第20讲_高频 相位鉴频电路等
高频电子线路完整章节完整课件(胡宴如版)
第2章 小信号选频放大器
主要内容：
LC谐振回路
小信号谐振放大器
集中选频放大器
2.1 LC谐振回路—概述
LC 谐振回路是高频电路里最常用 的无源选频网络，包括并联回路和串联回路 两种结构类型。
利用LC谐振回路的幅（度）频（率） 特性和相（位）频（率）特性，不仅可以进 行选频，即从输入信号中选择出有用频率分 量而抑制掉无用频率分量或噪声（例如在选 频放大器和正弦波振荡器中），而且还可以
1.1、通信与通信系统
4）信道：信息的传送通道，又称传输媒介。信道 可分为无线信道和有线信道两大类；
5）接收机：把由信道传送过来的已调信号取出并 进行处理，得到与发送相对应的原基带信号， 把这一过程称为解调；
6）输出变换器：把基带信号恢复成原来形式的信 息。
1.1、通信与通信系统
通信系统按传输的基带信号不同，分为模拟通信系统和 数字通信系统两大类。 1）模拟通信系统：直接传输模拟信号（即基带信号为 模拟信号）的通信系统,称为模拟通信系统。 典型的模拟通信系统的发送设备的组成框图和接收 设备的组成框图分别如图2和图3所示。 图2为调幅发射机的组成框图。 图3为超外差式调幅接收机的组成框图。 2）数字通信系统：传输数字信号（即基带信号为数字 信号）的通信系统,称为数字通信系统。
2.1.1 并联谐振回路的选频特 性
谐振回路
谐振回路由电感线圈和电容器组成，它具有选择 信号及阻抗变换作用。
LC并联谐振回路
图2.1.1是电感L、电容C和外加信号源组成的
并联谐振回路。r是电感L的等效损耗电阻，电容的
.
损耗一般可以忽略。 I
S
为电流源，U
为并联回路两
O
端输出电压。
高频电路课件
频域分析
以频率为自变量，通过傅里叶变换将 时域信号转换为频域信号，适用于稳 态信号和周期性系统的分析。
电路仿真分析
电路仿真软件
如Multisim、SPICE等，可用于高频 电路的仿真分析，模拟电路的实际工 作情况。
仿真实验
通过电路仿真软件进行实验，可以避 免实际硬件实验的风险和成本，提高 实验效率和精度。
详细描述
滤波器在高频电路中广泛应用，根据不同的需求，可以选择不同的滤波器类型，如低通滤波器、高通 滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。滤波器设计需要考虑信号频率、带宽、插入损耗等因素。
放大器设计
总结词
放大器用于放大高频信号，提高信号的幅度和功率。
详细描述
放大器在高频电路中起着关键作用，其性能直接影响整个系统的性能。放大器设计需要 考虑增益、带宽、线性度、噪声系数等参数，同时还需要考虑散热和电磁兼容等问题。
高频电路应用领域
01
02
03
04
通信系统
高频电路在通信系统中用于信 号传输和处理，如手机、无线
局域网、卫星通信等。
雷达和导航系统
高频电路用于雷达和导航系统 的信号发射和接收，实现目标 探测、定位和跟踪等功能。
广播和电视系统
高频电路用于广播和电视系统 的信号传输和发射，实现音频
和视频信号的传输。
电子对抗系统
高频电路面临的挑战
01
02
03
信号衰减和失真
高频信号在传输过程中容 易发生衰减和失真，对电 路性能产生影响。
噪声干扰
高频电路容易受到各种噪 声的干扰，如热噪声、散 弹噪声等，影响信号的传 输质量。
材料限制
目前可用于高频电路的合 适材料有限，这限制了电 路性能的进一步提升。
高频电子——鉴频电路
P.157 图6.3.7
L1C1和C2网络的变换 得到调幅－ 网络的变换， 1、输入调频信号 us (t) 经L1C1和C2网络的变换，得到调幅－调频信号
u1 (t) 和 u2 (t)
2、V3、V4分别构成两个峰值检波器，C3、C4为滤波电容，V5、V6 V3、V4分别构成两个峰值检波器，C3、C4为滤波电容，V5、 分别构成两个峰值检波器 为滤波电容 为差分放大，V6单端输出得 为差分放大，V6单端输出得 u O (t )
上下两包络检波器的输入电压为
u S1 (t ) = u1 (t ) + u2 (t ) = U1m cos(ωC t ) ＋ U 2 m cos(ω C t −
－ － － －
π
u S 2 (t ) = u1 (t ) − u 2 (t ) = U 1m cos(ω C t )
注意： 注意：ϕ随 ωC 而变。 而变。
ϕ (ω ) = π
2 − arctan(2Qe
ω − ω 0 （6.3.10） 6.3.10） ) ω0
可得相频特性如P.161 6.3.13（ 可得相频特性如P.161 图6.3.13（b）
总之， 总之，频相变换电路
设
ux (t) = Uxm cos(ωCt)
π
2 2Qe ∆ω(t)
得 ϕ(ω) ≈
U 2 m cos(ω C t −
π
2
+ ϕ)
2
+ ϕ)
分析表明： 分析表明：
f C 时（ϕ＝0），u 2 (t ) 滞后于 u1 (t ) π ⑴、 f ＝
U
⇒
S 1m
= U
S 2m
2 经包络检波后
− u 2 (t ) 超前于
高频电路原理与分析PPT课件
根据载波受调制参数的不同, 调制分为三种基本方式, 它们是振幅调制（调幅）、 频率调制（调频）、 相位调 制（调相）, 分别用AM、 FM、 PM表示， 还可以有组 合调制方式。
