实验12 斜率鉴频与相位鉴频器
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。
实验十二 幅频特性和相频特性
实验十二 幅频特性和相频特性一、实验目的：研究ＲＣ串、并联电路的频率特性。
二、实验原理及电路图 1、实验原理电路的频域特性反映了电路对于不同的频率输入时，其正弦稳态响应的性质，一般用电路的网络函数()H j ω表示。
当电路的网络函数为输出电压与输入电压之比时，又称为电压传输特性。
即：()21U H j U ω=1）低通电路U 2图1-1 低通滤波电路 图1-2 低通滤波电路幅频特性 简单的RC 滤波电路如图4.3.1所示。
当输入为1U ，输出为2U 时，构成的是低通滤波电路。
因为：112111U U U j C j RCR j Cωωω=⨯=++所以：()()()2111U H j H j U j RC ωωϕωω===∠+()H j ω=()H j ω是幅频特性，低通电路的幅频特性如图4.3.2所示，在1RCω=时，()0.707H j ω==，即210.707U U =，通常2U 降低到10.707U 时的角频率称为截止频率，记为0ω。
2）高通电路2图2-1 高通滤波电路 图2-2 高通滤波电路的幅频特性12111U j RCU R U j RCR j C ωωω=⨯=⨯+⎛⎫+ ⎪⎝⎭所以：()()()211U j RC H j H j U jRC ωωωϕω===∠+其中()H j ω传输特性的幅频特性。
电路的截止频率01RC ω= 高通电路的幅频特性如4.3.4所示 当0ωω<<时，即低频时()1H j RC ωω=<<当0ωω>>时，即高频时，()1H j ω=。
3）研究RC 串、并联电路的频率特性：Aff 31图15-2f0ϕ︒90︒-90iu ou +--+RR CC图 15-1)1j(31)j (iｏRC RC UUN ωωω-+==其中幅频特性为：22io)1(31)(RC RC U U A ωωω-+==相频特性为：31arctg)(o RCRC i ωωϕϕωϕ--=-=幅频特性和相频特性曲线如图15－2所示，幅频特性呈带通特性。
斜率鉴频器
2016 ~ 2017学年第二学期《高频电子线路》课程设计报告题目：斜率鉴频电路的设计专业：班级：姓名：指导教师：电气工程学院2017 年5月21日一、任务书摘要通过研究鉴频器是输出电压和输入信号频率相对应的电路。
按用途可分为两类。
第一类用于调频信号的解调。
常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等，对这类电路的要求主要是非线性失真小，噪声门限低。
第二类用于频率误差测量，如用在自动频率控制环路中产生误差信号的鉴频器。
对这类电路的零点漂移限制较严，对非线性失真和噪声门限则要求不高。
斜率鉴频器是晶体管和LC回路实质上是一个调谐放大器，但回路的谐振频率f0与已调频信号的中心频率f c是失谐的。
一旦已调频信号的瞬时频率发生变化,放大器就输出一个与之相对应的调幅-调频波。
经二极管检波处理，即可在负载R L上得到与原调制信号变化规律相同的输出。
斜率鉴频器的电路比较简单，但回路失谐时其谐振特性曲线不是直线，因而鉴频特性的线性较差。
通过研究斜率鉴频电路了解了信号的调制和解调，有关未来斜率鉴频电路的微型化研究奠定了一定的基础。
关键词：鉴频器;输入信号; 二极管检波.By studying the frequency discriminator circuit output voltage and the input signal corresponding to the frequency. According to use can be divided into two categories. The first category for the demodulation of FM signal. A slope discriminator is common, phase discriminator, ratio detector, for this type of circuit is mainly required nonlinear distortion, second. Low noise threshold for frequency measurement error, as used in the automatic frequency control discriminator generates an error signal in the loop. This kind of zero drift