高频课程2设计

目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 1绪论. (1)2 鉴频及方法原理 (2)2.1 鉴频 (2)2.2 鉴频方法 (3)2.3 乘积型相位鉴频器 (4)2.3.1 移相网络 (5)2.3.2 低通滤波器 (5)3 MC1496芯片的介绍 (7)3.1 内部结构 (7)3.2 静态工作点设置 (8)3.2.1 静态偏置电压的设置 (8)3.2.3 静态偏置电流的确定 (8)4 设计内容 (9)4.1总体设计电路 (9)4.2电路图 (12)4.3鉴频特性曲线的测量方法 (13)4.3静态工作点测量 (13)5心得体会 (16)参考文献 (17)摘要鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频。

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。

相位检波器又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波。

乘积型相位鉴频器实际上是一种正交鉴频器，它由移相网络、乘法器和低通滤波器三部分组成。

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。

这个设计采用乘积型相位鉴频器 MC1496芯片完成一个相位鉴频器的设计。

关键词：鉴频、调频、乘积型相位鉴频器、MC1496芯片AbstractFM frequency discrimination is the reverse process, widely used in the phase discriminator circuit is a frequency discriminator. The frequency discrimination principle is: first FM wave through a linear phase shift network transformation into a frequency modulation wave, and then added together with the original FM wave detector for a phase discriminator. Therefore, to achieve frequency discrimination is the core component of the phase detector. Phase detector is divided into superimposed by product of the phase detector and phase detector, using principles of analog multiplier multiplied by product of the phase detector can be realized.Product type phase frequency detector is actually orthogonal frequency detector, which consists of phase-shifting network, multiplier and low pass filter composed of three parts. FM signal is directly added to the multiplier all the way, another passing phase after phase shift network (reference signal) added to the multiplier.The FM signal and reference signal with the frequency orthogonal, therefore, called orthogonal frequency discriminator. This design uses a product-type phase frequency detector MC1496 chip to complete a phase frequency detector design.Keywords:frequency discrimination, frequency, product type phase frequency detector, MC14961绪论实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类：第一类是调频—调幅调频变换型。

这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波，然后用振幅检波器进行振幅检波。

第二类是相移乘法鉴频型。

这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系，然后将调相调频波与原调频波进行相位比较，通过低通滤波器取出解调信号。

因为相位比较器通常用乘法器组成，所以称为相移乘法鉴频。

第三类是脉冲均值型。

这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相同的单极性等幅脉冲序列，然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值，这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。

调频波的特点是振幅保持不变，而瞬时频率随调制信号的大小线形变化，调制信号代表所要传达的信息，在分析或实验时，常以低频正弦波为代表。

鉴频器的目的就是从调频波中检出低频调制信号，即完成频率—电压的变换作用。

能完成这种作用的电路被称为鉴频器。

鉴频器：其中，晶体管和LC回路实质上是一个调谐放大器，但回路的谐振频率f0与已调频信号的瞬时频率发生变化，放大器就输出一个与之相对应的调幅—调频波。

经二极管检波处理即可在负载RL上得到与原调制信号变化规律相同的输出。

斜率鉴频器的电路比较简单。

但回路失谐时其谐振特性曲线不是直线，因而鉴频特性的线性较差。

2 鉴频及方法原理2.1 鉴频角调波的解调就是从角调波中恢复出原调制信号的过程。

调频波的解调电路称为频率检波或鉴频器（FD ），调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器（PD ）。

与调幅接收机一样，调频接收机的组成也大多是采用超外差式的。

在超外差式的调频接收机中，鉴频通常在中频频率（如调频广播接收机的中频频率10.7MHz ）上进行的。

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u0的变换器，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u0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 ”形，简称“S ”曲线。

