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1、鉴相器是用来比较两个鉴相器是用来比较两个同频输入电压同频输入电压和和的的相相位位，而而输输出电压出电压是两个输入电压相位差的函数，是两个输入电压相位差的函数， 即即当当线性鉴相的情况下，输出电压线性鉴相的情况下，输出电压与两个输入电压的瞬时相位差成正比。与两个输入电压的瞬时相位差成正比。 鉴相器鉴相器鉴鉴相相器器可可实实现现PM信信号号的的解解调调，但但也也广广泛泛用用于于解解调调FM信信号号，以以及及锁相技术及频率合成技术锁相技术及频率合成技术中。中。6.4.2相位鉴频器相位鉴频器（鉴相器（鉴相器phasedetector）其中：其中：的瞬时相位。的瞬时相位。的瞬时相位。的瞬时相位。即即休息
2、1休息2uFM 一一电路结构和基本原理电路结构和基本原理互感耦合相位鉴频器互感耦合相位鉴频器由二个部分组成：由二个部分组成：1,移移相相网网络络：互互感感为为M的的初初，次次级级双双调调谐谐耦耦合合回回路路组组成成的的移移相相网网络络，u1经经移移相相网网络络生生成成PM-FM波波u2，并使并使|U1|=|U2|+u3-另外，另外，u1经耦合电容经耦合电容CC在扼在扼流圈流圈LC上产生的电压上产生的电压u3=u1，故其等效电路如右下图所示。故其等效电路如右下图所示。VD1C3R1C4R2VD22包络检波器：包络检波器：组成平衡式包络检波器。组成平衡式包络检波器。两个检波器的输出电压为：两个检波
3、器的输出电压为：+u2-+u1-返回LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1ud1ud2二二工作原理分析：工作原理分析：上下检波器的输入端高频电压为：上下检波器的输入端高频电压为：如如果果忽忽略略次次级级回回路路对对初初级级回回路路的的影影响响，则初级回路中流过则初级回路中流过L1的电流的电流近似为：近似为：而次级回路中产生的感应电动势而次级回路中产生的感应电动势当当忽忽略略二二极极管管检检波波器器等等效效输输入入电电阻阻对对次次级级回回路路的的影影响响时时，次次级回路电流级回路电流i2为：为：所以：次级回路两端电压所以：次级回路两端电压u2为：为：VD1C3R1C4R2
4、VD2ud1ud2LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2二二工作原理分析：工作原理分析：讨论讨论:（1）当输入）当输入FM波瞬时频率波瞬时频率f 等于调频波中心频率等于调频波中心频率fo，即，即f=f o时，次级回路谐振。时，次级回路谐振。即：即：则有：则有：即有：即有：u2 超前超前u1相位差相位差/2，由矢量图由矢量图可得：可得：|Ud1|=|Ud2|若设检波器的传输系数为若设检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd。则有：则有：所以：所以：二二工作原理分析：工作原理分析：（2）当瞬时频率）当瞬时频率f fo时时，则有，则有，这这时时次次级级回回路路呈呈电感性
5、。电感性。注意：式中注意：式中为为次级回路阻抗。次级回路阻抗。为为Z2的相角。的相角。由矢量图，由矢量图，u2超前超前u1的相位小于的相位小于/2，所以：所以：|Ud1|Ud2|二二工作原理分析：工作原理分析：（3）当）当f fo时时，次级回路呈电容性。次级回路呈电容性。 所以：所以：其中：其中：可见：可见：u2超前超前u1的相位差大于的相位差大于/2，且且所以有：所以有：|Ud1|Ud2|二二工作原理分析：工作原理分析：f fouoo根据上述分析，相位鉴频器具有下图所示的鉴频特性曲线。根据上述分析，相位鉴频器具有下图所示的鉴频特性曲线。f f o互互感感耦耦合合回回路路相相位位鉴鉴频频器器中
6、中的的耦耦合合双双回回路路是是一一个个频频相相变变换换器器，它它把把FM波波 u1(t)变变 换换 成成 PMFM波波 u2(t)，而而FM波波u1(t)与与PMFM波波u2(t)经经叠叠加加后后变变换换成成两两个个AMFM波波ud1(t)，ud2(t)经经包包络络检检波波器器后后即即可可恢恢复复原原调制信号，调制信号， 其过程为：其过程为：相相位位鉴鉴频频器器不不具具有有自自限限幅幅作作用用，为为了了抑抑制制调调频频信信号号在在传传输输过过程程中中形形成成的的寄寄生生干干扰扰调调幅幅的的影影响响，一一般般需需要要在在接接受受机机中中放放末末级级电电路路中中加加限限幅幅器器，而而限限幅幅器器要
