知识点：调频和鉴频电路

一年一度的电子竞赛将至，有准备通信的童鞋在私下询问有关问题，这里发篇推文，把调频调相及其解调的知识点给大家梳理一下，并给出若干实用电路：

一、什么是调制

对任意一高频信号，有三种参数变化，分别是高频波的幅度、频率、相位：

其中调频和调相统称为调角

2、角度调制的基本特性

调频FM:

考虑单音调制时，有：

调相PM:

单音调制时：

FM与PM波形对比

1. 相同点

均是等幅波；

最大频偏都等于调制指数乘以调制频率；

带宽都为

，m<<1为窄带调制，带宽为

，m>>1为宽调制，带宽为

，

1. 不同点

FM:

最大频偏和调制频率无关，是相对固定的，频带利用率比调相高，这也是调频比调相更常用的原因。

PM：

最大频偏和调制频率有关，频率越低，频偏越小，频带利用率不高

调角本质上是一种频谱的非线性搬移，调制后各频率分量的平均功率之和等于原载波功率，调制指数m不同，载波功率在不同频率分量上的分配不同。

1. 调频波的实现方法

2. 直接调频

常用的有变容二极管直接调频等:

变容管全部接入振荡回路(理想直接调频)

可见实现理想直接调频的条件：n=2

最大缺点：中心频率不稳定

为克服其缺点，引入了变容二极管部分接入直接调频，前述推文有提过，同学们可以翻阅查询。

串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度

实际n≠2，应取n＞2 ，通过电容串并后使n↓≈2 ，即可

实现近似理想的调频。

变容二级管直接调频电路举例：

电路一：

电路二：

电路三：晶体直接调频电路，可以稳定中心频率，一般用于窄带调制

电路四：详解以前推文，其结构类似电路二，只是引出输出端不同

1. 间接调频

常用矢量法(相移小于pi/12)、移相法(相移小于pi/6),时延法(相移小于0.8*pi)，其实就是调相，我们前述推文还介绍过FPGA实现的脉冲调相设计。

若用

    信号实现调相，实际上就是对

   而言是实现调频，则称为间接调频。

变容二级管调相电路：

单级变容二级管调相

其等效电路如下：

调相电路特点：

载波信号由外电路晶振提供，中心频率稳定；

Cj是移相网络元件，Cj受调制信号控制；

变容二级管的间接调频，还需要对调制信号积分：

RC积分网络

要求

电路举例：

三级的变容二极管间接调频：

若R3C3构成积分网络，由调相变成了间接调频

由三级单级变容管间接调频级连起来

三、  调频波的解调

常见的方法是把调频波先变化成调频-调幅波或调相-调幅波，让信号输出幅度随频率变化，这个很容易，各种电抗元件的网络的阻抗特性都是随频率变化的，主要难度是线性变化，然后再幅度检波：

波形的变化方法：

幅频变换网络

用线性幅频网络实现鉴频(为斜率鉴频)

线性移相网络

用移相网络实现鉴频(为相位鉴频),相位鉴频是由移相网络和相位检波构成的

相位检波（鉴相）:叠加型鉴相,乘积型鉴相

叠加型鉴相的基本原理如下：

乘积型：

非线性变换网络

这种非线性变换网络，是非常有效的，比如脉冲数字鉴频器：

下图是脉冲数字鉴频器的仿真设计截图，可见脉冲数字鉴频器的效果非常好，而且几乎不需要什么电路调整

鉴频器举例

单失谐回路斜率鉴频器：

工作原理：

是失谐在LC回路幅频特性 上升沿或下降沿线性段的中点

双失谐回路斜率鉴频器：

工作原理：

L1C1， L1C1的Q值是相同的

包络检波器上下对称

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