of the circuit is strictly limited to the nonlinear distortion and noise threshold is not high.A slope discriminator is a transistor and LC circuit is essentially a tuned amplifier, but the center frequency of FC resonant frequency f0 circuit and has FM signal is detuning. Once the instantaneous frequency of the FM signal amplifier output changes, a corresponding amplitude modulation and frequency modulation wave. Through the diode detector processing, output can be obtained with the same modulation signal changes in the load on the RL circuit. A slope discriminator circuit is relatively simple, but when the detuning resonance characteristic curve is not a straight line, so the linear frequency is poor.By studying the slope frequency discrimination circuit, the modulation and demodulation of the signal are understood, which lays a foundation for the future research of the slope frequency discrimination circuit目录第一章鉴频器介绍 (1)1.1 鉴频器 (1)1.2 鉴频器原理 (1)1.3 鉴频特性（曲线） (2)1.4鉴频器的主要参数 (2)1.4.1鉴频器的中心频率0f (2)1.4.2鉴频带宽Bm (2)1.4.3鉴频器的线性度 (2)1.4.4鉴频跨导D S (2)1.5鉴频方法 (3)1.5.1直接鉴频法 (3)1.5.2间接鉴频法 (3)第二章斜率鉴频器电路及原理 (4)2.1单失谐回路斜率鉴频器 (4)2.2双失谐回路斜率鉴频器 (5)2.3差分峰值斜率鉴频器 (7)第三章电路的分析和原理 (9)3.1鉴频电路的分析 (9)3.2 二极管包络检波器的原理分析 (10)第四章电路的仿真及结果 (12)4.1 Multisim仿真软件介绍 (12)4.2 电路的仿真电路图及结果 (12)4.3 仿真分析 (14)第五章总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)第一章鉴频器介绍1.1 鉴频器使输出电压和输入信号频率相对应的电路。
实验12斜率鉴频与相位鉴频器
实验12斜率鉴频与相位鉴频器实验12 斜率鉴频与相位鉴频器—、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：FM波的解调斜率鉴频与相位鉴频器2．做本实验时所⽤到的仪器：变容⼆极管调频模块斜率鉴频与相位鉴频器模块双踪⽰波器万⽤表⼆、实验⽬的1．了解调频波产⽣和解调的全过程以及整机调试⽅法，建⽴起调频系统的初步概念；2．了解斜率鉴频与相位鉴频器的⼯作原理；3．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器⼯作的影响。
三、实验内容1．调频-鉴频过程观察：⽤⽰波器观测调频器输⼊、输出波形，鉴频器输⼊、输出波形；2．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。
四、基本原理从FM信号中恢复出原基带调制信号的技术称为FM波的解调，也称为频率检波技术，简称鉴频。
鉴频器的解调输出电压幅度应与输⼊FM波的瞬时频率成正⽐，因此鉴频器实际上是⼀个频率—电压幅度转换电路。
实现鉴频的⽅法有很多种，本实验介绍斜率鉴频和电容耦合回路相位鉴频。
1．斜率鉴频电路斜率鉴频技术是先将FM波通过线性频率振幅转换⽹络，使输出FM波的振幅按照瞬时频率的规律变化，⽽后通过包络检波器检出反映振幅变化的解调信号。
