相敏检波器的鉴相特性
相敏检波器的工作原理
相敏检波器的工作原理相敏检波器是一种常用于射频（RF）和微波电路中的重要器件，它在通信系统、雷达系统、无线电接收机等领域都有着广泛的应用。
相敏检波器的作用是将输入信号转换成直流电压信号，以便后续的信号处理和分析。
那么，相敏检波器是如何实现这一功能的呢？接下来，我们将详细介绍相敏检波器的工作原理。
首先，我们需要了解相敏检波器的基本结构。
相敏检波器通常由一个相移器和一个乘法器组成。
相移器用于将输入信号进行相移处理，而乘法器则用于将相移后的信号与本地振荡器产生的参考信号相乘。
通过这样的处理，相敏检波器可以将输入信号中的调制信息提取出来，并转换成直流电压信号输出。
在实际工作中，相敏检波器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 输入信号相移处理，首先，输入信号经过相移器，与本地振荡器产生的参考信号相位对齐。
这一步骤是为了确保输入信号与参考信号在相位上保持一致，以便后续的乘法运算。
2. 乘法运算，经过相移处理的输入信号与本地振荡器产生的参考信号经过乘法器相乘。
在这一步骤中，乘法器将两个信号相乘，并输出乘积信号。
乘法运算的结果将包含输入信号的调制信息，这是相敏检波器实现信号检测的关键步骤。
3. 低通滤波，乘法运算得到的乘积信号经过低通滤波器进行滤波处理，去除高频成分，只保留调制信息的直流分量。
这样就得到了相敏检波器的输出信号，即转换后的直流电压信号。
通过以上步骤，相敏检波器实现了将输入信号转换成直流电压信号的功能。
在实际应用中，相敏检波器可以用于解调调幅、调频、调相等调制信号，实现信号的检测和解调。
同时，相敏检波器还可以用于测量输入信号的幅度、频率和相位等参数，具有广泛的应用价值。
总之，相敏检波器通过相移处理、乘法运算和低通滤波等步骤，实现了将输入信号转换成直流电压信号的功能。
它在射频和微波电路中扮演着重要的角色，为通信系统、雷达系统、无线电接收机等设备提供了可靠的信号处理和解调功能。
希望本文对相敏检波器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
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。
鉴相器原理与分类
鉴相器原理及分类更新于2010-05-13 03:52:41 文章出处:与非网鉴相器取样鉴频鉴相器-原理特性使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。
表示其间关系的函数称为鉴相特性。
鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。
常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。
鉴相器特性用ud(t)＝kdf【θe(t)】表示。
式中kd为鉴相器的增益系数；θe(t)＝θ1(t)－θ2(t)，表示两个输入信号之间的相位差。
函数f【·】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压ud(t)与相位差的关系。
常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。
鉴相器-分类鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。
二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。
两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。
其鉴相特性通常为余弦型的。
鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。
两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。
比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。
这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。
因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器二极管平衡鉴相器这是一种模拟鉴相器，原理电路如图1。
二极管D1、D2和C1R1、C2R2构成两个峰值检波器。
两个输入的正弦信号u1(t)=U1sin(ωt+θ1)、u2(t)＝U2sin(ωt+θ2)的和与差分别加于检波二极管D1和D2，检波后的电压差即为鉴相器的输出电压ud。
当U2U1时,ud∝U1cos(θ1－θ2)。
在这种情况下,它的鉴相特性是余弦型的(图2a)。
鉴频鉴相器这是一种数字鉴相器。
两个输入信号是脉冲序列，其前沿(或后沿)分别代表各自的相位。
比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。
图3是一种鉴频鉴相器的框图。
比相器可由触发器构成。
