高频电子线路Class21

2
，U D1 U D 2 ，U D1 U D 2， 随 着 频 率增 加 ， 两 差 值 增 大 。 f
2 2
，U D1 U D 2， 随 着 频 率减 小 ， 两 差 值 也 增 大 。 f
因此实现了频率—相位—幅度的变换，最后可通过平衡包络 检波器解调出原来的调制信号。图7-47(c)是它的鉴频特性。
根据耦合电路理论可求出此电路的耦合系数为 Cm Cm k (Cm C )(Cm 4C ) C Cm 2C
次级回路的并联阻抗Z2为
(7-53)
Re Z2 1 j
由于Cm很小，满足1/(ωCm)>>p2Z2, p=1/2。分析可得,次级回 路的电压为：
1 U2 p jZ 2U1 C m p 2 Z 2U1 j C m pZ 2U1 1 2 p2 Z 2 j C m
U D1 E0 U D2 u0 U D1 2 1 U D2 1
U2 U1 2 1 1 U2 U 1 E0 2 E0 2 2 U2 U1 2 1 1 U2 U 1 2
. UD 1 . U1 . U2 2 . U2 2 ＋ － ＋ － ＋ － . ＋ U2 2 － . ＋ U2 2 － ＋

忽略反馈和负载效应
. U1 －
. UD 2
图7―41 图7―38的简化电路
U2 U D1 U 1 2 U2 U U D2 1 2
高频电子线路
王军 wangjun@
汕头大学电子工程系
7.5 鉴频电路
7.5.1 叠加型相位鉴频电路 叠加型相位鉴频法原理回顾 1.互感耦合相位鉴频器 互感耦合相位鉴频器又称福斯特―西利(Foster―Seeley)鉴频 器，图7-38是其典型电路。相移网络为耦合回路。
放大 Co C0 M ＋ . C1 U1 L1 － Ec ＋ . U2 2 － ＋ . U2 2 － ＋ C2 L3 . . U2 ＋ U1 － － VD 2 RL C 变换网络 平衡叠加型鉴相器 VD 1 ＋ uo 1 － u o － uo 2 ＋ － ＋
U Uo Uo
0 (f0 ) 0
f (f) f (t)
0
t
(b)
f0 Uo
(或2 ① ② f0
f ) fa
f
f
t
(a) (c)
为什么下降？
图7―43 鉴频特性曲线
流入C1和L1并联回路这个支路的电流
（4）相位鉴频电路回路参数的选择
鉴频特性与耦合因子A有很大关系。因为A=kQ，所以改 变k和Q都会使鉴频特性发生改变。
3.自限幅原理
因为输出电压可写成：
u0 uC 2 uC 1 E 0 uC 2 uC 1 2 2 uC 2 uC 1 uC 1 U 1 1 D1 E uC 2 E U D2 0 0 uC 1 U D1 2 2 1 1 U D2 uC 2
(7-61)
可以看出，输出电压只与两个检波电容电压的比值有关，故 称为比例鉴频器。 当输入频率变化时，uc1和uc2向相反的方向变化，使输出改变 也随输入信号频率改变。但当输入信号幅度发生变化时，它们 向同向改变，但比值几乎不变，因此起到了自限幅作用。
(7-51)
合成矢量的幅度随 U 2 与 U 1 间的相位差而变化(FM―PM ― AM信号)，如图7―42所示。 ①f=f0=fc时， D 2 与 U D1 的振幅相等，即UD1=UD2; U ②f>f0=fc时，UD1>UD2，随着f 的增加，两者差值将加大； ③f<f0=fc时，UD1<UD2, 随着f 的减小，两者差值也将加大。
(7-55)
Q j C m Re j C m 0C kQU1 AU1 U1 U1 j j 2 1 j 2 1 j 1 j 1 j
该结果与互感耦合相位鉴频电路结果相同。
7.5.2 比例鉴频器 前面介绍的叠加型鉴频器有什么缺点？ 1.电路 比例鉴频器是一种类似于叠加型相位鉴频器，而又具有自 限幅(软限幅)能力的鉴频器，其基本电路如图7―47(a)所示。 它与互感耦合相位鉴频器电路的区别在于： (1)两个二极管顺接； (2)在电阻(R1+R2)两端并接一个大电容C，容量约在10μF数 量级。时间常数(R1+R2)C很大，约0.1～0.25s，远大于低频 信号的周期。 (3)接地点和输出点改变。
VD2
u c2
B
C R2
＋ Eo
L
－
C2
Uo
i2
. U2 R2 2
R C 图7―46(b)是图(a)的简化等效电路，电压、电流如图所示。 (b) 当R1=R2=R 时，可得： (a)
