乘积型相位鉴频器的设计
相位鉴频器
图7-19 单谐振回路频相变换网络 （a）电路 （b）频率特性曲线
由图可写出电路的电压传输系数为
1 1 1 j C j U jC1 L R Au ( j ) 2 1 1 1 1 U 1 1 jC j j C1 C （7-9） jC1 1 L R L R
当 (t )
12
sin (t ) (t )，输出为 时，
I 0 RcV2 m Qe 0 Ad (t ) (t ) VT c
得到的鉴频特性曲线如图5.6.33所示。 式中V2 m H ( ) V1m ， H ( ) 为
10
C1 , RLC 频相转移网络的幅
式中 Ad为鉴相特性直线段的斜率，称之为鉴相灵敏度， 单位为 V
rad
。
此式说明：乘积型鉴相器在输入信号均为小信号 的情况下，只有当 时，才能够实现线性鉴相。
6
此时，当鉴相器的输入为调相信号，即
2 V2 m cos[c t ]
2 V2 m cos[c t k p (t ) ] 2
V2 V1
。 。
在 0
附近，
A( j )
j 0 C1 R j C1 R 1 1 j
A（）
0 C1 R
1
2
（ A ）
2
arctan
—广义失真 注：仅在 0 附近很小的范围内，才能近似认为 A( ) ( ) 在 上、下变化 。 为恒值， 2 3．鉴频输出电压 T ,T 设相频转换网络调谐在 上，即 ， 的增益为1，则，V V ，
这种鉴相器是比较两个开关波形的相位差而获得所 需的鉴相电压，因而又将它称为符合门鉴相器。
乘积型相位鉴频器的设计仿真与研究
乘积型相位鉴频器的设计、仿真与研究一、电路基本原理1.电路原理与用途乘积型相位鉴频器是由模拟乘法器MC1496和低通滤波器组成。
其中低通滤波器的工作原理：低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。
对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。
当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。
低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的h iss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acoustic barriers）、图像模糊处理等等。
低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（moving average)所起的作用；这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。
模拟乘法器MC1496：(a) MC1496部结构（b ）MC1496引脚图MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。
其部电路图和引脚图如图所示。
引脚8与10 接输入电压x U ，1 与4 接另一输入电压yU ，输出电压U ο从引脚6 与12输出。
引脚2 与3 外接电阻RE ，引脚4与8所对应的三极管构成对差分放大器产生串联电流负反馈，以扩展输入电压yU 的线性动态围。
引脚1与4为负电源端或接地端，引脚5外接电阻。
用来调节偏置电流与镜像电流的值。
2．主要技术指标乘积型鉴相器组成方框图如图2-1所示。
图中，两个输入信号分别为： 调相波 11cos()m c u U t ωϕ=+ 本地参考信号 22sin m c u U t ω=12()()22T T u u i I th th U U ο= （1-1）图1-1乘积型鉴相器组成方框图（1）1u 和2u 均为小信号当|1m U |≤26mV 、|2m U |≤26mV 时，由式(1-1)可得输出电流为()ϕωϕωϕω∆++∆=∆+==t U KU U KU t t U U U I U ulu I i c c 2sin 21sin 21cos )sin(4422121212020式中K 为乘法器的相乘增益因子。
频率解调(相位鉴频器)电路实验
实验九频率解调（相位鉴频器）电路实验一、实验目的：1. 掌握乘积型相位鉴频器电路的基本工作原理和电路结构；；2. 熟悉相位鉴频器的和其特性曲线的测量方法；3. 观察移相网络参数变化对鉴频特性的影响；4. 通过将变容二极管调频器与相位鉴频器进行联机实验，了解调频和解调的全过程。
二、预习要求：1. 复习相位鉴频的基本工作原理和电路组成；2. 认真阅读实验内容，了解实验电路中各元件的作用三、实验电路说明：本实验电路如图9-1所示。