当两个输入信号u1和u2同频同相时,触发器没有输出,充电电流等于零。
当u1脉冲序列超前于u2时，触发器产生一个其宽度与相位差成正比的正脉冲，充电电路被充电，其输出电压为正值，大小与充电脉冲宽度成正比。
测控电路李醒飞第五版第三章习题答案内容
幅信号一般形式
双边带调幅信号
单边带调幅信号
图X3-10双边带调幅信号
3-14在测控系统中被测信号的变化频率为0~100Hz，应当怎样选取载波信号的
频率？应当怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？
为了正确进行信号调制必须要求ωc>>Ω，通常至少要求ωc>10Ω。在这种情况下，解调时滤波器能较好地将调制信号与载波信号分开，检出调制信号。若被测信号的变化频率为0~100Hz，应要求载波信号的频率ωc>1000 Hz。调幅信号放大器的通频带应为900~1100 Hz。信号解调后，滤波器的通频带应>100 Hz，即让0~100Hz的信号顺利通过，而将900 Hz以上的信号抑制，可选通频带为200 Hz。
3-12什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，画出它的波形。
可以假设调制信号x为角频率为Ω的余弦信号x=XmcosΩt，当调制信号x不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。调幅信号可写为：
它包含三个不同频率的信号:角频率为 的载波信号Umcosωct和角频率分别为ωc±Ω的上下边频信号。载波信号中不含调制信号，即不含被测量x的信息，因此可以取Um=0，即只保留两个边频信号。这种调制称为双边带调制，对于双边带调制。
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。
3-2什么是调制信号？什么是载理
a)调幅信号b)半波检波后的信号
实验一 开关式全波相敏检波实验
实验一开关式全波相敏检波实验一、实验目的1．了解双边带调幅信号的形成及解调原理。
2．掌握开关式全波相敏检波电路的构成及工作原理。
3．掌握开关式全波相敏检波电路的特性。
二、实验原理调制信号、载波信号、双边带调幅信号分别如图所示，当调制信号U X>0时，双边带调幅波的相位极性与载波的相位极性相同，当调制信号U X<0时，双边带调幅波的相位极性与载波的相位极性相反，调制信号U X改变符号时，其调幅波信号相位改变180º。
要使原信号得到解调，检波电路就必须具有判别信号相位和选频的能力。
包络检波电路是不能满足这一要求的，必须采用相敏检波电路，相敏检波电路又称同步检波电路。
（一）实验电路框图实验电路框图如图1-1所示。
高频载波信号（正弦波）经移相器进行相位调整，然后经开关式全波相敏整流电路进行全波整流，再经低通滤波器取出低频成分，信号经放大电路放大从而获得解调信号。
图1-1 实验电路框图（二）实验电路分析电路原理图如图1-2所示。
U i为高频载波信号输入端，R1，R2，N1构成过零比较器，对高频载波信号整形，N1输出开关控制信号（方波）控制开关场效应管的通断。
N S为双边带调幅波输入端，R3，R4、R5，N2构成放大倍数受开关管Q控制的放大器，当U C为高电平时，放大器的放大倍数为-1；当U C为低电平时，放大器的放大倍数为+1。
其对U s双边带调幅波的整流后的信号波形如图1-6所示。
图1-2 全波相敏整流电路图三、实验设备1．测控电路实验箱2．函数信号发生器3．示波器四、实验内容及步骤1．打开实验箱上±5V、±12V直流电源。
2．把“U15信号产生单元”短路帽JP1,JP2拨到“VCC”方向，调节此单元的电位器（电位器RP2调节信号幅度，电位器RP1调节信号频率），使之输出频率为1.3KHz、幅值为1V P-P的正弦波信号（用示波器观察其波形输出），接入“U5幅度调制单元”的调制波输入端。
鉴相器的原理
鉴相器的原理
原理：
鉴相器就是使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。
表示其间关系的函数称为鉴相特性。
鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。
常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。
特性：
鉴相器的特性用ud（t）＝kdf【θe（t）】表示。
式中kd为鉴相器的增益系数；θe（t）＝θ1（t）－θ2（t），表示两个输入信号之间的相位差。
函数f【·】表示鉴相特性，它反映鉴相器的输出电压ud（t）与相位差的关系。
常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等
鉴相器分类
1.模拟鉴相器
模拟鉴相器中做常见的为二极管平衡鉴相器。
原理：两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管，检波后的电位差即为鉴相器
的输出电压。
其鉴相特性通常为余弦型的。
2.数字鉴相器
鉴频鉴相器是一种数字鉴相器。
原理：两个输入信号是脉冲序列，其前沿（或后沿）分别代表各自的相位。
