鉴频器与鉴频方法
7.4鉴频器与鉴频方法(精)
1) 乘积型相位鉴频法
利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频 法或积分鉴频法。在乘积型相位鉴频器中，线性相移网络通 常是单谐振回路或耦合回路，而相位检波器为乘积型鉴相器。
产生附加相移 变成FM-PM波 完成鉴相
输入调频信号 us=U1cos(ωct+mfsinΩt)， 经移相网络移相后的信号为 u’s=U2cos(ωct+mfsinΩt+)，
7.4
鉴频器与鉴频方法
7.4.1
鉴频器
调角波的解调就是从调角波中恢复出原调制信号的过程。 调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器(FD)，调相波的 解调电路称为相位检波器或鉴相器(PD)。 鉴频是把调频信号的频率(t)=C+(t)与载波频率C 比较，得到频差(t)，从而实现频率检波。
相位差的函数，即 uo f 2 ( t ) 1 ( t )
把它们同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压uo是瞬时
在线性鉴相时，uo与输入相位差e(t)=2(t)−1(t)成正 比。在鉴相时，u1常为输入调相波，其中1(t)为反映调相 波的相位随调制信号规律变化的时间函数，u2为参考信号。 在相位鉴频时，u1常为输入调频波，u2是u1通过移相网络 后的信号。 相位检波器有叠加型和乘积型之分，相应的相位鉴频 器分别称为叠加型相位鉴频器和乘积型相位鉴频器。
为了抵消直流项，扩大线性鉴频范围，它通常采用平衡 式电路，差动输出。具有线性的频相转换特性的变换电路一 般由耦合回路来实现，因此也称为耦合回路相位鉴频法。耦 合回路的初、次级电压间的相位差随输入调频信号瞬时频率 变化。
U2 U2 uo kdU1 1 sin k U 1 sin 2kdU 2 sin d 1 U1 U1
鉴频器与鉴频方法
2）斜率鉴频法 双离谐鉴频器的输出是取两个带通响应之差,即该鉴频器的传输特性或鉴频特性,如图9-33中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看出,它可获得较好的线性响应,失真较小,灵敏度也高于单回路鉴频器。
图9―30 单回路斜率鉴频器
图9―31 双离谐平衡鉴频器
(7―66)
图9―49 移相网络机器相频特性
9.2.4 其它鉴频电路 1.差分峰值斜率鉴频器 差分峰值斜率鉴频器是一种在集成电路中常用的振幅鉴频器。图9―50(a)是一个在电视接收机伴音信号处理电路(如D7176AP ,TA7243P)等集成电路中采用的差分峰值斜率鉴频器。
图9―37 直接脉冲计数式鉴频器
9.2 鉴频电路
9.2.1 叠加型相位鉴频电路 1.互感耦合相位鉴频器 互感耦合相位鉴频器又称福斯特―西利(Foster―Seeley)鉴频器，图9-38是其典型电路。相移网络为耦合回路。
图9―38 互感耦合相位鉴频器
(7―59)
(7―60)
当f=fc时，UD1=UD2, i1=i2,但以相反方向流过负载RL,所以输出电压为零； 当f>fc时，UD1>UD2, i1>i2,输出电压为负； 当f<fc时，UD1<UD2, i1<i2，输出电压为正。
图9―46 比例鉴频器电路及特性
自动频率控制系统中要特别注意。当然，通过改变两个二极管连接的方向或耦合线圈的绕向(同名端)，可以使鉴频特性反向。另一方面，输出电压也可由下式导出：
(7―61)
3.自限幅原理 (1)回路的无载Q0值要足够高，以便当检波器输入电阻Ri随输入电压幅度变化时，能引起回路Qe明显的变化。 (2)要保证时常数(R1+R2)C大于寄生调幅干扰的几个周期。比例鉴频器存在着过抑制与阻塞现象。
第18讲鉴频方法
u FM
ui
Uo
u FM
ui
Uo
0
0
0
t
t
tபைடு நூலகம்
工作 区(线 性区)
(a)
Ui
Ui
0
f
0
t
fc
f0
f (t)
fm
t (b)
图18-9 单失谐回路斜率鉴频器
f01 ＝fc uFM Ⅰ
f02
＋＋
Ⅱ u1
Uo1
－ －
Uo
Ⅲ u2
Uo2
＋
－
f03
(a)
ωc处于ω1与 ω2的中点
图18-10 双失谐平衡鉴频器
鉴频电路
直接时域微分法
设调制信号为uΩ=f(t),调频波为
t
uFM (t) U cos[ct k f 0 f ( )d ]
对此式直接微分可得
u
uFM (t) dt
U[c
k
f
f
