5.3 调频波解调电路
1．概念：
调频波的解调,频率检波，简称 鉴频 。
调相波的解调,相位检波，简称 鉴相 。
2．作用,从已调波中检出反映在频率或相位变化
上的调制信号。
鉴频鉴相采用的方法不尽相同，本章重点讨论调
频波的解调 ——鉴频 。
3．特点：
限幅与鉴频一般连用 ——统称 限幅鉴频器 。
在调频接收机中，因多种原因 (如频率特性不均、
干扰等 )会导致调频信号振幅发生变化。鉴频时，上述
寄生调幅会反映在输出解调电压上，产生解调失真。解
决办法 ——在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证
加到鉴频器上的调频电压是等幅的。
5.3.1 限幅鉴频实现方法概述
一、鉴频电路性能要求
1．鉴频电路的功能
将输入调频信号的瞬时频率 f 变换为相应解调输
出电压 vO
2．鉴频特性
描述 vO 随瞬时频偏 (f - fc)的
变化特性,如图 。
3．鉴频跨导
鉴频特性原点处的斜率
c
)( c
O
D
ffff
vS
?-?
??
单位 V/Hz。
SD 越大，鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调
电压的能力越强。
4．对鉴频电路性能要求
(1) 通频带大于调制信号的最高频率 ?max。在传
输视频信号时，还必须满足相位失真和瞬变失真的要
求。
(2) 大的鉴频跨导 SD
(3) 满足线性和非线性失真的要求。
二、鉴频的实现方法
1．利用反馈环路 (例如锁相环 )实现鉴频。 (第 5 章，
不作介绍 )
2．利用波形变换 ——将输入的调频信号进行特
定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变
化的平均分量。再通过低通滤波器输出所需的解调电
压。
这类鉴频器可由 三种方法 实现。
(1) 斜率鉴频器
① 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网
络，使输出调频波的 振幅 按照瞬时频率的规律变化
② 通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。
(2) 相位鉴频器
① 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网
络，使输出调频波的 附加相移 按照瞬时频率的规律变
化 。
② 相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行
比较，检出反映附加相移变化的解调电压。
以上均涉及线性网络对输入调频信号的响应特性，
将在三中讨论
② 通过 LP 输出反映平均分量变化的解调电压 (该
等宽脉冲序列含有反映瞬时频率变化的平均分量 )。
(3) 脉冲计数式鉴频器
① 将输入调频波通过一非线性变换网络变成 调频
等宽脉冲序列 。
调频电压 → 限幅器 → 调频方波 → 微分电路 → 微分脉冲
→ 脉冲形成电路 → 调频方波 → 低通滤波器 → 解调电压
三、调频信号通过线性网络的响应
在讨论鉴频器工作原理和进行性能分析时，必然
涉及调频波通过线性网络的分析。由于调频波是非简
谐波，由众多频率分量组成，因此讨论调频波通过线
性网络的分析十分困难。
根据线性系统理论，若已知线性网络的频率特性
为
)A(j)e()j( ???? AA ?
令,F 1(j?)= F [v1(t)],F 2(j?)= F [v2(t)](对 v1, v2
的付氏变换 ),F–1——反付氏变换 。
当线性网络输入端作用着调频信号 v1(t) 时，它的
输出 v2(t) 响应为
v2(t) = F-1 [F 2(j?)] = F -1 [F 1(j?)A(j?)] (5-3-5)
一般情况下，上述分析是十分困难的，而要给出
一个满足要求的线性网络就更困难。只有在个别理想
情况下才能方便求解，并得出所需结果。
1．等幅调频波通过理想微分网络的响应特性 ——
变成 幅度按调制规律变化的调频波
一个理想的微分网络，其频率特性 A(j?) = jA0?，
即有线性的幅频特性和恒值的相频特性：
??
?
?
?
??
??
0
2
π
)(
0)(
A
0
???
??? AA
它的输出响应 (由 5-3-5)为
v2(t) = F-1 [F 1(j?)A(j?)]