图9-1四、实验仪器：1. 双踪示波器2. 万用表3. 实验箱及频率调制、解调模块五、实验内容及步骤：1．用逐点描绘法测绘乘积型相位鉴频器的静态鉴频特性：1）用高频信号源从P1端输入一幅度适中、6.5MHz的的正弦信号；2）将开关K1拨至R5档；3）用万用表测鉴频器的输出电压：在5—8MHz的范围内（以6.5MHz为基准），以每格0.02 MHz的间隔测量相应的输出电压，记录下来并绘制出静态鉴频特性曲线（注意：当6.5MHz 相位鉴频时，应使输出电压为零;如果不为零,可以调可变电容C5,归零后再进行实验）；4）将开关K1拨至R6档，重复第2）步的工作，并与之比较；2．观察调频信号解调的电压波形：1）将调频电路中心频率调为6.5MHz；2）将鉴频电路的中心频率也调谐为6.5MHz；3）将调频输出信号（调频电路中的TP1端）送入相位鉴频器的输入端P1，将F=2KHz 的调制信号加至调频电路的输入端进行调频；4）用双踪示波器同时观测调制信号和解调信号，比较二者的异同。
将调制信号的幅度改变，观察波形变化，分析原因。
六、实验报告要求：1、整理各项实验所得的数据和波形，绘制出曲线；2、分析回路参数对鉴频特性的影响；3、分析讨论各项实验结果。
13.鉴频器实验
鉴频器实验学号：200800120228 姓名：辛义磊 仪器编号：30一、 实验目的1、 进一步理解鉴频的基本原理及实现方法2、 掌握乘积型相位鉴频器的工作原理、实现电路与测量方法3、 进一步掌握频率特性测量仪的使用方法 二、 实验器材高频电路试验箱 数字示波器 直流稳压电源 数字万用表 三、 实验原理能够完成对调频信号解调的电路称为鉴频器，它是从频率已调波中不失真地还原出原调制信号的过程，它们的任务是把载波频率的变化变换成电压的变化。
其基本方法是将调频波进行特定的波形变换，使变换后的波形中包含有反映调频波瞬时频率变化规律的某种参量，如幅度、相位或平均分量，然后设法检测出这个参量，即得到原始调制信号。
就其功能而言，尽管鉴频器的输出V o (t)是在输入信号V i (t)作用下产生的，但二者却是截然不同的两种信号。
显然，鉴频器将输入调频波的瞬时频率)(t f （或频偏)(t f ）的变化变换成了输出电压)(t V o 的变化，这种变换特性称为鉴频特性，它是鉴频器的主要特性。
输出电压与瞬时频率)(t f （或频偏)(t f ∆）之间的关系曲线，称为鉴频特性曲线。
在线性解调的理想情况下，此曲线为直线，但实际上往往有弯曲，呈S 形，简称S 曲线。
鉴频器的主要指标有鉴频特性范围2maxf ∆和鉴频灵敏度dS 。
鉴频线性范围是指鉴频特性曲线中近似直线段的频率范围，用2max f ∆表示。
它表明了鉴频器不失真的解调时所允许的频率变化范围，因此要求2max f ∆应大于输入调频波最大频偏的两倍，即mf ∆>∆2f 2max。
2max f ∆也称为鉴频器的带宽。
鉴频灵敏度d S 是指在中心频率cf t f =)(（0)(=∆t f ）附近曲线的斜率，即cf t f dfv S =∆∂∂=)(0|。
显然，鉴频灵敏度越高，意味着鉴频特性曲线越陡峭，鉴频能力越强。
鉴频器的类型和电路很多，如斜率鉴频器、相位鉴频器、脉冲计数式鉴频器、锁相鉴频器。
乘积型相位鉴频器的深入分析
１ Ｌ（ １ ／ Ｃ ＋Ｃ） Ｑ＝ Ｒ／ Ｌ ， ｗ
在 这 里 ，ｒｔ￣是 由于 调 频 波 瞬 时频 率 变 化 所 引起 ａｃ ｇ
的相移 ， 我们称之为调频相移。 另外 ， 还推导 出了在调频相移较／ （ｒｔ￣ ｒ Ｉ ａｃｇ＜ｚ ｘ ＇ ／ ６ 的情况下 ，ｒ ｇ ≈ ｓ ， ） ａｃ ，ｉ ≈ 鉴相器的输 出近似 ｔ ｎ
３ ８
电气 电子教学学报
２０ 年 ６月 ０２
式
一Ｑ
一
一Ｑ
ｓ （ｒｔ￣ ／ １ ／ ） ｉ ａｃ ＇ （ ＋ ２ 函数具有 Ｓ型的鉴频特性 ； ｎ ｇ） 而在 ＜０ ３ ． 以下 ， 两条 曲线基本重合 ， 也就是说 ， 此时 厂 一ｓ （ｒｔ ） （ ＋ ２ 函数基本是线性 （） ｉ ａｃ ／ １ ／ ） ｎ ｇ 的， 可用 厂 一 （） 来代 ， ， 这与表 １ 的结果是一致 的。
第 ２ 卷第 ３ ４ 期
２００２ ６月 年
电 气 电 子 教 学 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＥＥＥ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ３ １２ ．
Ｊ ｎ．２ ００２ ｕ
乘积型相位鉴频器 的深人分析
杜 永 泰
（ 家庄陆 军 学院 石
摘 要
系。
石 家庄 ：５０３ ０ ０８ ）