7、要求求输输入入FM信信号号的的电电压压幅幅值值较较大大，这这就就增增加加了了调调频频接接收收机机中中所所需需的的中中放放和和限限幅幅放放大大器器的的级级数数。而而比比例例鉴鉴频频器器具具有有自自限限幅幅的的作作用用，且且只只要要求求前前级级中中放放提提供供零零点点几几伏伏的的FM信信号号电电压压就就能能正正常常工工作作，不不需需要要另另加加限限幅幅放放大大器器，这使调频接收机的电路简化，这使调频接收机的电路简化，体积可能缩小，降低成本。体积可能缩小，降低成本。一一电路结构电路结构6.4.3比例鉴频器比例鉴频器（ratiodiscriminator）比例鉴频器与相位鉴频器比例鉴频器与相位鉴频器在
8、电路结构上相差很小，其在电路结构上相差很小，其主要区别在：主要区别在： （1）在两类鉴频器中）在两类鉴频器中D2的极的极性连接相反性连接相反（2）在在A，B端端并并联联一一个个大大电电容容C0，C0与与（R1+R2）组组成成较较大大的的时时间间常常数数（约约为为0.10.25s）。这这样样在在检检波波过过程程中中A，B两两端端电电压压基基本不变，等于本不变，等于E o（3）比例鉴频器输出电压不是在比例鉴频器输出电压不是在A，B端，而是在中点端，而是在中点C，D端引出。端引出。 EoCD+u1- -+u2- -uFM+uo- -LcCoVTVD2VD1C2C1R1R2CcEcC4C3L1L2MR
9、LCLAB比比例例鉴鉴频频器器在在输输入入端端的的频频率率相相位位变变换换电电路路与与和和互互感感相相位位鉴鉴频频器器是相同的，右图为其等效电路。是相同的，右图为其等效电路。有：有：其中：其中：而而如果设两个二极管检波器的传输系数为如果设两个二极管检波器的传输系数为Kd1=Kd2=Kd，则两检波管则两检波管的输出电压为：的输出电压为：而比例鉴频器的输出电压：而比例鉴频器的输出电压：+uo1-+uo2-返回ud1ud2+Eo- -+uo- -+u1- -VD1C3R1C4R2VD2CLRLCo二二工作原理工作原理讨论：（讨论：（1）当）当时，时，由矢量图可得由矢量图可得|ud1|=|ud2|，即
10、，即Ud1=Ud2u2ud1ud2u1-u1Ud1Ud2（2）当）当f fo时，则有时，则有 ，u2与与ul的相位差为的相位差为- -/2- -(t)由矢量图可得由矢量图可得|ud2|ud1|，即，即Ud2Ud1ud1ud2u1-u1Ud1Ud2u2（3）当）当f|ud2|，即，即Ud1Ud2ud1ud2u1-u1u2Ud1Ud2 由此可见，比例鉴频器的鉴频特性曲线如右图所示，由此可见，比例鉴频器的鉴频特性曲线如右图所示，只要工作在鉴相特性只要工作在鉴相特性的线性鉴相区，就可以还原出原调制信号的线性鉴相区，就可以还原出原调制信号三三自限幅原理自限幅原理f=foffouo=0uo 0ffouo
11、0比例鉴频器的输出电压比例鉴频器的输出电压uo只取决于输入只取决于输入FM波瞬时波瞬时频率的变化，而与输入频率的变化，而与输入FM幅度变化的大小无关。幅度变化的大小无关。 如果设输入如果设输入FM波的瞬时频率不变，即波的瞬时频率不变，即=常常量量，而而由由于于传传输输过过程程中中的的寄寄生生干干扰扰调调幅幅使使输输入入FM波波的的幅幅度发生变化。则由于度发生变化。则由于u2ud1ud2u1-u1Ud1Ud2ud1ud2u1-u1Ud1Ud2u2ud1ud2u1-u1u2Ud1Ud2fuof ofm- -fmf(t)可见，可见， 另外，当输入另外，当输入FM波的瞬时频率变化时，即有：波的瞬时频率
12、变化时，即有：返回自限幅特性分析自限幅特性分析 比例鉴频器不需要前置限幅器，它本身就具比例鉴频器不需要前置限幅器，它本身就具有抑制寄生调幅所产生的干扰的能力，在比例鉴有抑制寄生调幅所产生的干扰的能力，在比例鉴频器中，由于频器中，由于C C0 0的电容量很大，因此电压的电容量很大，因此电压E E0 0基本稳基本稳定不变，它只决定于调频波的载波振幅，而与其定不变，它只决定于调频波的载波振幅，而与其频偏及寄生调幅都无关频偏及寄生调幅都无关. . 当输入信号振幅由于干当输入信号振幅由于干扰突然变大时，由于电压扰突然变大时，由于电压E E0 0基本恒定可迫使信号基本恒定可迫使信号振幅减小。反之亦然。因而很好地起到了稳幅的振幅减小。反之亦然。因而很好地起到了稳幅的作用。作用。
