乘积型相位鉴频器设计说明书

武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书目录1鉴频器简介 (1)2电路结构与原理 (2)2.1频率-相位线性转换电路 (3)2.2模拟乘法器MC1496 (4)2.3低通滤波器 (6)2.4主要技术指标 (6)3设计原理及仿真 (9)3.1电路设计原理 (9)3.2电路及各部分仿真 (10)3.3电路总设计图 (11)4实物的调试 (12)4.1焊接实物图 (12)4.2调试结果波形 (13)5multisim简介 (15)6心得体会 (18)7参考文献 (19)本科生课程设计成绩鉴定表 (20)摘要鉴频就是调频波的解调过程，利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频器。

调频波经过1496移相网络，得到两个相位不同的信号，再在MC1496的作用下，经过低通滤波器，得到输出波形。

本文通过对乘积型相位鉴频器各组成部分的介绍得到总的设计图及其仿真结果。

并对所焊接时候的调试结果进行了论述。

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

本课程设计利用Multisim11完成。

关键字：乘积型相位鉴频器 MC1496 Multisim；AbstractDiscriminator is frequency modulation wave demodulation process, using the product type phase discriminator to realize frequency discrimination method called product type phase discriminator. To FM wave after 1496 phase shift network, two different signal phase, under the action of MC1496 again, after a low pass filter, output waveform is obtained. This article through to the product type phase discriminator of each component is introduced the total design and its simulation results are obtained. And the welding time debugging results are discussed.Multisim is the U.S. national instrument (NI) co., LTD launched to Windows based simulation tools, applicable to primary analog/digital circuit board design work that contains a circuit principle diagram graphic and circuit hardware description language input methods, has rich simulation analysis ability. This course is designed using Multisim11 completed.Key：words: product type phase discriminator MC1496 Multisim;1鉴频器简介鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。

其鉴频原理是：先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。

因此实现鉴频的核心部件是相位检波器。

常用的相位鉴频器根据其耦合方式可分为互感耦合和电容耦合两种鉴频器。

调相波的解调电路,是从调相波中取出原调制信号,即输出电压与输入信号的瞬时相位偏移成正比,又称为鉴相器。

对于调频波的解调电路来说,是从调频波中取出原调制信号,即输出电压与输入信号的瞬时频率偏移成正比,又称为鉴频器。

就鉴频器的功能而言，它是一个将输入调频波的瞬时频率f (或频偏f ∆)变换为相应的解调输出电压o u 的变换器，通常将此变换器的变换特性称为鉴频特性，用曲线表示为输出电压o u 与瞬时频率f 或频偏f ∆之间的关系曲线，称为鉴频特性曲线。

在线性解调的理想情况下，此曲线为一直线，但实际往往有弯曲，呈“S ”曲线。

通常用峰值带宽m B 来近似衡量鉴频特性线性区的宽度，它指的是鉴频特性曲线左右两个最大值（±max o u ）间对应的频率间隔。

鉴频器特性曲线一般是左右对称的，若峰值点的频偏为A A c c B f f f f f ∆=-=-,则m B =2A f ∆。

对于鉴频器来讲，要求线性范围宽（m B ＞2m f ∆），线性度好。

但在实际上，鉴频特性在两峰之间都存在一定的非线性，通常只有在f ∆=0附近才有较好的线性。

对鉴频器的另外一个要求，就是鉴频跨导要大。

所谓鉴频跨导D S ，就是鉴频特性在载频处的频率，它表示的是单位频偏所能产生的解调输出电压。

在调频信号的产生、传输和通过调频接收机前端电路的过程中，不可避免地引入干扰和噪声，它们对FM 信号的影响，主要表现为调频信号出现了不希望有的寄生调幅和寄生调频。

要消除由寄生调幅所引起的鉴频器的输出噪声，通常在末级中放和鉴频器之间设置限幅器。

就功能而言，鉴频器是将输入调频波进行特定的波形变换，使变换后的波形包含反映瞬时频率变化的平均分量，然后通过低通滤波器取出所需解调电压。

鉴频器的分类：1.斜率鉴频器 2.相位鉴频器 3.陶瓷鉴频器研究内容：1.（1）调整波形变换电路的回路频率 2.（２）调整鉴频特性S曲线 3.（３） 用高频信号发生器逐点测出鉴频特性 4.（４）观察回路CT1，CT2，CT3对S 曲线的影响 5.（５）将调频电路与鉴频电路连接利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频器或积分鉴频器。