(t)]sin[ct
k
f
t 0
f ( )d ]
鉴频电路
uFM d u 包络检波 uo dt
图18-3 微分鉴频原理
Ⅲ
Ⅱ
f03 fc f02
f f (t)
(b) t
uFM 0
Uo
t
(a)
弯曲部分互相补偿
Uo1
0 (b)
Uo2
0 (c)
Uo
0
(d)
图18-11 各点波形
t
0 fA
f
t
线性鉴频范围增大
t
Bm
图18-12 双失谐鉴频器 的鉴频特性
鉴频电路
18.3 已调波信号在发送、传输和接收过程中, 信
鉴频器工作原理
鉴频器工作原理
鉴频器是一种用于测定信号频率的仪器，下面将介绍其工作原理。
鉴频器的工作原理基于振荡原理和电路的共振现象。
鉴频器通常由一个LC振荡电路和一个检波器构成。
LC振荡电路包括一个电感器和一个电容器，当给电路加以直流电源时，电感器和电容器会相互作用，形成一个谐振电路。
此时，当输入信号与谐振频率相等或非常接近时，电路中将会产生较大的交流电流。
然后，检波器将交流电流转换为直流电压进行测量。
检波器通常采用二极管，当交流电流通过二极管时，二极管将只允许电流的一个方向通过，并将其转换为相应的直流电压。
通过测量这个直流电压的大小，我们可以确定输入信号的频率。
鉴频器的精确度和灵敏度取决于振荡电路的谐振频率和检波器的性能。
因此，在设计鉴频器时需要考虑到振荡电路的参数选择以及检波器的特性。
一般来说，使用高质量的电感器和电容器可以提高鉴频器的精确度和灵敏度。
总结来说，鉴频器通过电路的振荡和共振现象，将输入信号转换为交流电流，并通过检波器将其转换为直流电压进行测量，从而确定信号的频率。
鉴频器
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等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。
鉴频器原理-几种鉴频电路图实例分析一、双失谐回路鉴频器其总鉴频特性如图8-6所示。
图8-6 双失谐回路鉴频器的特性鉴频器原理-几种鉴频电路图实例分析二、相位鉴频器相位鉴频器是利用双耦合回路的相位-频率特性将调频波变成调幅调频波,通过振幅检波器实现鉴频的一种鉴频器。
它常用于频偏在几百KHz以下的调频无线接收设备中。
常用的相位鉴频器根据其耦合方式可分为互感耦合和电容耦合两种鉴频器。
由于其工作原理相同,所以下面仅讨论互感耦合相位鉴频器。
(一) 相位鉴频器的工作原理图8-8 互感耦合相位鉴频器的基本电路(二)相位鉴频器的鉴频特性的定性分析(三)相位鉴频器的鉴频特性鉴频器原理-几种鉴频电路图实例分析三、比例鉴频器相位鉴频器的输出电压除了与输入电压的瞬时频率有关外,还与输入电压的振幅有关。
而在实际工作中,调频信号通过传输很难保证是理想的等幅波,特别是寄生调幅的干扰分量必须尽可能去掉或减小。
因而在相位鉴频器前通常是需加一级限幅放大,以消除寄生调幅。
对于要求不太高的设备,例如调频广播和电视接收中,常采用一种兼有抑制寄生调幅能力的鉴频器,这就是比例鉴频器。
(一) 比例鉴频器的基本电路及工作原理图8-14比例鉴频器的基本电路比例鉴频器的基本电路如图8-14所示。
鉴频器的工作原理
鉴频器的工作原理
鉴频器是一种电子设备，用于检测和测量信号中的频率成分。
它可以帮助确定信号中各个频率成分的强度，并用于频谱分析和信号处理。
鉴频器的工作原理通常基于振荡器的特性。
它包含一个与输入信号相互作用的振荡器，并且当输入信号频率与振荡器的固有频率相匹配时，会产生共振效应。
鉴频器利用这种共振现象来检测信号的频率。
一种常见的鉴频器类型是共振电路鉴频器，其基本原理是利用电路中的电感、电容和电阻来构成一个谐振电路。
当输入信号的频率与谐振电路的固有频率匹配时，电路达到共振状态，电压和电流的幅值最大。
另一种常见的鉴频器类型是锁相鉴频器，其原理基于锁相放大器的工作原理。
锁相鉴频器通过与输入信号相位相比较，并调整鉴频器的参考信号相位，使其与输入信号相位同步，从而实现频率检测。
锁相鉴频器常用于高精度的频率测量和信号恢复。
不同类型的鉴频器还可能采用其他原理，如数字信号处理、混频等。
总体而言，鉴频器的工作原理是通过与输入信号相互作用，实现对信号频率的检测和测量。
鉴频器(discriminator)
化的解调信号。
10.8 鉴频器—
相位鉴频器
乘积型相位鉴频器
相移网 络的电
vFM
相移网络
路分析
H ()
V2 V1
1
jC1R
jQL
2( 0 ) 0
H () C1R
1 2
vFM—PM KM v0 (t)
