电子信息工程综合实验_正交相干检波器实验

实验五正交相干检波器实验
一、 实验目的
1、掌握正交相干检波的基本原理，实现方法和运用它检测信号（例如多普勒信号）。

2、掌握正交相干检波器幅度一致性和相位正交性（幅相不平衡）的检测方法。

二、 实验仪器
信号源、示波器、直流稳压电源。

三、 实验原理
本实验的原理方框图如图1所示
图1 正交相干检波器原理框图
假如图1中输入的实窄带信号为：
()()cos[2()]x t a t t f
π
ϕ=+
其中，()a t 为实窄带信号的幅度调剂；0
f
为实窄带信号的中频；()t ϕ为实
窄带信号的相位调制。

如果()x t 用复指数表示，可写成：
00()
22()()()j t j t
j t
f f x t a t t e
e
e
ϕππμ==
其中，()()()j t t a t e ϕμ=是复包络，02j t
f e
π是复载频。

()x t 中的信息全部包含在复包络()t μ中，所以只要处理()t μ就可以的得到信
号的全部信息。

复包络()t μ可进一步写成：
()()()()cos ()()sin ()j t t a t a t t ja t t e ϕμϕϕ==+
参见图1，I 支路的乘法器输出为：
000()()2()cos[2()]cos(2)(){cos ()cos[4()]}L x t t a t t t t a t t t t f f f x πϕπϕπϕ=+=++ 经过低通滤波（LPF ）后输出为：
()()cos ()I
t a t t y ϕ=
同样，Q 支路的乘法器输出为：
000()()2()cos[2()]sin(2)(){sin ()sin[4()]}L x t t a t t t a t t t t f f f x πϕπϕπϕ=+=-+ 经过低通滤波（LPF ）后输出为：
()()sin ()Q
t a t t y
ϕ=
用()I
t y 作为实部，()Q
t y
作为虚部，组成以复信号恰好是中频的复包络，
即：
()()()I
Q
t t j t y y
μ=
+
因()I
t y 和()Q
t y 均为视频信号，而且包含了原信号的幅度和相位：
1
()
()()()
tan
Q I
t a t t y t y
ϕ-=
=
经变换后，就可对信号进行数字处理。

四、 实验内容及步骤
1、实验装置的连接
实验装置的Q9座“SIN ”和“FO ”分别连接到两台“DDS 信号产生器实验装置”上；正确连接“+5V ”和“±12V ”电源。

2、Q9座“FO ”对应的“DDS 信号产生器实验装置”输出频率设置为10MHz 。

3、Q9座“SIN ”对应的“DDS 信号产生器实验装置”输出频率从9.6MHz 变到9.999MHz ，分别按“K1”和“K2”键，记录波形，并将测试数据填入表格。

4、幅相不平衡测量方法
正交信号如图2所示，从示波器上读出正交I 、Q 信号的电压幅度值为I A 和
Q A ，按公式
20lg
()I
Q
A A d
B A ∆=
计算幅相平衡度；
测量A T 和B T 的值，按公式
()/()90A B A B T T T T ϕ∆=-+⨯
计算相位平衡度.
5、记录波形
分别按“K1”和“K2”键，“OUT1”和“OUT2”将循环输出表1信号，并通过发光二极管指示，记录这些波形。

改变“SIN ”输入频率，测量数据填入下表2
性
能
A ∆幅相平衡（d
B ）
ϕ∆相位平衡（度）
数据
4.156 6.495
五、 实验结果
中频信号：
136,90I
Q
mV mV A A
==
45,52A
B ns ns T
T ==
当输入信号频率为9.6MHz 时：
904,84848,65I
Q A
B mV mV ns ns
A A T
T ====
当输入信号频率为9.7MHz 时：
1.336, 1.19269,88I
Q A
B V V ns ns
A A T
T ====
当输入信号频率为9.8MHz 时：
107,127A
B ns ns
T
T ==
当输入信号频率为9.9MHz 时：
1.28, 1.2110,124I
Q A
B V V ns ns
A A T
T ====
当输入信号频率为9.95MHz 时：
87,102A
B ns ns
T
T ==
当输入信号频率为9.97MHz 时：
1.472, 1.368144,168I
Q A
B V V ns ns
A A T
T ====
当输入信号频率为9.99MHz 时：
1.504, 1.408107,129I
Q A
B V V ns ns
A A T
T ====
当输入信号频率为9.999MHz 时：
1.512, 1.424104,125I
Q A
B V V ns ns
A A T
T ====
六、 实验思考
1、幅相不平衡造成的原因？
目前采用的模拟正交相检技术受器件离散性的影响较大，而且幅度和相位随频率、温度漂移，这使得I 、Q 通道的幅相误差较大。