•5
第1章 绪论
1.2 信号、 频谱与调制
在高频电路中, 我们要处理的无线电信号主要有三种: 基带（消息）信号、 高频载波信号和已调信号。 所谓基 带信号, 就是没有进行调制之前的原始信号, 也称调制信 号。
1. 时间特性 一个无线电信号, 可以将它表示为电压或电流的时间 函数, 通常用时域波形或数学表达式来描述。 无线电信号的时间特性就是信号随时间变化快慢的特性。
1015
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1020
1025
f/Hz
/m
3×103
3×10－2
3×10－7
(3 .8 ～ 7 .8 )×1 0－7
3×10－12 3×10－17
图 1 — 4 电磁波波谱
•10
第1章 绪论
•11
第1章 绪论
式中: c为光速, f 和λ分别为无线电波的频率和波长, 因此, 无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁 波。 对频率或波长进行分段, 分别称为频段或波段。 不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同, 传播的 能力和方式也不同, 因而它们的分析方法和应用范围也 不同。
•13
第1章 绪论
射线
(a) 电离层
(b) 对流层
(c)
(d)
图1— 5
（a） 直射传播; （b） 地波传播; （c） 天波传播; （d） 散射传播
高频电路原理鉴频的应用
高频电路原理鉴频的应用1. 什么是高频电路原理鉴频高频电路原理鉴频是一种在高频电路中对信号进行频率鉴别和鉴频的技术。
鉴频是指通过对输入信号进行处理，提取出信号中特定频率分量的能力。
在无线通信、雷达、广播电视等领域，高频电路原理鉴频广泛应用于信号处理和频谱分析等方面。
2. 高频电路原理鉴频的原理高频电路原理鉴频基于频率选择滤波器的原理，通过滤波器对输入信号进行频率分析，从中选择出指定频率范围内的信号分量。
常见的高频电路原理鉴频方法包括频率鉴别器、锁相环等。
2.1 频率鉴别器频率鉴别器是一种基于信号频率与电路参数之间相互作用的设备，能够在输入信号中提取出特定的频率分量。
它通常基于振荡器或非线性电路的工作原理，具有较好的频率分析和鉴频效果。
频率鉴别器的工作原理基于频率反馈机制，当输入信号的频率与频率鉴别器的中心频率相接近时，反馈电路的增益会发生变化，产生相应的输出响应。
通过测量输出信号的幅度或相位信息，可以确定输入信号中指定频率的分量。
2.2 锁相环锁相环是一种利用负反馈机制实现频率鉴频的电路，可以将输入信号的频率与参考信号的频率进行同步。
它由相频控振荡器、相锁环滤波器和相频检测器等组成。
锁相环的工作原理是通过控制相频控振荡器的频率，使其与输入信号的频率相匹配，从而实现鉴频的目的。
通过不断调整相频控振荡器的频率，使其与输入信号的频率相差趋近于零，最终实现两者的频率同步。
3. 高频电路原理鉴频的应用高频电路原理鉴频在通信、雷达、广播电视等领域有着广泛的应用。
下面以几个典型的应用场景进行介绍。
3.1 无线通信在无线通信系统中，高频电路原理鉴频常用于频率合成器、频率调制和解调器等模块。
通过对输入信号进行鉴频处理，可以提取出所需的频率分量，并与其他模块进行进一步处理，实现信号的调制和解调。
3.2 雷达系统在雷达系统中，高频电路原理鉴频用于目标信号的频谱分析和目标识别。
通过对接收到的雷达信号进行鉴频处理，可以提取出目标信号的特征频率，用于目标的检测、跟踪和分类。
高频 电容耦合相位鉴频器
实验九电容耦合相位鉴频器实验121180166 赵琛一．实验目的1. 进一步学习掌握频率解调相关理论。
1.了解电容耦合相位鉴频器的工作原理。
3. 测量鉴频曲线（S形曲线的测试方法）。
二、实验使用仪器1．电容耦合相位鉴频器实验板2．100MH泰克双踪示波器3. FLUKE万用表4. 高频信号源三、实验基本原理与电路1. 实验基本原理从调频波中取出原来的调制信号，称为频率检波，又称鉴频。
完成鉴频功能的电路，称为鉴频器。
在调频波中，调制信息包含在高频振荡频率的变化量中，所以调频波的解调任务就是要求鉴频器输出信号与输入调频波的瞬时频移成线性关系。
对于调频波的解调电路来说，是从调频波中取出原调制信号，即输出电压与输入信号的瞬时频率偏移成正比，又称为鉴频器。
对于调相波的解调电路，是从调相波中取出原调制信号，即输出电压与输入信号的瞬时相位偏移成正比,又称为鉴相器。
实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类，第一类是调频-- 调幅调频变换型。
这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波，然后用振幅检波器进行振幅检波。
第二类是相移乘法鉴频型。
这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系，然后将调相调频波与原调频波进行相位比较，通过低通滤波器取出解调信号。
因为相位比较器通常用乘法器组成，所以称为相移乘法鉴频。
