第20讲高频相位鉴频电路等-课件

请四班、五班第五批同学:实现叠加型相位鉴频电路仿真请一班、二班第六批同学:实现比例鉴频电路仿真请三班、四班第六批同学:实现乘积型相位鉴频电路仿真技术指标要求针对FM信号实现鉴频1.载波频率1MHz2.频偏40KHz3.调制信号频率4KHz1鉴相器是用来比较两个同频输入电压u1(t)和u2(t)的相位，而输出电压u0(t)是两个输入电压相位差的函数，

即当线性鉴相的情况下:鉴相器鉴相器可实现PM信号的解调，但也广泛用于解调FM信号，以及锁相技术及频率合成技术中。鉴相器的实现方法：乘积型鉴相器叠加型鉴相器2相加器相加器包络检波器包络检波器相加器叠加型鉴相器

相加器包络检波器1)叠加型相位鉴频法平衡叠加型鉴相器

3设输入调相波us(t)为： 而同频正交载波信号为：则：利用矢量图可得合成电压振幅参考叠加型同步检波：P181，图6-49思考：为什么同步鉴频需要正交信号？4如果设包络检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd，则两个包络检波器的输出电压为：为调相调幅波而讨论：（1）当可见：这时的鉴相器具有正弦鉴相特性，其线性鉴相范围为：5（2） 时，同理可推出由讨论（1），（2）可以看出输出电压 的大小取决于振幅小的输入信号振幅。（3）当 时所以：利用三角函数公式：所以：而当 , 的范围内，所以： ，可实现线性鉴相。6分析C0和L3不能开路也不能短路的原因互感耦合相位鉴频器叠加型相位鉴频电路旧版：第7.5.1章节7uFM

一电路结构和基本原理

1.移相网络：互感为M的初，次级双调谐耦合回路组成的移相网络。FM波

u1经移相网络生成FM-PM波u2，并使|U1|=|U2|+u3

-VD1C3R1C4R2VD22.平衡式鉴相器：两个检波器的输出电压为：+u2-+u1-L3C2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTC0ML2L1ud1ud2上下检波器的输入端高频电压为：8移相分析

I1次级回路中产生的感应电动势:次级回路电流i2为：次级回路两端电压u2为：9讨论:（1）当输入FM波瞬时频率f等于调频波中心频率f

o，即f=f

o时，次级回路谐振。即：则有：即有：u2超前u1相位差π/2，由矢量图可得：|Ud1|=|Ud2|若设检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd。则有：所以：10（2）当瞬时频率f>fo时，则有 ，这时次级回路呈电感性。注意：式中 为次级回路串联阻抗。为Z2的相角。由矢量图，u2超前u1的相位小于π/2，且随所以：|Ud1|>|Ud2|11（3）当f<fo时， 次级回路呈电容性。

所以：其中：可见：u2超前u1的相位差大于π/2，且所以有：|Ud1|<|Ud2|12总结f<fof=f

of>fouo<ouo=ouo>o鉴频特性曲线：ffo互感耦合回路相位鉴频器其过程为：13实际鉴频特性曲线分析鉴频曲线出现各种不同情况的原因14

相位鉴频器不具有自限幅作用。为了抑制调频信号在传输过程中形成的寄生干扰调幅的影响，一般需要在接收机中放末级电路中加限幅器，而限幅器要求输入FM信号的电压幅值较大，约为1—3VPP，这就增加了调频接收机中所需的中放和限幅放大器的级数。而比例鉴频器具有自限幅的作用，且只要求前级中放提供零点几伏的FM信号电压就能正常工作，不需要另加限幅放大器，这使调频接收机的电路简化，体积可能缩小，降低成本。比例鉴频器（ratiodiscriminator）旧版：第7.5.2章节15

1.电路结构比例鉴频器与相位鉴频器在电路结构上相差很小，其主要区别在：

（1）在两类鉴频器中D2的极性连接相反（2）在A，B端并联一个大电容C0，C0与（R1+R2）组成较大的时间常数（约为0.1——0.25s）。这样在检波过程中A，B两端电压基本不变，等于E

o（3）比例鉴频器输出电压不是在A，B端，而是在中点C，D端引出。

EoCD+u1

-+u2

-uFM+uo-LcCoVTVD2VD1C2C1R1R2CcEcC4C3L1L2MRLCLAB16比例鉴频器在输入端的频率—相位变换电路与和互感相位鉴频器是相同的，右图为其等效电路。有：其中：2.工作原理而+uo1-+uo2-ud1ud2+Eo-+uo

-+u1

-VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo17如果设两个二极管检波器的传输系数为：

Kd1=Kd2=Kd，则两检波管的输出电压为：而比例鉴频器的输出电压：+uo1-+uo2-ud1ud2+Eo-+uo

-+u1

-VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo18讨论：（1）当 时，由矢量图可得|ud1|=|ud2|，即Ud1=Ud2

（2）当f>fo时，则有，u2与ul的相位差为[π/2-Δφ(t)]由矢量图可得|ud1|>|ud2|，即Ud1>Ud2

（3）当f<fo时，

，u2与ul的相位差为[π/2+Δφ(t)]由矢量图可得|ud2|>|ud1|，即Ud2>Ud1

19比例鉴频器的鉴频特性曲线如图所示

只要工作在鉴相特性的线性鉴相区，就可以还原出原调制信号Δff

oΔfm-ΔfmΔf(t)u0说明：它与互感耦合相位鉴频器的鉴频特性的极性相反。当然，通过改变两个二极管连接的方向或耦合线圈的绕向(同名端)，可以使鉴频特性反向。203.自限幅原理

比例鉴频器的输出电压uo只取决于输入FM波瞬时频率的变化，而与输入FM幅度变化的大小无关。

如果设输入FM波的瞬时频率不变，即Δf=常量，而由于传输过程中的寄生干扰调幅使输入FM波的幅度发生变化。则由于可见，

另外，当输入FM波的瞬时频率变化时，即有：比例鉴频器输出电压取决于两个检波电容上电压的比值，故称为比例鉴频器。21乘积型相位鉴频器乘积型相位鉴频器实际上是一种正交鉴频器。调频信号一路直接加至乘法器，另一路经相移网络移相后(参考信号)加至乘法器。由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器线性相移网络通常是单谐振回路(或耦合回路)旧版：第7.5.3章节22则相乘器的输出信号 为：乘积型鉴相器（productphasedetector）鉴相器输入PM信号：

而而另一输入信号为 的同频正交载波。即：相乘器低通滤波器23可见：乘积型鉴相器具有正弦形鉴相特性π-π相乘器低通滤波器另外，如果满足 ，则有 。即输出电压与调制信号成线性关系，实现线性鉴相。24移相网络相频特性分析该移相网络传输函数为：25可见，u1与u2(实际上是ur与us)之间的相位差为26当Δf/f0<<1时，乘积型鉴相输出为可见，鉴频器的输出与输入调频信号的频偏成正比。27282930直接脉冲计数式鉴频法31习题：图（a