ｔｖｉｙ ｉ ｔ
鉴频器是用来对调频波进行解调的电路 。乘积 型相位鉴频器（ 又称正交鉴频器或移相式乘积鉴频 器） 由于其电路简单 、 调试方便和易于集成等特点而 得 到广泛 应 用 。 乘积型相位鉴频器的方框图见图 １ 图中， 。 调频
图 ２ 移相 网络
信号先经过线性移相网络进行移相 ， 把调频信号的 瞬时频率变化转换为瞬时相位变化 ， 再与原调频信
基于F1596的乘积型混频器电路设计与实现
（ 军航 空 工 程 学 院 青 岛分 院 ，山 东 青 岛 ２ ６ ４ ） 海 ６ ０ １
摘 要 ： 对 混 频 器 在 接 收 机 电路 中的 重要 性 。 计 实 现 了一 种 基 于 Ｆ ５ ６的 乘 积 型 混 频 器 电路 。 为 使 该 电路 能 够 输 针 设 １９
输 出 信 号 经 鉴 频 器 和 压 控 振 荡 器 处 理 。 成 反 馈 电 压 输 形 入 Ｆ ５ ６的 １ 构 成 一 个 闭 环 ．由 此 可 实 现 混 频 器 电 路 的 １９ Ｏ脚
稳 频 输 出 。
频 器 可 将 信 号 电压 和本 振 电 压 通 过 模 拟 乘 法 器 直 接 相 乘 ， 再
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔ ｈ ｍｐ ｒ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅｖ ｒ ｌ ｐｙ ｍｉｅ ａ ｅ ｎ Ｆ ５ ６ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ． ｎ ｏ ｒｔ ｓ ｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ａ ｅ ｉ ｏ ｔ ｃ ｎ ｒ ｃ ｉｅ ，ａ ｍｕ ｔ ｌ ｘ ｒｂ ｓ ｄ ｏ １ ９ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｄ ｉ ｌ ｍｅ ｔｄ Ｉ Ｍｅ ｏ ｔ ａ ｉ
１
ｃｓｗ ｔ ｏ（ ，
ｃｓｌ ￣Ｏ０ ｔ ｏｆｔ Ｃ８ Ｌ＝ ） ）
图 ２ 混 频 器 原 理 电路 图
Ｆ ｇ Ｍｉ ｅ ｉｃ ｉ ｉ ．２ ｘ ｒｃ ｒ ｕ ｔ
÷Ｋ ｕ ｓ ＋ ￡ ， ｏｆ］ ｏ （ ） ￡ ｓ ｔ ｆ ＋ ｃ ｔ＋
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １— ５ ２ 稿 件 编 号 ：０２ ５０ ２ １０ ２ ０
特 性 峰 值 附 近 ． 频 特 性 曲 线 开 始 弯 曲 。 后 基 本 按 幅 频 鉴 最
特 性规 律下 降 。
乘积型相位鉴频器设计说明书
武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书目录1鉴频器简介 (1)2电路结构与原理 (2)2.1频率-相位线性转换电路 (3)2.2模拟乘法器MC1496 (4)2.3低通滤波器 (6)2.4主要技术指标 (6)3设计原理及仿真 (9)3.1电路设计原理 (9)3.2电路及各部分仿真 (10)3.3电路总设计图 (11)4实物的调试 (12)4.1焊接实物图 (12)4.2调试结果波形 (13)5multisim简介 (15)6心得体会 (18)7参考文献 (19)本科生课程设计成绩鉴定表 (20)摘要鉴频就是调频波的解调过程，利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频器。
调频波经过1496移相网络，得到两个相位不同的信号，再在MC1496的作用下，经过低通滤波器，得到输出波形。
本文通过对乘积型相位鉴频器各组成部分的介绍得到总的设计图及其仿真结果。
并对所焊接时候的调试结果进行了论述。
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
本课程设计利用Multisim11完成。