第三类是脉冲均值型。
这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相同的单极性等幅脉冲序列，然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值，这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。
根据工作原理鉴频器可分为：斜率鉴频器、参差调谐鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器、脉冲计数式鉴频器、锁相鉴频器等。
压电陶瓷鉴频器是一种具有移相鉴频特性的的滤波元件，主要用在电视机或录像机伴音中频放大或解调电路中以及FM 调频收音机的鉴频器电路中。
本实验采用的是相位鉴频器。
《高频电子线路》教学大纲
《高频电子线路》教学大纲课程编号：IB3123006课程名称：高频电子线路英文名称：Radio Frequency Circuit学时：60 学分：4课程类型：必修课程性质：专业基础课适用专业：通信工程、电子信息工程、空间信息与数字技术先修课程：电路分析基础、信号与系统、模拟电子线路基础开课学期：第五学期开课院系：通信工程学院、电子工程学院一、课程的教学目标与任务本课程是通信工程、电子信息工程、空间信息与数字技术等专业必修的一门学科基础课。
本课程的目标与任务是使学生通过本课程的学习，熟悉本课程所述各类部件的组成、特点、性能指标，以及在通信系统中的地位与作用；掌握高频电路中的基本概念、基本原理和基本方法（包括仿真方法）以及典型电路，看懂一般的实际电路；通过课程内容的学习，能较深刻地理解非线性电路的分析方法及特点；初步建立起信息传输系统的整体概念；了解重要新技术的发展趋势。
为后续的专业课的学习打好基础。
二、本课程与其它课程的联系和分工本课程为学科基础课，在基础课和专业课之间起承上启下作用。
本课程需要在电路分析基础、信号与系统、模拟电子线路基础等课程学过以后开设。
其后续课程是专业课，如通信原理、无线通信、移动通信等。
三、课程内容及基本要求(一) 绪论（2学时）通信系统的组成、频段和波段的划分、高频信号的特性、本课程所述各部件在通信系统中的地位与作用、本课程的特点与研究方法。
1.基本要求（1）了解通信系统的历史与发展和本课程的特点；（2）掌握通信系统的组成、调制的作用及其方法、高频信号的特性；（3）熟练掌握无线电波频段或波段的划分及各段特点。
2.重点、难点重点：通信系统的组成、调制的作用及其方法、无线电波频段或波段的划分及各段特点。
难点：高频信号的传播特性。
（二）高频电路基础（6学时）高频电路中常用的元器件和基本电路及其特性；阻抗匹配与阻抗变换；噪声的来源与特性、噪声系数与噪声温度；接收机的灵敏度。
1.基本要求（1）了解常用的元器件的高频特性及其等效电路、各种滤波器和高频组件、噪声的来源；（2）掌握阻抗匹配与阻抗变换的方法，热噪声的特性、噪声系数与噪声温度的计算方法，接收机的灵敏度的概念；（3）熟练掌握谐振回路的特性和用法。
鉴频器与鉴相器ppt课件
CC
VD1
A
+
u1 -
C
1
M + C3 u2 L3
L1
L2
C4
C2 -
+
u_o1 R 1
C
+
_ uo
D
u+_o2 R 2
+ C
-
B
VD2
比例鉴频器的输出电压为
1 uo1
uo=
12 E0
uo2uo1 uo2uo1
12E01
uo2 uo1
uo2
（其中 Eouo1uo2 ）
由上式可见，输出uo与两个检波器负载上的电压比
相位差。
鉴相器的基本功能——将环路输入ui与环路输出 uo进行比较， 产生与相位成一定比例的误差电压ud；
低通滤波器——将其波纹成分滤除，输出直流电压VAPC； 压控振荡器——是在VAPC的作用下，产生与输入信号同频，但
存在一定相位差的正弦信号uo,送到鉴相器进一 步比较，直到uo与ui同频同相为止。
鉴频器与鉴相器
——鉴频器主要用于调频接收机和自动频率控制电路； 鉴相器主要用于相位比较电路如相位鉴频器等
7-７-1 概述
鉴频特性曲线—— 调频波（等幅波）所传送的调制信号信息包含在高频振
荡的频率变化之中，所以鉴频器输出的信号必须与输入调频波的 瞬时频率保持一致，即成线性关系。描述这种变换关系的特性曲 线称为“鉴频特性曲线”，它是鉴频器的输出电压uo与输入调频 信号的频偏Δf（或瞬时频率f）之间的关系曲线，也称为‘S’曲线。 鉴频特性曲线如下图所示。
的变化，通过包络检波器的振幅检波便可还原出调
制信号。
缺点：幅频特性的倾斜部分线性幅频特性还是较窄，解调后 失真也较大。
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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： o u
i2 M u2 j j C 2 L1
u1
C 2 [r2 j(L2
电感性。 M u1 M u1 u2 j (900 ) L1 C2 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