= F -1 [jA0?F1(j?)]
利用付里叶变换的微分特性
)j(j]d )(d[ 11 ?? Ft tv ? F
得
t
tvAtv
d
)(d)( 1
02 ?
当 v1 = V1mcos(?ct + Mfsin?t) 时 (Mf= ??m/?)
v2(t) = -A0Vlm(?c +??mcos?t)?sin(?ct + Mfsin?t) (5-3-8)
)c o s( mc1m02m ΩtVAV ?? ???
此式表明，经过理想微分网络以后,等幅调频波
变成了 幅度按调制规律变化的调频波,信号的瞬时 频
率变化 不失真地反映在输出调频信号的 振幅 V2m 上，
通过包络检波器就可以得所需的解调电压。因此，理
论上斜率鉴频器用下述模型来实现。
2．等幅调频波通过理想时延网络的响应特性 —
—变为幅度按调制规律变化的调频波
一理想时延网络，频率特性，即幅频特性恒值，
相频特性线性
根据付里叶变换的时延特性
0j101 e)j()]([ ???? -?- FtvF
求得输出响应为
)(
]e)j([)(
010
j
10
1
2
0
?
? ??
-?
? --
tvA
FAtv F
当 v1(t) = Vlmcos(?ct + Mfsin?t) 时，
)](s i n)(c o s [)( 0f0c1m02 ??? -?-? tΩMtVAtv
其中
sin?(t-?0)= sin?tcos??0- cos?tsin??0
若 ??0≤ ?/12，则 cos??0 ? 1,sin??0 ???0,v2(t)
便可近似表示为
v2(t) ? A0Vlmcos[(?ct + Mfsin?t) - Mf??0cos?t -?c?0]
上式表明，通过理想时延网络，当 ??0 ≤ ?/12 时，
输出调频波中附加相移为
?? = -?c?0 - Mf??0 cos?t = -?c?0 -??m?0 cos?t
其中,?c?0 为恒定相移,??m?0 cos?t 反映了输入调频
波的瞬时频率变化 。因而理论上，相位鉴频器可用下面
的模型实现。
3．准静态条件下的响应特性
(1) 准静态条件：网络的瞬变过程速率远高于输入
调频信号的瞬时频率变化速率。
(2) 准静态条件下的响应特性：在准静态条件下，
网络对输入调频波的响应近似为网络对频率变化的正
弦波的稳态响应。
对于瞬时角频率为 ?(t) 的输入调频信号，可方便
地写出它在网络输出端的响应为
)()j()( 1)(2 tvAtv t??? ??
若 ?(t) = ?c + ??mcos?t，即 v1(t) ? Vlmcos(?ct + Mfsin?t)，
则
)]c os(
s i nc os [)c os(
])(s i nc os [)()(
mcA
fcmc1m
)(Afc)(1m2
Ωt
ΩtMtΩtAV
ΩtMtAVtv tt
???
???
???? ????
???
????
??? ??
上式说明，只要网络满足准静态条件，其输出响应
就是一个振幅和相位随 ?(t) 变化的调频波。
(3) 网络满足准静态的条件：若网络的 3dB带宽为
BW0.7，输入调频波的最大角频偏和调制的频率分别为
??m和 ?，则当 时 (或
2 7.0m BWΩ ??? ? f7.0 / MBWΩ ??
或 时 )，网络就可满足准静态条件。
许多网络满足此条件。
7.0fm BWM??? ?