实践中频率振幅转换⽹络常常采⽤LC并联谐振回路，为了获得线性的频率幅度转换特性，总是使输⼊FM波的载频处在LC并联回路幅频特性曲线斜坡的近似直线段中点，即处于回路失谐曲线中点。
这样，单失谐回路就可以将输⼊的等幅FM波转变为幅度反映瞬时频率变化的FM波，⽽后通过⼆极管包络检波器进⾏包络检波，解调出原调制信号以完成鉴频功能。
图12-1为斜率鉴频与相位鉴频实验电路，图中13K02开关打向“3”时为斜率鉴频。
13Q01⽤来对FM波进⾏放⼤，13C2、13L02为频率振幅转换⽹络，其中⼼频率为9MHZ左右。
13D03为包络检波⼆极管。
13TP01、13TP02为输⼊、输出测量点。
2．相位鉴频器本实验采⽤平衡叠加型电容耦合回路相位鉴频器，实验电路如图12-1所⽰，开关13K02拨向“1”时为相位鉴频。
失谐回路斜率鉴频器
(Vm0 Sd fm cos t )cos(ct M f sin t )
主讲 元辉
本质上这里的相位也会发生变化
高频电子线路
显然，谐振回路两端的信号电压 i (t ) 的包络反映 了瞬时频率的变化规律。单失谐回路斜率鉴频器的工
作波形如图5.6.14所示。
（并联LC回路的频幅转换特性动画）
主讲 元辉
高频电子线路
（1）LC并联回路的频幅转换特性 令 则
is I sm cos(ct 0 )
( ) I Z ( j ) I V i s s 1 jQe
I e j0 ct I s sm
Re 2( 0 )
相互之间的影响，便于调整，该电路没有采用互感
耦合的方法，而是由两个共基放大器连接，两个共 基放大器不仅可使3个回路相互隔离，而且不影响 信号的传输。
主讲 元辉
高频电子线路
二、差分峰值斜率鉴频器 在集成电路中，广泛采用的斜率鉴频电路如图
5.6.18所示的差分峰值斜率鉴频器。
图5.6.18 集成电路中采用的斜率鉴频器
主讲 元辉
高频电子线路
图中 L C1 与 C2 为实现频幅转换的线性网络。
将输入调频波电压 FM (t ) 转换为
两个幅度按瞬时频率变化的调频调幅波电压 1 和
2 。
1 和2 分别通过射极跟随器T1和T2再分别加到由T3、
C3和T4、C4组成的三极管射极包络检波器上，检波器的
输出解调电压由差分放大器T5和T6放大后作为鉴频器
当输入调频信号s 的瞬时频率 (t ) 满足2 (t ) 1 关系时，解调输出电压与调频信号瞬时频偏之间有下列 关系成立 参见P120
相位鉴频器实验报告
相位鉴频器实验报告相位鉴频器实验报告引言：在电子通信领域，相位鉴频器是一种常用的电路元件，用于检测和测量信号的相位和频率。
本实验旨在通过搭建一个相位鉴频器电路并进行测试，验证其在信号处理中的应用。
实验目的：1. 了解相位鉴频器的基本原理和工作方式；2. 掌握相位鉴频器电路的搭建和调试方法；3. 进行实际信号的相位和频率测量。
实验器材和材料：1. 相位鉴频器芯片；2. 信号发生器；3. 示波器；4. 电源供应器；5. 电阻、电容等元件。
实验步骤：1. 搭建相位鉴频器电路：根据相位鉴频器芯片的引脚连接图，将芯片与其他元件连接起来，注意接地和电源的连接；2. 连接信号源和示波器：将信号源的输出端与相位鉴频器的输入端相连，将示波器的探头连接到相位鉴频器的输出端；3. 调试电路：通过调整电路中的电阻、电容等元件的数值，使得相位鉴频器的输出信号能够正确地反映输入信号的相位和频率；4. 测试信号的相位和频率：使用示波器观察相位鉴频器输出的波形，并通过示波器的测量功能获取信号的相位和频率数据。
实验结果与分析：经过调试和测试，我们成功搭建了相位鉴频器电路，并获取了信号的相位和频率数据。
在实验过程中，我们发现相位鉴频器对于输入信号的频率变化非常敏感，能够精确地测量出信号的频率。
而对于相位的测量，相位鉴频器也能够给出较为准确的结果，但在高频信号的情况下，可能会受到噪声和干扰的影响。
结论：通过本次实验，我们深入了解了相位鉴频器的原理和工作方式，并通过实际搭建和测试，验证了其在信号处理中的应用。
相位鉴频器作为一种重要的电路元件，在无线通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。
掌握相位鉴频器的原理和调试方法，对于电子工程师来说是非常重要的技能。
展望：相位鉴频器作为一种基础的电路元件，随着通信技术的发展和应用需求的不断增加，其功能和性能也在不断提升。
未来，相位鉴频器可能会更加精确地测量信号的相位和频率，同时具备抗干扰和抗噪声的能力。
相位鉴频器——精选推荐
相位鉴频器乘积型相位鉴频设计与仿真1.鉴频器概述鉴频器使输出电压和输⼊信号频率相对应的电路。
按⽤途可以分为两类：第⼀类⽤于调频信号的解调。
常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、⽐例鉴频器等。
