任务4-6 鉴频与鉴相 (2)

V15107/.5Kp2.52010P1K1K1.3μHui18V3300pI11503300p1501K1.3μHI210P、UORL1K5107/.52.52K0pV2 1K 图4-6-7 双失谐回路鉴频器的实用电路

2．相位鉴频器

相位鉴频器有乘积型相位鉴频器和叠加型相位鉴频器两种。鉴相器有多种实现电路。大体上可以归纳为数字鉴相器和模拟鉴相器两大类。数字鉴相器由数字电路构成。模拟鉴相器广泛用于相位鉴频器中，这类鉴相器又可分为乘积型和叠加型两种鉴相器。采用乘积型鉴相器构成相位鉴频器的称为乘积型相位鉴频器，采用叠加型鉴相器构成相位鉴频器的称为叠加型相位鉴频器，电路模型如图4-6-8所示。

u s(t)线性网络（频率--相位）o(t)相位检波器u 图4-6-8 相位鉴频器模型

它由两部分组成：第一部分先将输入等幅调频波通过线性网络（频率-相位）进行变换，使调频波的瞬时频率变化转换为附加相移的变化，即进行FM-PM波变换；第二部分利用相位检波器检出所需要的调制信号。相位鉴频器的关键是找到一个线性的频率-相位变换网络。下面将从这方面讨论，然后讨论乘积型相位检波器。

(1)频率-相位变换网络

频率-相位变换网络有：单谐振回路、耦合回路或其它RLC电路等。图4-6-9(a)所示为电路中常采用的频相转换网络。这个电路是由一个电容C1和谐振回路LC2R组成的分压电路。

A(ω),φ(ω)C1LC2φ(ω)R·U2π2￣ω0A(ω)·U1ω

(a)(b)图4-6-9 频率-相位变换网络

由图可写出输出电压表达式

1?1R?j?C2?1j?L???? UU2?1?1j?C1???1R?j?C2?1j?L?1整理上式，并令

?0?Qp?1

L?C1?C2?RR??R??C1?C2? ?0L?L得

?U2??U1j?C1Rj?C1R (4-6-2)

?2????0?1?j?1?jQp?0式中，??2????0??0Qp为广义失谐量。由上式可求得网络的幅频特性A(?)和相频特性

?A(?)分别为

A(?)??C1R，?(?)???arctg? (4-6-3)

A221??由上式可画出网络的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图4-6-9(b)所示。只有在

arctg????2时，?A(?)可近似为直线，此时有

?A(?)??2????2?2Qp???0

?0假定输入调频波的中心频率?c??0，将输入调频波的瞬时角频率

???c???mcos?t??c???

代入上式，得

?A(?)??2?2Qp?0?? (4-6-4)

以上分析说明，对于实现频率-相位变换网络，要求移相特性曲线在?c??0时的相移

量为?2，并且在?0附近特性曲线近似为直线。只有当输入调幅的瞬时频率偏移最大值

??m比较小时，变换网络才可不失真地完成频率—相位变换。

???2Qp?0?? (4-6-5)

(2)乘积型相位鉴频器

乘积型相位鉴频器实现模型方框图如图4-6-10所示。不难看出，在频率-相位变换网络后面增加乘积型相位检波电路（相乘器和低通滤波器构成），便可构成乘积型相位鉴频器。还可看出，只需将鉴相特性公式中的??用式（4-6-5）代替，即可获得相应的鉴频特性公式，这里不再讨论。

相位检波器u s(t)线性网络（频率--相位）相乘器低通滤波器u o(t)

图4-6-10 乘积型相位鉴频器实现模型

3.脉冲计数式鉴频器

脉冲计数式鉴频器的电路模型如图4-6-11所示。

u FM限幅放大u 1微 分u 2半波整流u 3单 稳u 4低通滤波u o 图4-6-11 冲计数式鉴频器

调频信号瞬时频率的变化，直接表现为单位时间内调频信号过零值点(简称过零点)的疏密变化，如图4-6-12所示。调频信号每周期，有两个过零点，由负变为正的过零点称为\正过零点\，如01、03、05等，由正变为负的过零点称为“负过零点”，02、04、06等。如果在调频信号的每一个正过零点处由电路产生一个振幅为Um，宽度为τ的单极性矩形脉冲，这样就把调频信号转换成了重复频率与调频信号的瞬时频率相同的单向矩形脉冲序列。这时单位时间内矩形脉冲的数目就反映了调频波的瞬时频率，该脉冲序列振幅的平均值能直接反映单位时间内矩形脉冲的数目。脉冲个数越多，平均分量越大，脉冲个数越少，平均分量越小。因此实际应用时，不需要对脉冲直接计数，而只需用一个低通滤波器取出这一反映单位时间内脉冲个数的平均分量，就能实现鉴频。

uFMO0201030405060708t脉冲序列τUmOt

图4-6-12 调频信号变换成单向矩形脉冲序列

设调频信号通过变换电路得到一个矩形脉冲序列，并让这一脉冲序列通过传输系数为

kL的低通滤波器进行滤波，则滤波后的输出电压u0可写成

u0?uav?Um?kLT?Um?kLf (4-6-6)

式中，uav表示一个周期内脉冲振幅的平均值；?是脉冲宽度；Um是脉冲振幅；kL是低通滤波器的传输系数；f是重复频率，也就是调频信号的瞬时频率；T是重复周期。

由式(4-6-6)可知，滤波后输出电压与调制信号的瞬时频率f成正比。脉冲计数式鉴频器的优点是线性好，频带宽，易于集成化，一般能工作在10MHz左右，是一种应用较广泛的鉴频器。

4-6-2计划决策

计划和决策（参考） 通过任务分析和对相关资讯的了解，讨论学习的计划并选定最优方案。

第一步 第二步 了解鉴频的概念、方法及鉴频的主要技术要求 理解各类鉴频电路的组成、工作原理、分析方法及主要特点 4-6-3任务实施

学习型工作任务单 学习领域 学习项目 通信电子线路 项目4 换个样子传输信号---认识频率变换电路 学时 学时 72（参考） 28 工作任务 班 级 4-7 鉴频与鉴相 小组编号 成员名单 学时 2 1．了解鉴频的概念、方法及鉴频的主要技术要求； 任务描述 2．理解各类鉴频电路的组成、工作原理、分析方法及主要特点。 1．什么是鉴频？鉴频的方法有哪些，鉴频器有哪些技术要求？ 2．斜率鉴频器的电路结构及工作原理是什么？ 工作内容 3．相位鉴频器的电路结构及工作原理是什么？ 4．脉冲计数式鉴频器的电路结构及工作原理是什么？ 提交成果 和文件等 1．鉴频的概念、方法、技术指标、主要电路及工作过程分析对照表； 2．学习过程记录表及教学评价表（学生用表）。 完成时间 及签名 4-6-4展示评价

1．教师及其他组负责人根据小组展示汇报整体情况进行小组评价；

2．学生展示汇报中，教师可针对小组成员的分工，对个别成员进行提问，给出个人评价；

3．组内成员自评表及互评表打分； 4．本学习项目成绩汇总； 5．评选今日之星。

4-6-5试一试

1．鉴频灵敏度高说明 。

2．鉴频器的主要技术要求包括 、 、 。

3．将双失谐回路鉴频器的两个检波二极管V1、V2都调换极性反接，电路还能否工作?只接反其中一个，电路还能否工作?有一个损坏(开路)，电路还能否工作？

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