第20讲高频 相位鉴频电路等

u1 1 C 2 [r2 j(L2 )] C 2
u2 j
第二十讲 相位鉴频电路等
M u1 M u1 900 L1 C 2 Z 2 L1 C 2 | Z 2 |
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第6章 角度调制与解调
u2 i2 M j jC 2 L1 u1
ud 2
所以有： |Ud1|<|Ud2|
uo Kd (| Ud 1 | | Ud 2 |) 0
2
可见：u2超前u1的相位差大于π/2，且 f 相位差
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第6章 角度调制与解调
互感耦合回路相位鉴频器
1 u2 2
总结
us ( t )
相加器
包络检波器
uo ( t )
ur ( t )
叠加型鉴相器
us (t )
ur ( t )
ud 1 (t )
uo ( t )
us ( t )
相加器
ud 1 (t )
包络 检波器 相加器
uo ( t )
ur ( t )
相加器
us (t ) ud 2 (t )

us (t )
第二十讲 相位鉴频电路等
us ( t )
us (t )
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第6章 角度调制与解调
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：
ur ( t )
ud 2 (t )
( t )
ud 1 (t )
uo1 K d U d 1 为调相调幅波 uo 2 K d U d 2
C0 VD1
M C1 L1 L2
+ u2 -
C2
C3
R1
L3
+ u3 C4 R2
Ec
VD2 VD1
2.平衡式鉴相器： 上下检波器的输入端高频电压为：
ud 1 u1 ud 2 1 u2 2 1 u1 u2 2
1 u2 2
ud1
C3
1 u2 2
u3 u1
C4
两个检波器的输出电压为： uo uo1 uo 2
而
us ( t )
uo (t ) uo1 uo2 Kd [Ud 1 Ud 2 ]
us (t )
讨论：（1）当 U s U r
Ud1 Ur 1 ( Us 2 U U ) 2 s sin ( t ) U r 1 2 s sin ( t ) Ur Ur Ur
C 2 [r2 j (L2
1 )] C 2
M u1 M u1 u2 j 900 L1 C2 Z 2 L1 C2 | Z 2 |
讨论:（1）当输入FM波瞬时频率f 等于调频波中心频率f o，即f= f o 时，次级回路谐振。 ud 1 1 u 1 2 2 o L2 0 即：
1
第6章 角度调制与解调
鉴相器是用来比较两个同频输入电压 u1(t)和u2(t)的相 位，而输出电压u0(t)是两个输入电压相位差的函数，
u1 ( t )
鉴相器
uo ( t )
1 (t )
u2 ( t )
即 uo (t ) f [1 (t ) 2 (t )]
2 (t )
当线性鉴相的情况下:
E 2 jMi1
L r － . I2 . E2 C ＋ ＋ . U2 －
M u1 L1
次级回路电流 i2为：
i2
E2 r2 j (L2 1 ) C 2
M (b ) L1
u1 [r2 j (L2 1 )] C 2
次级回路两端 电压u2为：
i2 M u2 j jC 2 L1
us (t ) ud 2 (t )