关键字：乘积型相位鉴频器 MC1496 Multisim；AbstractDiscriminator is frequency modulation wave demodulation process, using the product type phase discriminator to realize frequency discrimination method called product type phase discriminator. To FM wave after 1496 phase shift network, two different signal phase, under the action of MC1496 again, after a low pass filter, output waveform is obtained. This article through to the product type phase discriminator of each component is introduced the total design and its simulation results are obtained. And the welding time debugging results are discussed.Multisim is the U.S. national instrument (NI) co., LTD launched to Windows based simulation tools, applicable to primary analog/digital circuit board design work that contains a circuit principle diagram graphic and circuit hardware description language input methods, has rich simulation analysis ability. This course is designed using Multisim11 completed.Key：words: product type phase discriminator MC1496 Multisim;1鉴频器简介鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
乘积型相位鉴频器设计
目录1 Multisim软件简介......................................... - 1 - 2相位鉴频器..................................................... - 3 -2.1电路原理及用途............................................ - 3 -2.2 模拟乘法器MC1496 ....................................... - 4 -2.3 低通滤波器................................................. - 4 -2.4主要技术指标 .............................................. - 5 -3 乘积型相位鉴频器.......................................... - 8 -3.1 乘积型相位鉴频器的原理图 .......................... - 8 -3.2电路工作状态或元件参数的确定........................ - 9 -3.3设计电路的性能评测..................................... - 11 -3.4仿真结果................................................... - 14 -4 元件清单 ...................................................... - 16 -5 总结与心得体会............................................ - 17 -6 参考文献 ...................................................... - 18 - 本科生课程设计成绩评定表 .............................. - 19 -1 Multisim软件简介随着计算机技术飞速发展，电路可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成设计。
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一、电路原理
1．电路原理
（1）乘积型相位鉴频由移相网络、乘法器和低通滤波器三部分组成。
调频信号一路直接加至乘法器，另一路经相移网络移相后(参考信号)加至乘法器。
由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。