比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与相位差有关的输出。
这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。
因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。
鉴相器的应用
ui——环路输入信号，其频率比较稳定；uo——环路输出信号，频率与ui的频率相同，但与ui保持一定的相位差。
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——是在V APC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。
测控电路问答题
1-3 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。
在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。
测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。
1-4 影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？影响测控电路精度的主要因素有：（1）噪声与干扰；（2）失调与漂移，主要是温漂；（3）线性度与保真度；（4）输入与输出阻抗的影响。
其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。
2-6 何谓自举电路？应用于何种场合？请举一例说明之。
自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路。
应用于传感器的输出阻抗很高（如电容式，压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上）的测量放大电路中。
图2-7所示电路就是它的例子2-11 何谓电桥放大电路？应用于何种场合？由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。
应用于电参量式传感器，如电感式、电阻应变式、电容式传感器等，经常通过电桥转换电路输出电压或电流信号，并用运算放大器作进一步放大，或由传感器和运算放大器直接构成电桥放大电路，输出放大了的电压信号。
2-17 什么是隔离放大电路？应用于何种场合？隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。
隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系统（如生物医学人体测量、自动化试验设备、工业过程控制系统等）中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号。
3-13 什么是包络检波？试述包络检波的基本工作原理。
简述相敏检波器的作用及用法。
简述相敏检波器的作用及用法。
相敏检波器是一种电子设备，用于检测高频信号中的调制信号。
它可以将高频信号中的调制信息提取出来，并将其转换成低频信号输出。
相敏检波器的作用是将调制信号从高频转换到低频，以便于后续的处理和分析。
它常用于收音机、电视机、无线电通信等领域，用于接收和解调无线信号。
相敏检波器的用法如下：
1. 连接：将需要检测的高频信号输入到相敏检波器的输入端，连接好电源和地线。
2. 调节：根据实际需求，调节相敏检波器的增益、中心频率、带宽等参数。
3. 检测：将输出端连接到后续的处理设备或进行信号分析。
可以通过观察输出信号的变化来判断调制信号的特征。
需要注意的是，相敏检波器对输入信号的频率范围有一定要求，应根据信号的特性选择合适的相敏检波器。
另外，还需要注意相敏检波器的性能指标，如灵敏度、线性度、动态范围等，以确保信号的准确检测和解调。
相敏检波——专题PPT课件
1 、调制解调的功用与类型
（1）在检测系统中为什么要采用信号调制？
在检测系统中，进入检测电路的除了传感 器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而 传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号 从含有噪声的信号中分离出来是检测电路的一 项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往 给测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要 功用。
输出信号 x0 (t) 波形是一个幅值与被调制信号u(t) 相反且略大的，位于正
半周的波形。
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3、频率调制与解调
5/4/2021
调频就是用调制信号x去控制高频载波信
号的频率。常用的是线性调频，即让调频信号
的频率按调制信号x的线性函数变化。
调频信号us的一般表达式可写为：
us=Umcos(wc+mx)t