2电路结构与原理乘积型相位鉴频器的电路结构如下：图2.1鉴相电路的结构对上述结构来说，其中理想的频率-相位变换网络应该具有如下频率特性：⎪⎩⎪⎨⎧∆-==0)()w (0)(0w w A A w W ϕϕ (2.1)即通过变换网络后的信号幅度不发生变化，相位发生移动，且相位增量与输入信号的频偏成正比。

假设输入信号为V FM =V m cos(w c t+m f sin ῼt),在上述频率-相位变换网络作用下，变换后的信号为：t Ω∆+Ω+=+Ω+=cos w w -)(w t sin m t cos[w V A (w)]t sin m t cos[w V A V2c m c f c m 0f c m 0ϕϕ (2.2)将变换后的信号与输入的调频信号比较，可以看出变换后的信号产生了一个相移(w)Φ可以进一步将它分解为两部分：一部分是由载波频率引起的固定相移，另一部分是附加相移。

该部分相移与调制信号引起的频偏成正比，通过鉴相器将此附加相移检出，即可获得解调输出。

显然，上述频率-相位线性转换电路和鉴相器是相位鉴频电路中的关键部分。

2.1频率-相位线性转换电路频率-相位线性转换电路通常LC 谐振回路构成，有电容耦合谐振回路移相网络和互感耦合谐振回路移相网络两种。

电容耦合谐振回路移相网络如图2.1.1所示，其中R 是所有损耗电阻及负载电阻的综合。

据图可写出电压传递函数为： 20021112))(()(1)(w w w w w R C C jw jwRC v v H jw -+++== (2.1.1)其中，当输入信号的频偏w ∆远小于其中心频率0w 时，有 图2.1.1 近似关系：2002))((w w w w w w w ∆≈-+，R C C w R C C w Q )()(21210+≈+=,所以电压传递函数可近似为ξj jwRC w w Qj jwRC H jw +=∆+=121)(101 (2.1.1) 其幅频特性和相频特性为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∆-=-=∠=+==ϕπξπϕξ2arctan 2)()(1))(21jw w jw jw H wRC H A （ （2.1.2） 可见，信号通过相移网络后，输出电压与输入电压之间存在2π的固定相移，另外还有一个附加相移。

由于，而02w w Q ∆=ξ，当满足前述的输入信号的频偏w ∆远小于中心频率0w 条件时，ξ很小，ξξ≈arctan ，所以此附加相移近似为02w w Q ∆，即此附加相移与输入信号频偏成正比。

又因同样理由，在ϕ∆很小的条件下，2ξ<1，所以，此网络的幅频特性几乎与频率无关。

2.2模拟乘法器MC1496模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。

它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。

在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。

采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单的多，而且性能优越。

所以目前在无级通信、广播电视等方面应用较多。

集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等[7]。

根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器[8]。

其内部电路如图2.2.1所示，其中7V 、1R 、8V 、2R 、9V 、3R 和5R 等组成多路电流源电路，7V 、5R 、1R 为电流源的基准电路，8V 、9V 分别供给5V 、6V 管恒值电流2/0I ，5R 为外接电阻，可用以调节2/0I 的大小。

由5V 、6V 两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻Y R ，利用Y R 的负反馈作用，以扩大输入电压2U 的动态范围。

C R 为外接负载电阻。

根据差分电路的基本工作原理，可以得到Tc c c U u th i i i 21521=- (2.2.1) T c c c U u thi i i 21634=- (2.2.2) Tc c U u th I i i 22065=- (2.2.3) 式中1c i 、2c i 、3c i 、4c i 、 5c i 、6c i 分别是三极管1V 、2V 、3V 、4V 、5V 、6V 的集电集电流。

T E 为温度的电压当量，在常温T=300K 时，26mV U T ≈。