第20講高頻相位鑒頻電路等-課件

請四班、五班第五批同學(xué):實現(xiàn)疊加型相位鑒頻電路仿真請一班、二班第六批同學(xué):實現(xiàn)比例鑒頻電路仿真請三班、四班第六批同學(xué):實現(xiàn)乘積型相位鑒頻電路仿真技術(shù)指標(biāo)要求針對FM信號實現(xiàn)鑒頻1.載波頻率1MHz2.頻偏40KHz3.調(diào)制信號頻率4KHz1鑒相器是用來比較兩個同頻輸入電壓u1(t)和u2(t)的相位，而輸出電壓u0(t)是兩個輸入電壓相位差的函數(shù)，

即當(dāng)線性鑒相的情況下:鑒相器鑒相器可實現(xiàn)PM信號的解調(diào)，但也廣泛用于解調(diào)FM信號，以及鎖相技術(shù)及頻率合成技術(shù)中。鑒相器的實現(xiàn)方法：乘積型鑒相器疊加型鑒相器2相加器相加器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器相加器疊加型鑒相器

相加器包絡(luò)檢波器1)疊加型相位鑒頻法平衡疊加型鑒相器

3設(shè)輸入調(diào)相波us(t)為： 而同頻正交載波信號為：則：利用矢量圖可得合成電壓振幅參考疊加型同步檢波：P181，圖6-49思考：為什么同步鑒頻需要正交信號？4如果設(shè)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為Kd1=Kd2=Kd，則兩個包絡(luò)檢波器的輸出電壓為：為調(diào)相調(diào)幅波而討論：（1）當(dāng)可見：這時的鑒相器具有正弦鑒相特性，其線性鑒相范圍為：5（2） 時，同理可推出由討論（1），（2）可以看出輸出電壓 的大小取決于振幅小的輸入信號振幅。（3）當(dāng) 時所以：利用三角函數(shù)公式：所以：而當(dāng) , 的范圍內(nèi)，所以： ，可實現(xiàn)線性鑒相。6分析C0和L3不能開路也不能短路的原因互感耦合相位鑒頻器疊加型相位鑒頻電路舊版：第7.5.1章節(jié)7uFM

一電路結(jié)構(gòu)和基本原理

1.移相網(wǎng)絡(luò)：互感為M的初，次級雙調(diào)諧耦合回路組成的移相網(wǎng)絡(luò)。FM波

u1經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)生成FM-PM波u2，并使|U1|=|U2|+u3

-VD1C3R1C4R2VD22.平衡式鑒相器：兩個檢波器的輸出電壓為：+u2-+u1-L3C2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTC0ML2L1ud1ud2上下檢波器的輸入端高頻電壓為：8移相分析

I1次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:次級回路電流i2為：次級回路兩端電壓u2為：9討論:（1）當(dāng)輸入FM波瞬時頻率f等于調(diào)頻波中心頻率f

o，即f=f

o時，次級回路諧振。即：則有：即有：u2超前u1相位差π/2，由矢量圖可得：|Ud1|=|Ud2|若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為Kd1=Kd2=Kd。則有：所以：10（2）當(dāng)瞬時頻率f>fo時，則有 ，這時次級回路呈電感性。注意：式中 為次級回路串聯(lián)阻抗。為Z2的相角。由矢量圖，u2超前u1的相位小于π/2，且隨所以：|Ud1|>|Ud2|11（3）當(dāng)f<fo時， 次級回路呈電容性。

所以：其中：可見：u2超前u1的相位差大于π/2，且所以有：|Ud1|<|Ud2|12總結(jié)f<fof=f

of>fouo<ouo=ouo>o鑒頻特性曲線：ffo互感耦合回路相位鑒頻器其過程為：13實際鑒頻特性曲線分析鑒頻曲線出現(xiàn)各種不同情況的原因14

相位鑒頻器不具有自限幅作用。為了抑制調(diào)頻信號在傳輸過程中形成的寄生干擾調(diào)幅的影響，一般需要在接收機中放末級電路中加限幅器，而限幅器要求輸入FM信號的電壓幅值較大，約為1—3VPP，這就增加了調(diào)頻接收機中所需的中放和限幅放大器的級數(shù)。而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FM信號電壓就能正常工作，不需要另加限幅放大器，這使調(diào)頻接收機的電路簡化，體積可能縮小，降低成本。比例鑒頻器（ratiodiscriminator）舊版：第7.5.2章節(jié)15