对这类电路的要求主要是⾮线性失真⼩，噪声门限低。
第⼆类⽤于频率误差测量，如⽤在⾃动频率控制环路中产⽣误差信号的鉴频器。
对于这类电路的零点漂移限制较严，对⾮线性失真和噪声门限则要求不⾼。
实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类，第⼀类是调频——调幅变换型。
第⼆类是相依乘法鉴频型，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呈线性关系，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。
2.鉴频器的主要参数2.1鉴频特性(曲线)指鉴频器的输出电压u0与输⼊电压瞬时频率f 或频偏Δf 之间的关系曲线。
理想鉴频特性曲线应是⼀条直线，但实际上往往有弯曲，呈S 形，如下图所⽰。
变换器fu of Bu o maxu of cf Af(a )(b )2.2鉴频器的主要参数1）鉴频器的中⼼频率f0鉴频器的中⼼频率f0对应于鉴频特性曲线原点处的频率。
通常，由于鉴频器中⼼与中频频率相同。
2）鉴频带宽Bm鉴频带宽Bm:是指鉴频器能够不失真地解调所允许输⼊信号频率变化的最⼤范围。
3）鉴频器的线性度鉴频器的线性度：是指鉴频特性曲线在鉴频带宽内的线性特性。
4）鉴频跨导SD鉴频跨导SD :是指鉴频器在载频处的斜率，它表⽰单位频偏所能产⽣的解调输出电压。
鉴频跨导⼜叫做鉴频灵敏度。
⽤公式表⽰为：跨导也可以理解为将输⼊频率转换为输出电压的能⼒或效率，因此⼜称为鉴频效率3.鉴频⽅法3.1直接鉴频法是直接从调频信号的频率中提取原来调制信号的⽅法。
主要有脉冲计数鉴频法。
coo D f f f du du S dfd f=?===?3.2间接鉴频法就是先对调频信号进⾏变换或处理，再从变换后的信号中提取原调制信号的鉴频⽅法。
相位鉴频器
相位鉴频器一、相位鉴频原理鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
调频波的特点是振幅保持不变,而瞬时频率随调制信号的大小线形变化，调制信号代表所要传送的信息。
鉴频的目的就是从调频波中检出低频调制信号，即完成频率—电压的变换作用，能完成这种作用的电路被称为鉴频器。
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。
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。
相位鉴频器鉴频方式是：先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。
因此实现鉴频的核心部件是相位检波器。
二、设计方案（一）应用软件：本次设计是在Multisim 软件下进行的，Multisim 软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件，具有很强大的功能，Multisim 计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。
学员可以很好、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。
Multisim 仿真软件具有以下特点，直观的图形界面，丰富的元器件库，丰富的测试仪器，强大的仿真能力。
（二）工作原理及定性分析1、相位鉴频器原理图1 互感耦合相位鉴频器的基本电路如图1所示是互感耦合相位鉴频器的基本电路，由调频-调幅调频变换电路和振幅检波器两部分组成。
调频-调幅调频变换电路是由双耦合回路组成，其初级11C L 和次级22C L 都调谐于输入调频波的中心频率c f ，为了实现调频-调幅调频变换，初级和次级之间采用两种耦合方式，一种是互感M 的耦合，即由1U 通过互感M 在次级产生ab U ,另一是通过电容c C 将1U 耦合到高频扼流圈L 上，因为4C 、c C 对高频可认为短路，这样就可以认为1U 全加在L 上。
另外，c 点为2L 的中心抽头，故变换电路送给检波器电压为2/11ab D U U U +=2/-12ab D U U U =振幅检波器是由二极管1D 、2D 和低通滤波器3RC 、4RC 组成。
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实验12 斜率鉴频与相位鉴频器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
FM波的解调
斜率鉴频与相位鉴频器
2．做本实验时所用到的仪器：
