高频电子线路-高频电子电路6.3

鉴相器是用来比较两个同频输入电压 和 的相位，而输出电压 是两个输入电压相位差的函数，,即,当线性鉴相的情况下，输出电压 与两个输入电压的瞬时相位差成正比。,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。,6.4.2 相位鉴频器 （鉴相器phase detector）,即,休息1,休息2,uFM,一 电路结构和基本原理,互感耦合相位鉴频器,由二个部分组成：1,移相网络：互感为M的初，次级双调谐耦合回路组成的移相网络，u1经移相网络生成PM-FM波u2，并使 |U1|=|U2|,+ u3 -,另外，u1经耦合电容CC在扼流圈LC上产生的电压u3=u1，故其等效电路如右下图所示。,2 包络检波器：,组成平衡式包络检波器。,两个检波器的输出电压为：,+u2-,+u1-,返回,二 工作原理分析：,上下检波器的输入端高频电压为：,如果忽略次级回路对初级回路的影响，则初级回路中流过L1的电流 近似为：,而次级回路中产生的感应电动势,当忽略二极管检波器等效输入电阻对次级回路的影响时，次级回路电流 i2为：,所以：次级回路两端电压u2为：,二 工作原理分析：,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。,即：,则有：,即有：u2 超前u1 相位差/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：,所以：,二 工作原理分析：,（2）当瞬时频率f fo 时，则有，这时次级回路呈电感性。,注意：式中 为次级回路阻抗。,为Z2的相角。,由矢量图，u2超前u1的相位小于/2，,所以：|Ud1|Ud2|,二 工作原理分析：,（3）当f fo 时， 次级回路呈电容性。,所以：,其中：,可见：u2超前u1的相位差大于/2，且,所以有： |Ud1|Ud2|,二 工作原理分析：,uoo,根据上述分析，相位鉴频器具有下图所示的鉴频特性曲线。,互感耦合回路相位鉴频器中的耦合双回路是一个频相变换器，它把FM波u1(t)变换成PMFM波u2(t) ，而FM波u1(t)与PMFM波u2(t)经叠加后变换成两个AMFM波ud1(t)， ud2(t)经包络检波器后即可恢复原调制信号，,其过程为：,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，一般需要在接受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，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。,一 电路结构,6.4.3 比例鉴频器 （ratio discriminator）,比例鉴频器与相位鉴频器在电路结构上相差很小，其主要区别在：,（1）在两类鉴频器中D2的极性连接相反,（2）在A，B端并联一个大电容C0，C0与（R1+R2）组成较大的时间常数（约为0.10.25s）。这样在检波过程中A，B两端电压基本不变，等于E o,（3）比例鉴频器输出电压不是在A，B端，而是在中点C，D端引出。,+u1 -,+u2 -,uFM,+ uo-,比例鉴频器在输入端的频率相位变换电路与和互感相位鉴频器是相同的，右图为其等效电路。,有：,其中：,而,如果设两个二极管检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd，则两检波管的输出电压为：,而比例鉴频器的输出电压：,+uo1-,+uo2-,返回,二 工作原理,讨论：（1）当时，,由矢量图可得|ud1|=|ud2|，即Ud1=Ud2,Ud1,Ud2,（2）当f fo时，则有 ，u2与ul的相位差为-/2-(t),由矢量图可得|ud2|ud1|，即Ud2Ud1,Ud1,Ud2,由矢量图可得|ud1|ud2|，即Ud1Ud2,Ud1,Ud2,由此可见，比例鉴频器的鉴频特性曲线如右图所示，只要工作在鉴相特性的线性鉴相区，就可以还原出原调制信号,三 自限幅原理,f=fo,ffo,uo=0,uo 0,ffo,uo 0,比例鉴频器的输出电压uo只取决于输入FM波瞬时频率的变化，而与输入FM幅度变化的大小无关。,如果设输入FM波的瞬时频率不变，即 =常量，而由于传输过程中的寄生干扰调幅使输入FM波的幅度发生变化。则由于,可见，,另外，当输入FM波的瞬时频率变化时，即有：,返回,自限幅特性分析 比例鉴频器不需要前置限幅器，它本身就具有抑制寄生调幅所产生的干扰的能力，在比例鉴频器中，由于C0的电容量很大