1.電路結(jié)構(gòu)比例鑒頻器與相位鑒頻器在電路結(jié)構(gòu)上相差很小，其主要區(qū)別在：

（1）在兩類鑒頻器中D2的極性連接相反（2）在A，B端并聯(lián)一個大電容C0，C0與（R1+R2）組成較大的時間常數(shù)（約為0.1——0.25s）。這樣在檢波過程中A，B兩端電壓基本不變，等于E

o（3）比例鑒頻器輸出電壓不是在A，B端，而是在中點C，D端引出。

EoCD+u1

-+u2

-uFM+uo-LcCoVTVD2VD1C2C1R1R2CcEcC4C3L1L2MRLCLAB16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是相同的，右圖為其等效電路。有：其中：2.工作原理而+uo1-+uo2-ud1ud2+Eo-+uo

-+u1

-VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo17如果設(shè)兩個二極管檢波器的傳輸系數(shù)為：

Kd1=Kd2=Kd，則兩檢波管的輸出電壓為：而比例鑒頻器的輸出電壓：+uo1-+uo2-ud1ud2+Eo-+uo

-+u1

-VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo18討論：（1）當(dāng) 時，由矢量圖可得|ud1|=|ud2|，即Ud1=Ud2

（2）當(dāng)f>fo時，則有，u2與ul的相位差為[π/2-Δφ(t)]由矢量圖可得|ud1|>|ud2|，即Ud1>Ud2

（3）當(dāng)f<fo時，

，u2與ul的相位差為[π/2+Δφ(t)]由矢量圖可得|ud2|>|ud1|，即Ud2>Ud1

19比例鑒頻器的鑒頻特性曲線如圖所示

只要工作在鑒相特性的線性鑒相區(qū)，就可以還原出原調(diào)制信號Δff

oΔfm-ΔfmΔf(t)u0說明：它與互感耦合相位鑒頻器的鑒頻特性的極性相反。當(dāng)然，通過改變兩個二極管連接的方向或耦合線圈的繞向(同名端)，可以使鑒頻特性反向。203.自限幅原理

比例鑒頻器的輸出電壓uo只取決于輸入FM波瞬時頻率的變化，而與輸入FM幅度變化的大小無關(guān)。

如果設(shè)輸入FM波的瞬時頻率不變，即Δf=常量，而由于傳輸過程中的寄生干擾調(diào)幅使輸入FM波的幅度發(fā)生變化。則由于可見，

另外，當(dāng)輸入FM波的瞬時頻率變化時，即有：比例鑒頻器輸出電壓取決于兩個檢波電容上電壓的比值，故稱為比例鑒頻器。21乘積型相位鑒頻器乘積型相位鑒頻器實際上是一種正交鑒頻器。調(diào)頻信號一路直接加至乘法器，另一路經(jīng)相移網(wǎng)絡(luò)移相后(參考信號)加至乘法器。由于調(diào)頻信號和參考信號同頻正交，因此，稱之為正交鑒頻器線性相移網(wǎng)絡(luò)通常是單諧振回路(或耦合回路)舊版：第7.5.3章節(jié)22則相乘器的輸出信號 為：乘積型鑒相器（productphasedetector）鑒相器輸入PM信號：

而而另一輸入信號為 的同頻正交載波。即：相乘器低通濾波器23可見：乘積型鑒相器具有正弦形鑒相特性π-π相乘器低通濾波器另外，如果滿足 ，則有 。即輸出電壓與調(diào)制信號成線性關(guān)系，實現(xiàn)線性鑒相。24移相網(wǎng)絡(luò)相頻特性分析該移相網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)為：25可見，u1與u2(實際上是ur與us)之間的相位差為26當(dāng)Δf/f0<<1時，乘積型鑒相輸出為可見，鑒頻器的輸出與輸入調(diào)頻信號的頻偏成正比。27282930直接脈沖計數(shù)式鑒頻法31習(xí)題：圖（a