第20讲高频相位鉴频电路等

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1、第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调1旧版： 第7.4.2.2 章节 相位鉴频法 6.4.3 相位鉴频器第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调2请四班、五班第五批同学请四班、五班第五批同学: :实现实现叠加型叠加型相位鉴频相位鉴频电路仿真电路仿真请一班、二班第六批同学请一班、二班第六批同学: :实现实现比例鉴频比例鉴频电路仿真电路仿真请三班、四班第六批同学请三班、四班第六批同学: :实现实现乘积型相位鉴频乘积型相位鉴频电路仿真电路仿真技术指标要求技术指标要求针对针对

2、FM信号实现鉴频信号实现鉴频 1.载波频率载波频率1MHz 2.频偏频偏40KHz 3.调制信号频率调制信号频率4KHz第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调3 鉴相器是用来比较两个鉴相器是用来比较两个同频输入电压同频输入电压u1(t)和和u2(t)的相的相位，而输出电压位，而输出电压u0(t)是两个输入电压是两个输入电压相位差的函数相位差的函数， 即即)()()(21ttftuo 当当线性鉴相线性鉴相的情况下的情况下: :鉴相器)()(11ttu )()(22ttu )(tuo 鉴相器可鉴相器可实现实现PMPM信号的解调信号的解

3、调，但也，但也广泛用于解调广泛用于解调FMFM信信号号，以及，以及锁相技术及频率合成技术锁相技术及频率合成技术中。中。 鉴相器的实现方法：鉴相器的实现方法： )()()(21ttktuo 乘积型乘积型鉴相器鉴相器 叠加型叠加型鉴相器鉴相器第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调4)(tuo相加器相加器相加器相加器 包络包络检波器检波器 包络包络检波器检波器相加器相加器)(tur)(tus )(tus )(1tud)(2tud 叠加型鉴相器叠加型鉴相器 )(tuo相加器相加器包络检波器包络检波器)(tur)(tus)(tus )(tu

4、s )(tur)(1tud)(2tud )(tuo1) 1) 叠加型相位鉴频法叠加型相位鉴频法 平衡叠加型鉴相器平衡叠加型鉴相器 第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调5设输入调相波设输入调相波us(t)为：为：)(sin)(ttUtuoss )()(tuktp 2sin)( tUtuorr而同频正交载波信号为：而同频正交载波信号为： )()()()(21tutuututuusdsrd 则：则：利用矢量图可得合成电压振幅利用矢量图可得合成电压振幅 )(sin2)(sin2222221tUUUUUtUUUUUrsrsdrsrsd )

5、(tus )(tus )(tur)(1tud)(2tud )(tuo)(tus)(1tud)(2tud)(tur)t ( )(tus 参考叠加型同步检波：参考叠加型同步检波：P181P181，图，图6-496-49思考：为什么同步鉴频需要正交信号？思考：为什么同步鉴频需要正交信号？第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调6如果设包络检波器的传输系数为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，则两个包络检波器的输出电压为：的输出电压为： 2211ddoddoUKuUKu为调相调幅波为调相调幅波)(2121dd

6、doooUUKuutu 而而rsUU 讨论：（讨论：（1）当）当)(sin1 )(sin21)(sin2)(121tUUUtUUUtUUUUUUrsrrsrrsrsrd )(sin2)()(sin1 2tUKtutUUUUsdorsrd 同同理理：12| )(| t可见：这时的鉴相器具有可见：这时的鉴相器具有正弦鉴相特性，其线性鉴相范围为：正弦鉴相特性，其线性鉴相范围为：)(tus)(1tud)(2tud)(tur)t ( )(tus 第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调7)(tus )(tus )(tur)(1tud)(2tu

7、d )(tuo )(sin2)(sin2222221tUUUUUtUUUUUrsrsdrsrsd （2） 时，同理可推出时，同理可推出rsUU )(sin2)(tUKturdo 由讨论（由讨论（1），（），（2）可以看出）可以看出输出电压输出电压 的大小取决于振幅小的输入信号振幅。的大小取决于振幅小的输入信号振幅。ou（3）当）当 时时rsUU )(sin12)(sin1221tUUtUUsdsd )(sin1)(sin12)(ttUKtusdo 所以：所以： 2sin2cossin12sin2cossin1xxxxxx利用三角函数公式：利用三角函数公式：2)(sin22)(tUKtusdo

8、所以：所以：12|2)(| t6|)(| t而当而当, 的范围内，的范围内，2)t(2)t(sin 所以：所以： ，可实现线性鉴相。，可实现线性鉴相。)(2)(tUKtusdo 第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调8C1L1U1uiEcCoML2.2U2.2U2.C2U2.U1.L3RLRLCCuo1uo2uo放大变换网络平衡叠加型鉴相器VD2VD1分析分析C C0 0和和L L3 3不能开路也不能短路的原因不能开路也不能短路的原因互感耦合相位鉴频器互感耦合相位鉴频器叠加型相位鉴频电路叠加型相位鉴频电路旧版： 第7.5.1 章节

9、 第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调9uFM 一一 电路结构和基本原理电路结构和基本原理 1.移相网络：移相网络：互感为互感为M的初，次级双调谐耦合回的初，次级双调谐耦合回路组成的移相网络。路组成的移相网络。 FM波波 u1经移相网络生成经移相网络生成FM-PM波波 u2，并使，并使 |U1|=|U2|+ u3 -VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 2.平衡式鉴相器：平衡式鉴相器：两个检波器的输出电压为：两个检波器的输出电压为：21ooouuu 1ou ou 2ou+u2-+u1-L3C2C1VD2VD1R1

10、R2EcC4C3VTC0ML2L1ud1ud2上下检波器的输入端高频电压为：上下检波器的输入端高频电压为：21121uuud 21221uuud 第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调10移相分析移相分析 fZLjrUI111.1.I1次级回路中产生的感应电动势次级回路中产生的感应电动势:1112uLMMijE 次级回路电流次级回路电流 i2为：为：)1()1(2221122222CLjruLMCLjrEi 次级回路两端次级回路两端电压电压u2为：为：)1(222211222CLjrCuLMjCjiu .LU1I1rC.rCLU2

11、.(a)rCLU2.E2.I2.(b)11.1.LjUI 022112211290|ZCuLMZCuLMju第二十讲第二十讲 相位鉴频电路等相位鉴频电路等5/31/2022 3:29 PM第6章 角度调制与解调11讨论讨论:（1）当输入）当输入FM波瞬时频率波瞬时频率f 等于调频波中心频率等于调频波中心频率f o，即，即f= f o时，次级回路谐振。时，次级回路谐振。即：即：0122 CLoo 02201122011290 rCuLMrCuLMju 则有：则有：即有：即有：u2 超前超前u1 相位差相位差/2，由矢量图，由矢量图可得：可得：|Ud1|=|Ud2|)1(222211222CLjr