相位鉴频课设报告器

前言

随着社会经济的迅速发展和科学技术的全面进步，计算机事业的飞速发展，以计算机与通信技术为基础的信息系统正处于蓬勃发展的时期。随着经济水平的提高，人们对生活质量及工作软件的要求也越来越高。在当今电子领域，Multisim软件及以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子线路的仿真和设计中得到了广泛的应用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性变化，鉴频的目的就是从调频波中检出低频调制信号完成频率-电压的变换作用，相位鉴频器是模拟调频信号的一种最基本的解调电路，它具有鉴频灵敏度高、解调线性好等优点。

本次课程设计主要是利用Multisim软件来设计和调频接收系统相位鉴频器的原理

一实验目的

1、进一步学习掌握频率解调相关原理。

2、了解电感耦合回路相位鉴频器的工作原理。

3、了解相位鉴频器的频率特性。

二相位鉴频器的设计思路

相位鉴频法的原理设计思路框图如下图所示，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顺时频率变化的，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频器上，就可以通过鉴相器解调此调频信号，相位鉴频器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。

三相位鉴频器的原理

1、相位鉴频器的原理框图

2、原理分析

上图所示电路是互感耦合相位鉴频器的基本电路。它是由调频～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,其初级与次级之间采用了两种耦合方式,一是互感Ｍ耦合,即由通过互感Ｍ在次级产生,另一是通过电容ＣＣ将耦合到高频扼流圈ZL上,因为Ｃ４、ＣＣ对高频可认为是短路,这样就可以认为全加在ＺＬ上。另外,c点为Ｌ２的中心抽头,故变换电路送给检波器的电压为

两个振幅检波器分别是由二极管、和低通滤波器、组成。其输入电压分别为和。振幅检波器的输出只与输入信号振幅有关,而与输入信号的相位无关。鉴频器的输出是取两振幅检波输出电压之差,即Uo=Kd（U D1-U D2）

式中,

和

是

和的瞬时振幅。两个检波器特性相同,

故电压传 输系数均为。

对于调频～调幅调频变换电路,由于

是等幅波,而在耦合回路

的通带内

的振幅也可以认为是不变的。但是

和之间的相位关系却随着频率变化而变化。相位鉴频器正是利用了与

的相位差随频率变化,实现了调频～调幅调频变换。和

均为调幅调频

波,经振幅检波器可实现鉴频。 3 相位鉴频器的鉴频特性的定性分析

为了分析的简化,先假设相位鉴频器的初级回路的品质因数较高,初、次级回路的互感耦合比较弱。这样在估算初级回路电流时,就不必考虑初级本身的损耗电阻和从次级引人到初级的损耗电阻。由图3可知,初级回路中流过电感L 1的电流为:

在同名端如图所示的条件下，初级回路电流在次级回路中感应电动势为：

代入得：

次级回路路端电压U ab 可由等效电路求出

式中,2221/X L C ωω=- ,是次级回路总电抗,其值随频率不同可能为正,可能为负,还可能为零。

○1当输入信号频率c f f =时, 20X =。于是

此式表明,次级回路电压

比初级回路电压

滞后π/2,则电压

矢量图如图4 (a)所示。

因为鉴频器的输出电压

o

u 与12D D U U -成正比,由矢量图知

12D D U U =,则鉴频器的输出电压为：12()0o d D D u K U U =-=

○

2当输入信号频率c f f >时, 20X >,这时次级回路总阻抗为

式中，2Z 是

模，其值为：

θ是的相角，其值为：

代入得

此式表明,次级回路电压比初级回路电压

滞后(2π

θ+),对应

的矢量图如图图4 (b)所示。

从图中可知12D D U U <,则鉴频器的输出电压为：

12()0o d D D u K U U =-<

○3当输入信号频率c f f 时, 20X <,这时次级回路总阻抗为

式中，,

。

代入得

.

.2212

1

(5-69) (1)

j ab

C U U e Z M

L

πθω⎛⎫

-+ ⎪⎝⎭

=1

π⎛⎫

此式表明,次级回路电压比初级回路电压

滞后(||2π

θ-),对应

的矢量图如图4(c)所示。从图中可知12D D U U >,鉴频器的输出电压为：

12()0o d D D u K U U =->

图5 鉴频特性曲线

由上分析可得鉴频器输出电压o u 与频率f 的关系曲线如图5所示。在c f f =点, 0o u =,随着失谐的加大, 1D U 与2D U 幅度的差值增大,o u 的幅值加大。当ｆ>ｆ时,o u 为负。当c f

f 时,

o

u 为正。当频率偏离超过1m f 和2m f 两点时,曲线弯曲,这是由于两输入

谐振回路失谐严重,和幅度都变小,合成电压也相应减小,鉴频

特性曲线下降。

四 相位鉴频器的仿真结果图

1、仿真电路图

2仿真结果图

调幅调频波的波形图

五硬件制作与测试

六设计总结

这次课程设计我们做了相位鉴频器电路的设计与仿真，在设计中遇到了很多困难，但同时也收获了很多东西，加深了对电子线路的理解与认识

通过这次可设，增强了自己的学习能力与动手能力，学会了运用Multisim仿真软件，在设计电路时，失败过很多次，但老师和同学的鼓励给了我很大的勇气，经过老师的知道，同学的商量，不断地调试频率，改进电路，终于成功的仿真出了电路图，特别的开心受益匪浅。

参考文献