如图1所示图1 鉴频器及鉴频特性 在图中，设u0的峰谷对应的频率为fa ，峰峰对应的频率为fb,中心频率为fc 。

通常用峰值带宽Bm 来近似衡量鉴频特性线性区宽度，它指的是鉴频特性曲线左右两个最大值间对应的频率间隔。

鉴频特性曲线一般是左右对称的，若峰值点的频偏为△fa=△fa-△fc=△fc-△fb,则Bm=2△fa 。

对于鉴频器来讲，要求线性范围宽（Bm>2△fm ），线性度好。

但实际上，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。

(a )(b )对鉴频器的另一个要求，就是跨导要大。

所谓鉴频跨导Sd ，就是鉴频特性在载频处得斜率，它表示的是单位频偏所能产生的解调输出电压。

鉴频跨导又叫鉴频灵敏度，用公式表示为Sd=du0/df|f=fc=du0/d △f|△f=0。

另一方面，鉴频跨导也可以理解为鉴频器将输入频率转换成输出电压的能力或效率，因此，鉴频跨导又可以成为鉴频效率。

2.2 鉴频方法从FM 波中还原调制信号的方法有很多，有振幅鉴频法、相位鉴频法、直接脉冲计数式鉴频法。

根据设计要求，这里主要介绍相位鉴频法。

相位鉴频法的原理框图如图2所示。

变换电路具有线性的频率—相位转换特性，它可以将等幅的调频信号变成相位也随瞬时频率变化的、既调频又调相的FM-PM 波。

把此FM-PM 波和原来输入的调频信号一起加到鉴相器上，就可以通过鉴相器解调此调频信号。

这种鉴频方法称为相位鉴频法。

图2 相位鉴频法的原理框图 相位鉴频法的关键是相位检波器。

相位检波器或鉴相器就是用来检出两个信号之间的相位差，完成相位差—电压变换作用的部件或电路。

设输入鉴相器的两个信号分别为：11122222cos ()cos ()sin ()2c c c u U t t u U t t U t t ωϕπωϕωϕ=+⎡⎤⎣⎦⎡⎤=-+=+⎡⎤⎣⎦⎢⎥⎣⎦把它们同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压u 0是瞬时相位差的函数，即：21()()o u f t t ϕϕ=-⎡⎤⎣⎦在线性鉴相时，u 0与输入位相差j 2(t)-j 1(t)成正比。

信号u 2中引入π/2固定相移的目的在于当输入相位差j 2(t)-j 1(t)在零附近正负变化时，鉴相器输出电压也相应地在零附近正负变化。

2.3 乘积型相位鉴频器与调幅信号的同步检波器类似，相位检波器也有叠加型和乘积型之分，相应的相位鉴频器分别称为叠加型相位鉴频器和乘积型相位鉴频器。

这里只介绍乘积型相位鉴频法。

利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频法或积分(Quadrature)鉴频法。

在乘积型相位鉴频器中，线性相移网络通常是单谐振回路(或耦合回路)，而相位检波器为乘积型鉴相器，如图3所示。

图中输入调频信号us网络移相后的信号为usˊ。

引入固定相移π/2的目的在于得到一条通过原点的鉴相或鉴频曲线。

图3 乘积型相位鉴频法应当指出，鉴频器既然是频谱的非线性变换电路，它就不能简单地用乘法器来实现。

因此，这里采用的电路模型是有局限性的，只有在相偏较小时才近似成立。

这种电路既可以实现鉴频，也可以实现鉴相。

通常情况下，其中的乘法器采用集成模拟乘法器或（双）平衡调制器实现。

当输入信号幅度都很大时，由于乘法器内部的限幅作用，鉴相特性趋近于三角形。

2.3.1 移相网络移相网络如图其传输函数为：211111()()11111()j C jQ LC R L H j j j C j C R Lw w w w x w w w +-==+++- 移相网络的电路图如图4（a ）所示：图4 移相网络电路及相频特性其中202000,(1)2,c R f Q Q Q L f w x w w w w D ==-?=可见，u1与u2之间的相位差为: arctan 2p x F =-相频特性曲线见图4（b ）。