高频课设：鉴相器

高频电子线路课程设计

题目：鉴相器

班级：08通信

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成绩：.

目录

摘要 (2)

一、绪论 (2)

二、设计任务与要求 (3)

三、设计目的 (3)

四、设计原理 (4)

（二）调角波的频谱和带宽 (5)

五、设计指标 (7)

⑴、具有较大的鉴相灵敏度 (7)

⑵、鉴相器工作线性区域大 (7)

⑶、零点漂移小 (7)

⑷、输出波纹小 (8)

六、单元电路设计 (8)

⒈设计电路图 (8)

⒉单元电路设计及其参数的设置 (8)

⑴、乘法器的设计 (8)

⑵、低通滤波器的设计 (10)

⒊鉴相器仿真结果 (13)

七、设计总结与体会 (13)

八、调相接收机总电路图 (13)

摘要

调相接收机总共由高频小信号放大器、混频器、中频放大器、鉴相器和低频放大器五部分组成，本课程设计设计的是调相接收机中的关键部分——鉴相器，鉴相器是一个相位比较装置，又称为相位比较器。用于检测输入参考信号相位θ1(t)与反馈的振荡信号的相位θ2(t)之间的相位之差θe(t)。它的输出误差电压vd(t)是vi(t)与vo(t) 的瞬时相位之差的函数。鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种，此次课程设计做的是模拟相乘型鉴相器，其由模拟乘法器和低通滤波器串接构成的。就是要设计一个模拟乘法器和一个低通滤波器。

关键字鉴相器模拟乘法器低通滤波器

一、绪论

随着信息时代的发展，人们对信息对需求量越来越大在，对信息的质量要求也越来越高，高频由于其频率高，携带的信息量多，易于传输，在各个方面的应用越来越广泛，也越来越引起人们的重视。在信息技术不断发展的今天，人类已经进入社会网络化、网络互动化的时代。高频电子线路是无线电技术类各专业的一门主要基础课，它的任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。无论有线通信或无线通信，其本质都是利用电磁波来传递信息的通信，在空间每时每刻都同时存在着不同频率、不同强度的电磁波。能将天线送来的信号加以选择、放大、变换，以获得所需信息的设备叫做接收设备，即无线接收机。本课程设计就是对调相波的接收机的关键部分——鉴相器的设计。

二、设计任务与要求

根据所学知识设计鉴相过程中所用到的鉴相器，将接收到的调相信号PM进行解调，还原出原始的调制信号。假设调制信号的频率为1KHZ的单音信号与载波的频率为1MHZ的正弦信号。

三、设计目的

通过实践教学使学生巩固理论知识，培养工程设计能力、应用能力和创新能力，本次课程设计的题目是鉴相器，通过对鉴相器的课程设计并且进行仿真，加强学生对所学课本知识的应用能力，通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作仿真，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。并且通过仿真软件进行实践，帮助学生综合运用所学的理论知识，将一些单元电路有机地组合起来，构建简单的应用电路或系统，巩固和加强已学《高频电子线路》理论知识，提高学生正确选用电子器件，进行工程估算及装配、调试等方面的实践能力。通过对电路的分析、工程估算，培养学生理论联系实际、分析和解决技术问题的能力，使学生了解一个小型产品设计的程序和基本方法，为以后从事专业技术工作打下必要的基础。

四、 设计原理

鉴相器，使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。鉴相器是一个相位比较装置，又称为相位比较器。用于检测输入参考信号相位θ1(t)与反馈的振荡信号的相位θ2(t)之间的相位之差θe(t)。它的输出误差电压vd(t)是vi(t)与vo(t) 的瞬时相位之差的函数。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。

鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种，此次课程设计做的是模拟相乘型鉴相器，其由模拟乘法器和低通滤波器串接构成的。如下图所示：

设模拟乘法器的的系数为K ，调相信号PM 为：

)](sin[)(1t t U t u i IM d θω-=

则有

当给出的比较信号与调相信号PM 的频率一样时有：

)]

()(sin[)2/()]

()(2sin[)2/()(2121t t U KU t t U KU t u CM IM o CM IM d θθθθω-+++=

经过低通滤波器滤除高频部分后，得到误差电压

)(sin )]

()(sin[)2/()(21t U t t U KU t u c d CM IM d θθθ=-=

式中d U =2/CM IM U KU ，是鉴相器的最大传输电压，

)(t c θ= )()(21t t θθ- )(sin )(t U t u c d d θ=为正弦鉴相器的鉴相特性，其鉴相特性曲线如下图所示：

所以PM 信号与参考信号同时输入模拟乘法器后，其输出的电压经过低通滤波后的电压是根据这两个信号的相位差而发生变化，相当于相位鉴频器中的调频——调幅变换即相位差——幅度变换。

方案二、模拟鉴相器，二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。其鉴相特性通常为余弦型的。二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。两个输入的正弦信号u1（t ）=U1sin （ωt+θ1）、u2（t ）＝U2sin （ωt+θ2） 的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud 。当U2U1时，ud ∝U1cos （θ1－θ2）。在这种情况下，它的鉴相特性是余弦型的。

（二）调角波的频谱和带宽

一般说来，受同一调制信号调制的调频信号和调相信号，它们的频谱结构是不同的。但在调制信号为单音信号时，它们的频谱结构类