变容二极管调频模块
斜率鉴频与相位鉴频器模块
双踪示波器
万用表
二、实验目的
1．了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念；
2．了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理；
3．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器工作的影响。
三、实验内容
1．调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形；
2．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。
四、基本原理
从FM信号中恢复出原基带调制信号的技术称为FM波的解调，也称为频率检波技术，简称鉴频。
鉴频器的解调输出电压幅度应与输入FM波的瞬时频率成正比，因此鉴频器实际上是一个频率—电压幅度转换电路。
实现鉴频的方法有很多种，本实验介绍斜率鉴频和电容耦合回路相位鉴
频。
1．斜率鉴频电路
斜率鉴频技术是先将FM波通过线性频率振幅转换网络，使输出FM波的振幅按照瞬时频率的规律变化，而后通过包络检波器检出反映振幅变化的解调信号。
实践中频率振幅转换网络常常采用LC并联谐振回路，为了获得线性的频率幅度转换特性，总是使输入FM波的载频处在LC并联回路幅频特性曲线斜坡的近似直线段中点，即处于回路失谐曲线中点。
这样，单失谐回路就可以将输入的等幅FM波转变为幅度反映瞬时频率变化的FM波，而后通过二极管包络检波器进行包络检波，解调出原调制信号以完成鉴频功能。
图12-1为斜率鉴频与相位鉴频实验电路，图中13K02开关打
向“3”时为斜率鉴频。
13Q01用来对FM波进行放大，13C2、13L02为频率振幅转换网络，其中心频率为9MHZ左右。
13D03为包络检波二极管。
13TP01、13TP02为输入、输出测量点。
2．相位鉴频器
本实验采用平衡叠加型电容耦合回路相位鉴频器，实验电路如图12-1所示，开关13K02拨向“1”时为相位鉴频。
相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。
输入的调频信号加到放大器13Q01的基极上。
放大管的负载是频相转换电路，该电路是通过电容13C3耦合的双调谐回路。
初级和次级都调谐在中心频率上。
初级回路电压直接加到次级回路中的串联电容13C04、13C05的中心点上，作为鉴相器的参考电压；同时，又经电容13C3耦合到次级回路，作为鉴相器的输入电压，即加在13L02两端用表示。
鉴相器采用两个并联二极管检波电路。
检波后的低频信号经RC滤波器输出。
图12-1 斜率鉴频与相位鉴频器实验电路
五、实验步骤
1．实验准备
插装好斜率鉴频与相位鉴频和变容二极管调频器模块，接通电源，即可开始实验。
2．相位鉴频实验（该实验与实验11中的内容有部分重复）
⑴ 以实验11中的方法产生FM波，即音频调制信号频率为1KHZ，电压峰—峰值500MV，加到12P01音频输入端，并将调频输出中心频率调至8.3MHZ左右，然后将其输出连接到鉴频单元的输入端13P01，即用铆孔线将12P02与13P01相连。
将鉴频器单元开关13K02拨向相位鉴频。
并将调频器单元的输出连接到鉴频器单元的输入上。
用示波器观察鉴频输出(13TP03)波形，此时可观察到频率为1kHz的正弦波。
如果没有波形或波形不好，应调整12W01和13W01。
建议采用示波器作双线观察：CH1接调频器输入端12TP03，CH2接鉴频器输出端
13TP03，并作比较。
⑵ 若改变调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会随之变大，但信号幅度过大时，输出将会出现失真。
(3)改变调制信号的频率，鉴频器输出频率应随之变化。
将调制信号改成三角波和方波，再观察鉴频输出。
3．斜率鉴频实验
(1)将鉴频单元开关13K02拨向斜率鉴频。
(2)将调频输出中心频率调至9MHZ左右。
将音频调制信号幅度调为
4V。
(3)信号连接和测试方法与相位鉴频完全相同。
4．三个电容变化对FM波解调的影响
与本实验的2相同，观察半可变电容13C1、13C2、13C3变化对于鉴频器输出端解调波形的影响。
用小起子分别调整13C1、13C2、13C03，看输出波形有何变化。
六、实验报告要求
1．画出调频-鉴频系统正常工作时的调频器输入、输出波形和鉴频器输入、输出波形。
2．根据实验数据，说明可变电容13C1、13C2、13C3变化对于鉴频器输出解调波形影响。
3．总结由本实验所获得的体会。