先将微弱的缓变信号加载到高频交流信号 中去，然后利用交流放大器进行放大，最后 再从放大器的输出信号中取出放大了的缓变 信号。
例：交流电桥
R1
Vin
U Umax cos 2 f0t
R2
R3
Vo
U Umax cos 2 f0t R4
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应变电阻的电阻变化量和被测外力引起的应变 (t)之间
制信号检出来，实现调相信号的解调，又称为 相位检波。
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谢谢您的观看！
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• 从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信 号的幅值随调制信号的值变化，因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。 只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。
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数字相敏检波
数字相敏检波技术不仅可检测信号幅值，而且能同时检测信号相位。
而且其检测精度高，即使对信噪比降低的场合，也可得到较高的检测精度。
此外，数字相敏检波技术对被测信号的频率具有很好的适应性，可以实现跟踪检波，只要改变参考信号的频率即可。
（数字相敏检波技术及其应用_路长厚）目前各种高性能的数字信号处理器的广泛应用，数字相敏检波器以其可靠性、灵活性已经在逐步取代传统的模拟相敏检波器。
数字相敏检波原理：设被测信号与参考信号分别为()()0cos s t V t Noise ωθ=++()()()00cos sin r t t j t ωω=+式中，V 为信号幅值；θ为信号初相位；Noise 为噪声。
由于噪声信号与参考信号不相关，被测信号与参考信号的互相关函数求得()()()sr 0=cos sin 22V V R j θθ- 正交分量为 ()()m sr 0=sin 2V b I R θ=-⎡⎤⎣⎦ 对信号经行M ×N 次采样，M 为采样周期数，N 为单周期采样次数，由采样间隔()s 00=/2/t T N N πω=得采样序列为()()cos 2/s n V n N πθ=+参考信号序列()()()()()a b cos 2/sin 2/r n n N j n N r n r n ππ=+=+式中，n=0,1, …MN-1，则()()1a 01MN t a s n r n MN-==⨯∑ ()()1b 01MN t b s n r n MN-==⨯∑进而求出信号幅值和初相位分别为V ()=/arctg b a θ-（数字相敏检波在DSP中的实现_石军）。
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相敏检波器的鉴相特性
由于调制信号的频率远低于载波信号的频率，在载波信号的若干周期内，调制信号的值变化很小，常将其看作为常数，这时双边带调幅信号us与载波信号uc（或Uc）为同频信号;调制信号为正时，us与uc（或Uc）同相;调制信号为负时，us与uc（或Uc）反相。
为鉴别调制信号的相位，需采用相敏检波电路。
相敏检波电路除了输入需解调的调幅信号us外，还需要一个与之同频的信号uc（或Uc）作参考信号。
相敏检波电路的鉴相特性为：输出电压为正时，表示输入的调幅信号us与参考信号（即载波信号）uc（或Uc）同相，此时调制信号为正（或负）;当输出电压为负时，表示输入的调幅信号us与参考信号uc（或Uc）反相，此时调制信号为负（或正）。
采用Multisim对3个相敏检波电路进行仿真实验，并给出实验结果。
1、仿真实验1.1、方案一相加式相敏检波仿真电路如图1所示。
电路选用理想元件，调幅信号经变压器T1输入，参考信号经变压器T2输入，参考信号uc的幅值远大于调幅信号us的幅值。
输出为低频信号（解调信号），经电容滤波后输出。
仿真电路运行结果如图2所示，图2（a）显示的是us与uc同相时的运行结果，图2（b）显示的是us与uc反相时的运行结果。
1.2、方案二开关式全波相敏检波仿真电路如图3所示。
电路选用实际元件。
Uc为uc整形后的方波信号。
在Uc=“1”的半周期，模拟开关导通，放大倍数为-1;在Uc=“0”的半周期，模拟开关截止，放大倍数为+1。
仿真电路运行波形如图4所示，图4（a）中us与Uc 同相;图4（b）中us与Uc反相。
1.3、方案三图5所示电路能鉴别两信号的超前或滞后关系，且输出电压的大小与两信号之间的相位差成对应关系。
A1，A2为过零比较器，输出经限幅得两个矩形波，其相位差与输入信号的相位差相同。
两矩形波经异或门和低通滤波电路得与两输入信号的相位差相对应的直流电压，经A3输出。
D触发器与三极管构成超前、滞后鉴别电路，当uA超前uB 时，触发器输出高电平，三极管导通，输出为负;uA滞后uB时，触发器输出低电平，三极管截止，输出为正。
移相电路由两个同频等幅电源u1，u2和R1，C1构成。
R1上的电。