U U r [1 s sin ( t )] Ur
同 理 ： d 2 U r [1 U
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 ) |
12
第二十讲 相位鉴频电路等 6/27/2013 12:29 PM 6
而当 |
( t )
2
( t )
2
2
2
|
12
,
| ( t ) |
6
的范围内，
u 所以： o (t ) 2Kd U s (t ) ，可实现线性鉴相。
6/27/2013 12:29 PM 7
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
第二十讲 相位鉴频电路等 6/27/2013 12:29 PM 14
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
第二十讲 相位鉴频电路等 6/27/2013 12:29 PM 15
总结
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：
fo
f
其过程为：
FM波 耦合双回路 PM FM波 叠加 AM FM波 检波 u (t )
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 U d 2 U s 2 U r 2 2U sU r si n ( 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
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
us (t ) ud 1 (t )
ur (t )
uo (t )
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 u ur ( t ) us ( t ) 则： d 1 ud 2 u ( t ) us ( t )
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 j C 2 L1
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
第二十讲
相位鉴频电路等
6/27/2013 12:29 PM
8
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 u1 经移相网络生成FM-PM 波 u2，并使 |U1|=|U2|
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 ud 2 1 u1 u2 2 1 u1 u2 2
1 u2 2
ud1
C3
uo 1
R1
uo
1 u2 2
u3 u1
C4
两个检波器的输出电压为： o uo1 uo 2 u
第6章 角度调制与解调
i2 M u2 j j C 2 L1
u1
C 2 [r2 j(L2
1 )] C 2
（3）当f < fo 时， L2
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 ) 其中： 2 r2 j(L2 C 2 u1 1 | L2 | C 2 arctg 1 r2 u2
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
6/27/2013 12:29 PM 3
第6章 角度调制与解调
1) 叠加型相位鉴频法
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 )
第6章 角度调制与解调
（2）U s
Байду номын сангаас
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 U d 2 U s 2 U r 2 2U sU r sin ( t )
第二十讲 相位鉴频电路等
ud2
VD2
R2 uo 2
9
6/27/2013 12:29 PM
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)
us (t ) ud 2 (t )
所以： o ( t ) 2 2 K d U s si n u
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 )
第二十讲 相位鉴频电路等
us (t )
us (t )
6/27/2013 12:29 PM 5
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 )
uo 1 K d U d 1 为调相调幅波 uo 2 K d U d 2
第6章 角度调制与解调
6.4.3 相位鉴频器
旧版： 第7.4.2.2 章节 相位鉴频法
第二十讲
相位鉴频电路等
6/27/2013 12:29 PM
1
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
鉴相器
uo (t )
1 (t )
u2 ( t )