如图所示。
图1
正交鉴频原理图
（2）用LM1596构成的乘积型相位鉴频器电路如图所示。
图2 LM1596构成的相位鉴频器
其中C 1与并联谐振回路C 2L 共同组成线性移相网络，将调频波的瞬时频率的变化转变成瞬时相位的变化。
分析表明，该网络的传输函数的相频特性)(ωφ的表
达式为： )]1(arctan[2)(20
2
--=w w Q w π
φ
当
<<∆0
w w
1时，上式近似表示为 )2arctan(2
)(0
w w
Q
w ∆-=
∆π
φ u s
移相网络
u s
′低通滤波
u o
K
或 )2arctan(2
)(0
f f
Q
f ∆-=
∆π
φ 式中f 0—回路的谐振频率，与调频的中心频率相等。
Q —回路品质因数。
△
f —瞬时频率偏移。
相移φ与频偏△f 的特性曲线如图所示。
图3 相移φ与频偏△f 的特性曲线
2．主要技术指标
相位鉴频法的原理框图如下图所示。
图中的变换电路具有线性的频率—相位转换特性，它可以将等幅的调频信号变成相位也随瞬时频率变化的、既调频又调相的FM-PM 波。
把此FM-PM 波和原来输入的调频信号一起加到鉴相器上，就可以通过鉴相器解调此调频信号。
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：
把它们同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压o u 是瞬时相位差的函数，即：
在线性鉴相时，o u 与输入位相差21()()()e t t t ϕϕϕ=-成正比。
信号2u 中引入/2π固
定相移的目的在于当输入相位差21()()()e t t t ϕϕϕ=-在零附近正负变化时，鉴相器输出电压也相应地在零附近正负变化。
图4 相位鉴频器的框图
11122222cos ()cos ()sin ()2c c c u U t t u U t t U t t ωϕπωϕωϕ=+⎡⎤⎣⎦
⎡⎤
=-+=+⎡⎤⎣⎦⎢⎥⎣⎦
21()()o u f t t ϕϕ=-⎡⎤⎣⎦
二、设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
下图是微波通信接收机中采用的失谐式平衡鉴频器的电路实例。
电路中有三个谐振回路，回路A调谐于中频频率35MHZ，回路B和C分别调谐于30MZ和40MHZ，三个回路的谐振频率互不相同，为了便于调整，减小三个回路之间的相互影响，改电路没有采用耦合的办法，而是将由两个共基极放大器连接，两个共基极放大器不仅可以使三个回路相互独立，而且影响信号的传输。
图5 双失谐回路鉴频器实例
2、电路工作状态或元件参数的确定
图6 乘积型相位鉴频器
说明乘积型相位鉴频只能解调φ' 很小的调相波。
3、仿真及仿真结果分析
双失谐回路鉴频器的输入调频波的波形如图7所示。
图7 输入调频波的波形图
模块一后，调频波变换为调频、调幅波，其输出波形如下图8所示。
原调频信号为等幅的调频波，波形仅有有疏密之别，经变换电路变换后，波形振幅不等，形成包络。
图8 调频、调幅波的波形图
再经模块二，即二极管包络检波器检波之后，输出所需的原调制信号，得到的仿真波形图如下图9所示。
图9 双失谐回路鉴频器输出的原调制信号波形图
将原输入的调频波与经双失谐回路鉴频器鉴频之后输出的原调制信号进行对比，其仿真波形如下图10所示。
图10 输入调频波与输出信号的比较
4、设计电路的性能评测
通过测试，设计的电路达到了鉴别频率的要求。
三、结论及心得体会
为期近一周的高频电子线路课程设计已经接近尾声。
本次是要设计鉴频器，鉴频电路的作用是解调频率调制信号。
本次课程设计采用振幅鉴法中的斜率鉴频法。
为了使电路的线性度好一点就用双谐平衡鉴频法。
通过这次课程设计首先对高频电路原理与分析课程得到了复习了应用。
使得理论与实践相结合，对知识的掌握更加熟练。
这次课程设计业使我明白了自己还有很多很多的不足，在以后的学习中应该多多的注意实践知识的训练和积累，不断的开拓自己的动手能力，不断的训练自己的动手能力。
这次课程设计让我深深的明白了自己以后该做什么，该怎么去做。
参考资料
[1] 阳昌汉. 高频电子线路. 哈尔滨：高等教育出版社，2006.
[2] 吴运昌. 模拟集成电路原理与应用. 广州：华南理工大学出版社，2000.
[3] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 武汉：华中科技大学出版社，2000.
[4] 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002.。