高频电子电路6.3.ppt

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1、鉴相器是用来比较两个同频输入电压和的相位，而输出电压是两个输入电压相位差的函数，即当线性鉴相的情况下，输出电压与两个输入电压的瞬时相位差成正比。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。如在以后介绍的相移鉴频器和正交鉴频器都有具体应用。鉴相器的实现方法：乘积型鉴相器叠加型鉴相器6.4.3相位鉴频器（鉴相器phasedetector）其中：的瞬时相位。的瞬时相位。即休息1休息2则相乘器的输出信号为：1乘积型鉴相器（productphasedetector）下图为乘积型鉴

2、相器的组成框图。设：鉴相器输入PM信号。即：而而另一输入信号为的同频正交载波。即：其中k为相乘器的乘积因子。经低通滤波器后，输出电压为：可见：乘积型鉴相器具有正弦形鉴相特性休息1休息2相乘器低通滤波器π-π仿真所以注意：乘积型鉴相器在电路结构上与同步检波器是相同的，即只要输入调相信号与的载波正交，同步检波器就变成了乘积型鉴相器。另外，如果满足，则有。即输出电压与成线性关系，可实现线性鉴相。下图为叠加型鉴相器原理框图，以下采用平衡型鉴相器为例进行分析：2叠加型鉴相器（superpositionphasedetecto

3、r）相加器包络检波器相加器相加器包络检波器包络检波器相加器设输入调相波为：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：（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：仿真休息1休息2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。②波包络检波：把AM—PM信号中的包络取出

4、。当Us=Ur时，输出电压增加倍，且线性鉴相范围扩展为。小结：平衡式鉴相器的特性：（1）由两个工作过程构成:①Us与Ur叠加所合成的信号Ud1与Ud2，实现了PMAM—PM的变换（2）当Us>>Ur，或Ur>>Us时，输出电压Uo(t)的大小决定于小的输入信号，且线性范围为休息1休息2uFM一电路结构和基本原理3.互感耦合相位鉴频器由二个部分组成：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，u1经移相网络生成PM-FM波u2，并使

5、U1

6、=

7、U2

8、+u3-另外，u1经耦合电容CC在扼流圈LC上产生

9、的电压u3=u1，故其等效电路如右下图所示。VD1C3R1C4R2VD22包络检波器：组成平衡式包络检波器。两个检波器的输出电压为：+u2-+u1-返回LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2二工作原理分析：上下检波器的输入端高频电压为：如果忽略次级回路对初级回路的影响，则初级回路中流过L1的电流近似为：而次级回路中产生的感应电动势当忽略二极管检波器等效输入电阻对次级回路的影响时，次级回路电流i2为：所以：次级回路两端电压u2为：VD1C3R1C4R2VD2ud1ud2LcC2C1

10、VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2二工作原理分析：讨论:（1）当输入FM波瞬时频率f等于调频波中心频率fo，即f=fo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：

11、Ud1

12、=

13、Ud2

14、若设检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd。则有：所以：二工作原理分析：（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：

15、Ud1

16、>

17、Ud2

18、二工作原理分析：（3）当f

19、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：

20、Ud1

21、<

22、Ud2

23、二工作原理分析：ffouoo根据上述分析，相位鉴频器具有下图所示的鉴频特性曲线。ffo互感耦合回路相位鉴频器中的耦合双回路是一个频—相变换器，它把FM波u1(t)变换成PM—FM波u2(t)，而FM波u1(t)与PM—FM波u2(t)经叠加后变换成两个AM—FM波ud1(t)，ud2(t)经包络检波器后即可恢复原调制信号，其过程为：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

24、形成的寄生干扰调幅的影响，一般需要在接受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。一电路结构6.4.4比例鉴