四、振幅限幅器
作用：将具有寄生调幅的调频信号 vS(t) 变换为等
幅的调频信号。
典型电路：三极管振幅限幅器、差分对振幅限幅
器。
1．三极管振幅限幅器
(1) 特性：丙类谐振放大器的放大特性
(2) 电路：工作在过压状态的谐振功率放大器
2．差分对振幅限幅器
(1) 电路
(2) 原理
输入 vS 较大,iC 上下削平，后接谐振回路
5.3.2 斜率鉴频器
1．概念：
调频波的解调,频率检波，简称 鉴频 。
调相波的解调,相位检波，简称 鉴相 。
2．作用,从已调波中检出反映在频率或相位变化
上的调制信号。
鉴频鉴相采用的方法不尽相同，本章重点讨论调
频波的解调 ——鉴频 。
3．特点：
限幅与鉴频一般连用 ——统称 限幅鉴频器 。
在调频接收机中，因多种原因 (如频率特性不均、
干扰等 )会导致调频信号振幅发生变化。鉴频时，上述
寄生调幅会反映在输出解调电压上，产生解调失真。解
决办法 ——在鉴频前加一限幅器以消除寄生调幅，保证
加到鉴频器上的调频电压是等幅的。
5.3.1 限幅鉴频实现方法概述
一、鉴频电路性能要求
1．鉴频电路的功能
将输入调频信号的瞬时频率 f 变换为相应解调输
出电压 vO
2．鉴频特性
描述 vO 随瞬时频偏 (f - fc)的
变化特性,如图 。
3．鉴频跨导
鉴频特性原点处的斜率
c
)( c
O
D
ffff
vS
?-?
??
单位 V/Hz。
SD 越大，鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调
电压的能力越强。
4．对鉴频电路性能要求
(1) 通频带大于调制信号的最高频率 ?max。在传
输视频信号时，还必须满足相位失真和瞬变失真的要
求。
(2) 大的鉴频跨导 SD
(3) 满足线性和非线性失真的要求。
二、鉴频的实现方法
1．利用反馈环路 (例如锁相环 )实现鉴频。 (第 5 章，
不作介绍 )
2．利用波形变换 ——将输入的调频信号进行特
定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变
化的平均分量。再通过低通滤波器输出所需的解调电
压。
这类鉴频器可由 三种方法 实现。
(1) 斜率鉴频器
① 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网
络，使输出调频波的 振幅 按照瞬时频率的规律变化
② 通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。
(2) 相位鉴频器
① 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网
络，使输出调频波的 附加相移 按照瞬时频率的规律变
化 。
② 相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行
比较，检出反映附加相移变化的解调电压。
以上均涉及线性网络对输入调频信号的响应特性，
将在三中讨论
② 通过 LP 输出反映平均分量变化的解调电压 (该
等宽脉冲序列含有反映瞬时频率变化的平均分量 )。
(3) 脉冲计数式鉴频器
① 将输入调频波通过一非线性变换网络变成 调频
等宽脉冲序列 。
调频电压 → 限幅器 → 调频方波 → 微分电路 → 微分脉冲
→ 脉冲形成电路 → 调频方波 → 低通滤波器 → 解调电压
三、调频信号通过线性网络的响应
在讨论鉴频器工作原理和进行性能分析时，必然
涉及调频波通过线性网络的分析。由于调频波是非简
谐波，由众多频率分量组成，因此讨论调频波通过线
性网络的分析十分困难。
根据线性系统理论，若已知线性网络的频率特性
为
)A(j)e()j( ???? AA ?
令,F 1(j?)= F [v1(t)],F 2(j?)= F [v2(t)](对 v1, v2
的付氏变换 ),F–1——反付氏变换 。
当线性网络输入端作用着调频信号 v1(t) 时，它的
输出 v2(t) 响应为
v2(t) = F-1 [F 2(j?)] = F -1 [F 1(j?)A(j?)] (5-3-5)
一般情况下，上述分析是十分困难的，而要给出
一个满足要求的线性网络就更困难。只有在个别理想
情况下才能方便求解，并得出所需结果。
1．等幅调频波通过理想微分网络的响应特性 ——
变成 幅度按调制规律变化的调频波
一个理想的微分网络，其频率特性 A(j?) = jA0?，
即有线性的幅频特性和恒值的相频特性：
??
?
?
?
??
??
0
2
π
)(
0)(
A
0
???