所以： uo ( t ) 2 2 K d U s si n
sin
第二十讲
x x 1 si n x cos si n 2 2 利用三角函数公式： 1 si n x cos x si n x 2 2 (t ) (t )
第6章 角度调制与解调
i2 M u2 j jC 2 L1
u1
C 2 [r2 j(L2
1 )] C 2
L2 （3）当f < fo 时，
1 0 次级回路呈电容性。 C 2 M u1 M u1 (900 ) 所以： u2 j L1 Z 2C 2 L | Z 2 | C 2 1 u2 1 ud 1 2 Z 2 r2 j(L2 ) 其中： C 2 u1 1 | L2 | C 2 arctg 1 r2 u2
包络 ud 2 (t ) 检波器
平衡叠加型鉴相器
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第6章 角度调制与解调 参考叠加型同步检波：P181，图6-49 思考：为什么同步鉴频需要正交信号？ 设输入调相波us(t)为：
us (t ) ud 1 (t )
ur ( t )
uo ( t )
12
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第6章 角度调制与解调
（2）U s
Ur 时，同理可推出
uo (t ) 2 K d U r sin (t )
由讨论（1），（2）可以看出输出电压 uo 的大小取决于振幅小的输入信号振幅。
U U 2 U 2 2U U sin ( t ) s r s r d1 2 2 U U U s r 2U sU r sin ( t ) d2
i2 M u2 j jC 2 L1
u1
C 2 [r2 j(L2
电感性。 M u1 M u1 u2 j (900 ) L1 C 2 Z 2 L1 C 2 | Z 2 | 注意：式中 Z 2 r2 j(L2
1 L2 C 2 arctg 为Z2的相角。 r2
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第6章 角度调制与解调
实际鉴频特性曲线
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)
分析鉴频曲线出现各种不同情况的原因
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oC 2 M u1 M u1 u j 900 则有： 2 L1 0C 2 r2 L1 0C 2 r2
u1
1 u2 2
即有：u2 超前u1 相位差π/2，由矢量图 可得：|Ud1|=|Ud2| 若设检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd。
则有：uo1 K d 1 | ud 1 | kd U d 1 所以： uo
旧版： 第7.5.1 章节
平衡叠加型鉴相器 VD 1 ＋ uo 1 － u o － uo 2 ＋ － ＋
ui
L2
RL
C
分析C0和L3不能开路也不能短路的原因
Fra Baidu bibliotek
第二十讲
相位鉴频电路等
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第6章 角度调制与解调
一 电路结构和基本原理
VT 1. 移相网络：互感为 M + 的初，次级双调谐耦合回 uFM u 1 路组成的移相网络。 FM波 u 1 经移相网络生成 FM-PM 波 u2，并使 |U1|=|U2|
（3）当U s U r 时
Ud1 Ud 2 2U s 1 si n ( t ) 2U s 1 si n ( t )
us (t ) ud 1 (t )
ur ( t )
uo ( t )
所以： uo (t ) 2KdUs [ 1 sin (t ) 1 sin (t ) ]
uo (t ) k[1 (t ) 2 (t )]
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。
鉴相器的实现方法：
第二十讲 相位鉴频电路等
乘积型鉴相器 叠加型鉴相器
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第6章 角度调制与解调
1) 叠加型相位鉴频法
us (t ) U s sin[ o t (t )]
(t ) k p u (t )
而同频正交载波信号为： ur ( t ) U r sin[ o t ] 2 ud 1 ur ( t ) us ( t ) 则： ud 2 u ( t ) us ( t )
第6章 角度调制与解调
请四班、五班第五批同学:实现叠加型相位鉴频电路仿真 请一班、二班第六批同学:实现比例鉴频电路仿真 请三班、四班第六批同学:实现乘积型相位鉴频电路仿真
技术指标要求
针对FM信号实现鉴频 1.载波频率1MHz 2.频偏40KHz 3.调制信号频率4KHz
第二十讲 相位鉴频电路等
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而当 |
( t )
2

( t )
2
2
2
|
12
,
| ( t ) |

6
的范围内，
uo (t ) 2KdU s (t ) ，可实现线性鉴相。 所以：
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相位鉴频电路等
第6章 角度调制与解调
叠加型相位鉴频电路
互感耦合相位鉴频器
放大 Co M ＋ . C1 U1 L1 － Ec ＋ . U2 2 － ＋ . U2 2 － ＋ C2 L3 . . U2 ＋ U1 － － VD 2 RL C 变换网络
us (t ) ud 2 (t )

ur ( t )
ud 2 (t )
( t )
ud 1 (t )
利用矢量图可得合成电压振幅
U U 2 U 2 2U U si n ( t ) s r s r d1 2 2 U U U (t ) s r 2U sU r si n d2
ud 1
u1
f < fo
ud 1
u1
1 u2 2
f= f o
1 u2 2
f > fo
1 u2 2
ud 1
u1
ud 2 1 u 2
2
ud 2 1 u2
2
ud 2
uo<o
uo=o
uo
uo>o
鉴频特性曲线：
f
fo
其过程为：
FM波 耦合双回路 PM FM波 叠加 AM FM波 检波 u (t )
第二十讲
ud 2
uo 2 K d 2 | ud 2 | kd U d 2
uo1 uo2 K d (Ud 1 Ud 2 ) 0
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相位鉴频电路等
第6章 角度调制与解调
1 )] C 2 1 0， 这 时 次 级 回 路 呈 （2）当瞬时频率f > fo 时，则有 L C
U U r [1 s sin ( t )] Ur
同理： U d 2 U r [1
Us sin ( t )] Ur
uo ( t ) 2 K d Us sin ( t )
可见：这时的鉴相器具有正弦鉴相特性，其线性鉴相范围为： | ( t ) |
第二十讲 相位鉴频电路等
第6章 角度调制与解调
比例鉴频器 （ratio
discriminator）
旧版： 第7.5.2 章节
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形成的寄生干扰调幅的影响， 一般需要在接收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。
1 ) 为次级回路串联阻抗。 C 2
1 u2 2
ud 1
u1
ud 2
由矢量图，u2超前u1的相位小于π/2， 1 u2 2 且随 f 相位差 0 所以：|Ud1|>|Ud2|
第二十讲 相位鉴频电路等
uo K d (| Ud 1 | | Ud 2 |) 0
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第二十讲 相位鉴频电路等
ud2
VD2
R1 uo 1 uo R2 uo 2
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第6章 角度调制与解调
移相分析
I
. I1 C
.
1

r1 jL1 Z f
U
.
1

I
.
1

U
.
jL1
1
I1次级回路中产生的感应电动势:
＋ . U1 － ＋ L r L r . C U 2 － (a )