L L
－ uD 2 ＋
＋ . U2 2 . U2 2 ＋ － ＋
uD 1 VD1 . U1
Uo
－ ＋ u c1 － C1 － O CL ＋ u c2 － C2 i1 RL R1 D . U2 线
SD 1 .0
S D /(S D )lim
0 .5 0
1
2 (a)
3
A
0
1
2 (b)
3
4
A
图7―45 SD～A曲线 (a)Q不变而 k改变引起A变化时 (b) Q改变而k不变引起A变化时
2. 电容耦合相位鉴频器 图7―46(a)是电容耦合相位鉴频器的基本电路。两个回路 相互屏蔽。图中Cm为两回路间的耦合电容，其值很小，一般 只有几个皮法至十几个皮法。
ui
L2
RL
C
f 01 f 02 f C
图7―38 互感耦合相位鉴频器
（1） 频率—相位变换 频率—相位变换是由图7―39(a)所示的互感耦合回路完成的。
. I1 C
＋ . U1 －
＋ L r L r . C U 2 － (a) L r －
. I2 . E2 C ＋ (b)
＋ . U2 －
图7―39 互感耦合回路
由图7―39(b)的等效电路可知，当初级和次级参数完全相 同，而且忽略损耗电阻r时，次级回路的互感电动势为：
E2 j MI1 j M
U1 U1 M j M U1 kU1 r j L1 Z f j L1 L1
jMU 1 1 U 2 E2 1 r2 L1C 2 r2 j L2 1 j 2Q C2 0 jkQU 1 jAU 1 A e 2 U1 2 f f f 1 j 2Q 1 j 2Q 1 2Q f0 f0 f0
uo ( t ) uo1 uo 2 K d (U D1 U D 2 ) U2 U2 K d U 1 (1 sin ) K d U 1 (1 sin ) 2U 1 2U1 U2 U2 f Kd sin K d sin 2Q U1 U1 f0
(7-52)
U U 2 2 j (2 A) R I U D2 1 2 2[(1 j )2 A2 ] e 4 (2 A)2 4 (2 A)2 2 (1 2 A2 )2 4 2
uo K d (U D1 U D 2 ) K d Re I K d Re I function( , A)
设初级激励电流为 且初级和次级参数同。则 I， 相 Z 1 Z 2 r j (L 1 f ) r (1 2Q ) r (1 j ) C f0
1 (M ) 2 L [ j L r ] Z2 j C Z2 C U1 I I (M ) 2 Z 1 Z 2 (M ) 2 Z1 Z2 L L (1 j ) (1 j ) rC rC (1 j ) Re I I I 2 2 (M ) (kL) (1 j ) 2 A 2 2 2 (1 j ) (1 j ) 2 r r2
U D1
U2 jA 2 j (2 A) U1 U1 (1 ) U1 2 2(1 j ) 2(1 j ) (1 j ) Re 2 j (2 A) 2 j (2 A) R I I e 2 2 2 2 (1 j ) A 2(1 j ) 2[(1 j ) A ]
输出电压：
E0 u0 2 uC 1 u E0 u C2 0 2
uC 2 uC 1 1 u0 K d (U D 2 U D1 ) 2 2
(7-60)
可见，在电路参数相同、输入调频幅度相等时，比例鉴频 器的输出电压比互感耦合和电容耦合相位鉴频器要减半，即 鉴频灵敏度减半。
＋
. U1
0
VD2
f 比例鉴频
－
VD2 － uD 2 ＋
i2
(a)
Uo
图7―47 (b) 比例鉴频器等效电路;
U2 U1 U D1 2 U U 2 U 0 D2 1 2 E
(b)
(b) (c)
(c) 比例鉴频器鉴频特性
可以看出：
f 比例鉴频
用向量表示为：
U D2
U2 2
U D1
U D2
U2 2
U D1 U D 2
U1
U2 2
U D1
U1
(a) (b)
U1
(c)
图7―48 比例鉴频器二极管电压随频率的变化
当f f 0 时 ， 当f f 0 时 ， 当f f 0 时 ，
（3） 检波输出 设两个包络检波器的检波系数分别为Kd1=Kd2=Kd, 两个包络 检波器的输出分别为uo1 ,uo2。
在u1 ( t ) U 1 cos(c t m f sin t )时 u2 ( t ) U 2 cos(c t m f sin t