??? AA
它的输出响应 (由 5-3-5)为
v2(t) = F-1 [F 1(j?)A(j?)]
= F -1 [jA0?F1(j?)]
利用付里叶变换的微分特性
)j(j]d )(d[ 11 ?? Ft tv ? F
得
t
tvAtv
d
)(d)( 1
02 ?
当 v1 = V1mcos(?ct + Mfsin?t) 时 (Mf= ??m/?)
v2(t) = -A0Vlm(?c +??mcos?t)?sin(?ct + Mfsin?t) (5-3-8)
)c o s( mc1m02m ΩtVAV ?? ???
此式表明，经过理想微分网络以后,等幅调频波
变成了 幅度按调制规律变化的调频波,信号的瞬时 频
率变化 不失真地反映在输出调频信号的 振幅 V2m 上，
通过包络检波器就可以得所需的解调电压。因此，理
论上斜率鉴频器用下述模型来实现。
2．等幅调频波通过理想时延网络的响应特性 —
—变为幅度按调制规律变化的调频波
一理想时延网络，频率特性，即幅频特性恒值，
相频特性线性
根据付里叶变换的时延特性
0j101 e)j()]([ ???? -?- FtvF
求得输出响应为
)(
]e)j([)(
010
j
10
1
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0
?
? ??
-?
? --
tvA
FAtv F
当 v1(t) = Vlmcos(?ct + Mfsin?t) 时，
)](s i n)(c o s [)( 0f0c1m02 ??? -?-? tΩMtVAtv
其中
sin?(t-?0)= sin?tcos??0- cos?tsin??0
若 ??0≤ ?/12，则 cos??0 ? 1,sin??0 ???0,v2(t)
便可近似表示为
v2(t) ? A0Vlmcos[(?ct + Mfsin?t) - Mf??0cos?t -?c?0]
上式表明，通过理想时延网络，当 ??0 ≤ ?/12 时，
输出调频波中附加相移为
?? = -?c?0 - Mf??0 cos?t = -?c?0 -??m?0 cos?t
其中,?c?0 为恒定相移,??m?0 cos?t 反映了输入调频
波的瞬时频率变化 。因而理论上，相位鉴频器可用下面
的模型实现。
3．准静态条件下的响应特性
(1) 准静态条件：网络的瞬变过程速率远高于输入
调频信号的瞬时频率变化速率。
(2) 准静态条件下的响应特性：在准静态条件下，
网络对输入调频波的响应近似为网络对频率变化的正
弦波的稳态响应。
对于瞬时角频率为 ?(t) 的输入调频信号，可方便
地写出它在网络输出端的响应为
)()j()( 1)(2 tvAtv t??? ??
若 ?(t) = ?c + ??mcos?t，即 v1(t) ? Vlmcos(?ct + Mfsin?t)，
则
)]c os(
s i nc os [)c os(
])(s i nc os [)()(
mcA
fcmc1m
)(Afc)(1m2
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ΩtMtAVtv tt
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???
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???
????
??? ??
上式说明，只要网络满足准静态条件，其输出响应
就是一个振幅和相位随 ?(t) 变化的调频波。
(3) 网络满足准静态的条件：若网络的 3dB带宽为
BW0.7，输入调频波的最大角频偏和调制的频率分别为
??m和 ?，则当 时 (或
2 7.0m BWΩ ??? ? f7.0 / MBWΩ ??
或 时 )，网络就可满足准静态条件。
许多网络满足此条件。
7.0fm BWM??? ?
四、振幅限幅器
作用：将具有寄生调幅的调频信号 vS(t) 变换为等
幅的调频信号。
典型电路：三极管振幅限幅器、差分对振幅限幅
器。
1．三极管振幅限幅器
(1) 特性：丙类谐振放大器的放大特性
(2) 电路：工作在过压状态的谐振功率放大器
2．差分对振幅限幅器
(1) 电路
(2) 原理
输入 vS 较大,iC 上下削平，后接谐振回路
5.3.2 斜率鉴频器