KF v0 (t)
LPF
V1
C1 L
C
R V2
( ) arctg arctg 2QL(t)
26
变化关系，
2
且|H()| 几乎不变，确保“FM-PM变换”后的幅
H ()
度几乎不变（变化的只是瞬时频率或瞬时相位）。
26
0
2m
10.8 鉴频器—相位鉴频器
相移网络的电路分析
V1
C1 L
C
R V2
H () C1R 1 2
( ) arctg arctg 2QL(t)
2
2
0
在失谐不大时[-/6< (t) < /6]，
v
线性变换网络
检波器
10.8 鉴频器
二、鉴频方法分类
2. 调频—调相变换式（如：乘积型相位鉴频器）
vFM(t)=cos(5t+2sint)
vFM-PM(t)= cos(5t+2sint+0.5cost)
v(t)=cost
vFM
频率—相位 vFM—PM 线性变换网络
鉴相器
v
10.8 鉴频器
二、鉴频方法分类
10.8 鉴频器—
微分鉴频器
vFM
微分器
vFM—AM 包络 v
检波器
设
vFM (t) V0 cos0t
鉴频电路
16
6.6
1.
限幅器
消除寄生调幅
us
二极管限幅器
2.
差分对限幅器
图6.3.25
17
18
19
(2)鉴频特性 设 A1() 、A2()：上、下两谐振回路的幅频特性 vO ：双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则 vO = vAV1 - vAV2 = Vsmd[A1()-A2()]
d：上、下两包络检波器的检波电压传输系数 可见，当 Vsm 和 d 一定时，vO 随 的变化特性就是两
鉴频电路
6.
1. 斜率鉴频器 2. 相位鉴频器 3. 脉冲计数式鉴频器 4. 锁相环路鉴频器
2
二、主要指标
1. 鉴频特性
调频波 us f = f f c
2. 主要指标
鉴频器即 fu 变换器
uo u
鉴频灵敏度 (鉴频跨导) SD 线性范围 2fmax
个失谐回路的幅频特性相减后的合成特性。 (3)讨论 合成鉴频特性曲线的线性： ① 与两失谐回路的幅频特性形状有关； ② 主要取决于 f01 和 f02 的位置。配 置恰当，补偿两曲线中的弯曲部分，可 获线性范围较大的鉴频特性曲线。
7
范围不能扩展。
f 过大时，会在 fc 附近出现弯曲； f 过小时，线性段
鉴相器
数字鉴相器
叠加型 采用叠加型鉴相器构成 的相位鉴频器的称为叠 加型相位鉴频器。
① 将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络， 使输出调频波的附加相移按照瞬时频率的规律变化 。 ② 相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行比较， 检出反映附加相移变化的解调电压。
相位鉴频器的实现模型
9
叠加型鉴相器
5
二、双失谐回路斜率鉴频器
鉴频器原理
鉴频器原理一、前言鉴频器是一种非常重要的电子设备，它广泛应用于无线电、通讯、天文台、生命科学等领域。
鉴频器原理是许多电子工程师和学习者必须掌握的基础知识。
本文将介绍鉴频器原理。
二、什么是鉴频器？鉴频器是一种电路，用于从复杂的电信号中提取特定频率的信号。
它是由一个带通滤波器、一个鉴频器和一个低通滤波器组成的。
鉴频器可以从各种电信号中提取单一频率的信号，如光学、X射线、无线电波等。
鉴频器可用于调整光学和光谱分析仪器、调谐收音机、电视和电影发射和接收器，还在进行各种生物学研究时得到应用。
三、鉴频器原理以下是鉴频器的原理：1、带通滤波器鉴频器的输入信号首先通过一个带通滤波器，滤出落在一个特定频率范围内的信号。
简单的带通滤波器可以由电阻、电容和电感组成。
带通滤波器的品质因数越高，其滤出的信号相对干净。
但过高的品质因数会导致信号的失真。
2、鉴频器输入滤波器中的信号经过鉴频器后，依次提取出振荡频率的正、负上升或下降边沿。
这可以通过一个二极管和一个电容器简单实现。
这种电路被称为“菲涅耳鉴频器”或“鉴频二极管”。
在运作中，正交振荡器的输出信号与鉴频器的输入信号相乘。
然后，该乘积信号通过一个低通滤波器，滤除所有非基频信号。
低通滤波器可实现窄带滤波。
3、低通滤波器低通滤波器是由电容器和电阻器组成的。
它将信号的高频组分去除，使信号保持在基频附近。
这种滤波器也可以用其他形式来实现，如针状转换器或串接滤波器。
四、应用鉴频器已被广泛应用于各种领域，如：1、通讯：用于将不同频率的信号转换为低频信号，用于调制和解调器。
2、天文台：用于收集来自宇宙的微弱信号。
