)(tu)(t 即合成矢量是一個調幅即合成矢量是一個調幅,調角的信號，調角的信號，且且 的變化的變化 不會造成瞬不會造成瞬時頻率的突變，故對瞬時頻率變化能作出響應的鑒頻器的輸出為小起伏的時頻率的突變，故對瞬時頻率變化能作出響應的鑒頻器的輸出為小起伏的噪聲信號。噪聲信號。 )(t dt)t( 即即，輸入信噪比較小的情況下。合成矢量的端點軌跡如下圖，輸入信噪比較小的情況下。合成矢量的端點軌跡如下圖所示，合成矢量的

35、相位所示，合成矢量的相位 可以圍繞原點在可以圍繞原點在02范圍內劇烈變化，由于范圍內劇烈變化，由于瞬時頻率瞬時頻率 )(tUUnFM )t ( dttd)( 所以當所以當 由由0到到2突變時，會產生正脈突變時，會產生正脈沖瞬時頻率變化沖瞬時頻率變化,而當而當 由由2到到0突變時，突變時，會產生負脈沖瞬時頻率變化，會產生負脈沖瞬時頻率變化，)(t )(t (3) 當當UFM輸入較小時，輸入較小時，)(t uFMun unun鑒頻器對此正負瞬時頻率脈沖的響應就是正鑒頻器對此正負瞬時頻率脈沖的響應就是正負脈沖噪聲，負脈沖噪聲，由此產生嘯叫聲，使輸出信噪由此產生嘯叫聲，使輸出信噪比急劇下降，這就是調頻

36、接收門限效應現象比急劇下降，這就是調頻接收門限效應現象的物理解釋。的物理解釋。)t ( dt)t (d 2 由上分析可知：由上分析可知：當輸入信噪比低于門限值時，當輸入信噪比低于門限值時，調頻解調的抗噪聲性能嚴重惡化，并不比調幅解調頻解調的抗噪聲性能嚴重惡化，并不比調幅解調有多少優越性，只有在門限值以上工作的調頻調有多少優越性，只有在門限值以上工作的調頻解調器才有優良的抗噪聲性能。解調器才有優良的抗噪聲性能。一般鑒頻器的門限值與一般鑒頻器的門限值與m f有關，當有關，當m f 大時大時門限值也較大，但在不同的門限值也較大，但在不同的m f下，門限值變化下，門限值變化范圍不大，大約在范圍不大，大

37、約在811dB范圍內變化，范圍內變化，所以一般認為鑒頻器的門限值約為所以一般認為鑒頻器的門限值約為10dB左右。左右。 鑒頻器輸出噪聲功率隨調制頻率鑒頻器輸出噪聲功率隨調制頻率F的升高按拋物線規律增加，但各種的升高按拋物線規律增加，但各種消息信號（語音，音樂）它們的能量都集中在低頻端，在高頻端功率譜密消息信號（語音，音樂）它們的能量都集中在低頻端，在高頻端功率譜密度隨頻率的增高而下降。度隨頻率的增高而下降。 三三 預加重電路與去加重電路預加重電路與去加重電路因此，在調制頻率的高頻端輸出信噪比明顯下降，這對調制信號的接收因此，在調制頻率的高頻端輸出信噪比明顯下降，這對調制信號的接收是不利的，為了

38、進一步改善調頻器的輸出信噪比，針對調頻制的特點，是不利的，為了進一步改善調頻器的輸出信噪比，針對調頻制的特點，調制信號高頻端的信噪比采用調制信號高頻端的信噪比采用加重技術。加重技術。加重技術包括：加重技術包括：預加重：預加重：在發射端利用預加重網絡對調制信號頻譜中的高頻成份振幅進在發射端利用預加重網絡對調制信號頻譜中的高頻成份振幅進行人為提升。行人為提升。 去加重：在接收端利用去加重網絡，把調制信號高頻端人為提升的信去加重：在接收端利用去加重網絡，把調制信號高頻端人為提升的信號振幅降下來，使調制信號中，高，低頻各頻率分量的振幅保持原來的比號振幅降下來，使調制信號中，高，低頻各頻率分量的振幅保持

39、原來的比例關系，避免解調后信號的失真。例關系，避免解調后信號的失真。 采用預加重和去加重技術后，采用預加重和去加重技術后，即保證了鑒頻器在調制頻率的高，低頻端即保證了鑒頻器在調制頻率的高，低頻端都具有較高的輸出信噪比，又避免了采用預加重后造成解調信號失真。都具有較高的輸出信噪比，又避免了采用預加重后造成解調信號失真。 由于鑒頻器輸出噪聲功率譜密度是隨調制頻率由于鑒頻器輸出噪聲功率譜密度是隨調制頻率F按拋物線（平方律）規律按拋物線（平方律）規律上升，于是要求發送端的預加重網絡也應使信號功率隨調制信號頻率上升，于是要求發送端的預加重網絡也應使信號功率隨調制信號頻率F按按拋物線規律上升，即要求預加重網絡的傳輸函數應拋物線規律上升，即要求預加重網絡的傳輸函數應 滿足：滿足：22)(| )j(H| | )j(H|1預加重網絡預加重網絡這對應于一個微分電路。所以這對應于一個微分電路。所以預加重網絡的傳預加重網絡的傳輸