3、无线电：用于调谐收音机、电视和电影发射和接收器。
4、生命科学：用于分析和研究DNA、RNA、蛋白质等生物大分子。
5、光学：用于光谱分析仪器的调整。
五、总结本文阐述了鉴频器原理，一个由带通滤波器，鉴频器和低通滤波器组成的电路。
它是从复杂的电信号中提取单一频率信号的关键组件。
实验六鉴频器
鉴频器
The Nonlinear Electronic Circuit Lab of USTC
一、 概述
1.鉴频（调频信号的解调）：
从调频波中取出原调制信号。
2.鉴频器：实现鉴频功能的电路。
uＦM
FM
uΩ 鉴频器 t
t
输出信号幅度与输入信 号的瞬时频率偏移成正比。
3.鉴频器的主要性能指标
(1)鉴频特性曲线 (S曲线） 指鉴频器的输出电压uo(t)与输入FM信号频率f或 瞬时频偏Δf(t)之间的关系曲线 .
锁相鉴频电路
电容耦合式非平衡相位鉴频器
I jC3 U 1
U R1 K r U 1
U2 2
U R 2 K r U1
U2 2U2 2U R1
f = f c时 :
U1
U
U o U R1 U R 2 0
2 2
U R2
I jC3 U 1
U R1 K r U 1
U2 2
U R 2 K r U1
U2 2
U2 2
U R1
f > fc 时，
U1
U2 2
U o U R1 U R 2 0
U R2
U R1
U2 2
f < fc 时 :
U1
U o U R1 U R 2 0
U2 2
U R2
相位鉴频器实验电路
3.脉冲计数式鉴频器
鉴频特性曲线接近于直线段的频率范围，用2△fmax表示。 2△fmax > 2Δfm
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第7章 频率调制与解调
u
uFM
变换电路 u 包络检波 uo
0
(a)
c
(b)
(a)振幅鉴频器框图；(b) 图9―27 振幅鉴频器原理
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
1）直接时域微分法
设调制信号为uΩ=f(t),调频波为
t
uFM (t) U cos[ct k f 0 f ( )d ]
E2
j M
I1
M U1
L1
(7―47)
感应电动势 E 2 在次级回路形成的电流 I 2 为
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
I2
r2
E2
j( L2
1
C2
)
M L1
r2
U1
j( L2
1
C2
)
U2
1
I2 j
1
jC2
C2
ξ=2QΔf/f0,则上式变为
第7章 频率调制与解调
9.1 鉴频器与鉴频方法
9.1.1 鉴频器 角调波的解调就是从角调波中恢复出原调制信号
的过程。调频波的解调电路称为频率检波器或鉴频器 （FD）,调相波的解调电路称为相位检波器或鉴相器 （PD）。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
f
uo
变换 器
uo uom ax
fB fc
得,AB间的电压为
1 U2
2
j
1 4
Cm Z 2
U
1
(7―55)
由此可得
Q
U2
j
1 2
Cm
1
Re
j
U
1
j
1 2
Cm
0C 1 j
U
1
jkQ
U
1
1
1
j
j AU 1
1 j
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
Cm ＋
. U1
－
C1 L1
L2 C2
ui(t)
ii(t)
Ec
R Cc
Ec
uo
Ro
Co
图9―29 微分鉴频电路 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
2）斜率鉴频法 双离谐鉴频器的输出是取两个带通响应之差,即该 鉴频器的传输特性或鉴频特性,如图9-33中的实线所示。 其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看出,它可获得较 好的线性响应,失真较小,灵敏度也高于单回路鉴频器。
的振U幅D1相等，即UD1=UD2;
②f>f0=fc时，UD1>UD2，随着f的增加，两者差值将
加大；
③f<f0=fc时，UD1<UD2,随着f的增加，两者差值也将 加大。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
.
U2
.
2
UD1
0
.
－
U2 2
. U1 . UD2
(a) f＝fc
.
U2
.
2 UD1
－
C ＋
－
VD2
图9―38 互感耦合相位鉴频器 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
1) 频率—相位变换
频率—相位变换是由图9―39(a)所示的互感耦合回
路完成的。由图9―39(b)的等效电路可知，初级回路电
感L1中的电流为
I1
U1
r1 j L1 Z f
(7―45)
《高频电路原理与分析》
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
uFM
ui
Uo
uFM
ui
Uo
0
0
0
t
t
t
(a) 工作 区(线 性区)
Ui
Ui
0
f0
t
fc f0
f (t)
fm
t (b)
图9―30 单回路斜率鉴频器 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
f01 ＝fc
uFM
Ⅰ
f02
Ⅱ
u1
Ⅲ
u2
f03 (a)
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
uFM
限幅放大 u1
微分 u2
半波整流 u3
单稳 u4
低通滤波 uo
(a)
uFM
t
u1
t
u2
t
u3
t
u4
t
uo
t
(b)
图9―37 直接脉冲计数式鉴频器 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
9.2 鉴频电路
9.2.1 叠加型相位鉴频电路 1.互感耦合相位鉴频器 互感耦合相位鉴频器又称福斯特―西利
.＋
U2
.
2
－ ＋ U1 －
.＋
U2
.
2
－
UD2
.＋ U2 2－
.＋ U2 2－
. ＋ U1 －
图9―41 图9―38的简化电路 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
合成矢量的幅度随
U
2
与
U1
间的相位差而变化
(FM―PM ― AM信号)，如图9―42所示。
①f=f0=fc时，
U
与
D2
VD1
. U2
Lc
VD2
(a)
A
C3 R1
C1 L1
L2
C2
Uo
Cm
B
C4
R2
(b)
LC
4C
L 4
Cm (c)
图9―45 电容耦合相位鉴频器 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
9.2.2 比例鉴频器 1.电路 比例鉴频器是一种类似于叠加型相位鉴频器，而又
具有自限幅(软限幅)能力的鉴频器，其基本电路如图 9―46(a)所示。它与互感耦合相位鉴频器电路的区别在于：
uo uo1 uo2 Kd (uD1 uD2 )
(7―52)
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
U
Uo
Uo
0 (f0)
0
f 0 (f)
f (t)
t (a)
t
(b) f0
Uo
f0
(c)
图9―43 鉴频特性曲线 《高频电路原理与分析》
f
(或2 ①
f fa
)
②
f
第7章 频率调制与解调
变换电路 uFM-PM
鉴相 器
uo
图9―34 相位鉴频法的原理框图 《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
相位鉴频法的关键是相位检波器。相位检波器或 鉴相器就是用来检出两个信号之间的相位差，完成相 位差—电压变换作用的部件或电路。设输入鉴相器的两 个信号分别为
u1 U1 cos[ct 1(t)
耦合回路部分单独示于图9―45(b)，其等效电路示
于图9―45(c)。根据耦合电路理论可求出此电路的耦合
系数为
k
Cm
Cm
(Cm C)(Cm 4C) 2C
(7―53)
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
设次级回路的并联阻抗Z2为
Z2
Re
1 j
(7―54)
由于Cm很小，满足1/(ωCm)>>p2Z2,p=1/2。分析可
0
.
－
U2 2
. UD2
. U1
(b) f＞fc
. U2 2
0
.
－
U2 2
. UD1
. U1 . UD2
(c) f＜fc
图9―42
不同频率时的U
与
D1
U
D
2
矢量图
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
3) 检波输出
设两个包络检波器的检波系数分别为Kd1 ,Kd2(通常 Kd1=Kd12=Kd) ， 则 两 个 包 络 检 波 器 的 输 出 分 别 为 uo1=Kd1UD1 ,uo2=Kd2UD2。鉴频器的输出电压为
第7章 频率调制与解调
2) 相位—幅度变换
根据图中规定的
U2
与
U1
的极性，图9―38电
路可简化为图9―41。这样，在两个检波二极管上的高
频电压分别为
U
D1
U1
U2
2
U D2
U1
U2 2
(7―51)
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
. UD1
(Foster―Seeley)鉴频器，图9-38是其典型电路。相移网 络为耦合回路。
《高频电路原理与分析》
第7章 频率调制与解调
放大
变换网络
Co
＋.
ui
＋
M
. U1
C1 L1
U2
L2
2 －
＋.
－
U2
2 －
Ec
平衡叠加型鉴相器
VD1 ＋
＋＋
C2
L3
. U2
＋
. U1
－
RL