§7-7 鉴频器与鉴相器

1. §7-7 鉴频器与鉴相器 • 学习要点： • 了解鉴频特性曲线的含义 • 鉴频电路的工作原理 • 鉴相器的应用：琐相环

2. 鉴频器与鉴相器 7-７-1 概述 7-７-2 鉴频电路 7-７-３ 鉴相电路 退出

3. ——鉴频器主要用于调频接收机和自动频率控制电路； 　　　鉴相器主要用于相位比较电路如相位鉴频器等 7-７-1 概述 鉴频特性曲线—— 　　调频波（等幅波）所传送的调制信号信息包含在高频振　　　荡的频率变化之中，所以鉴频器输出的信号必须与输入调频波的瞬时频率保持一致，即成线性关系。描述这种变换关系的特性曲线称为“鉴频特性曲线”，它是鉴频器的输出电压uo与输入调频信号的频偏Δf（或瞬时频率f）之间的关系曲线，也称为‘S’曲线。鉴频特性曲线如下图所示。

4. 1）Δf＝f－fC＝0时，调频信号的瞬时频率f=调频信号的中心频率1）Δf＝f－fC＝0时，调频信号的瞬时频率f=调频信号的中心频率 　　　　　　　　　（载频）fC，对应的鉴频输出电压uo＝0； 2）当调频信号的载频fC受调制信号控制时，频偏Δf按的变化规律 　　　在Δf＝ 0的两边正、负范围内变动，鉴频器就检出了调频 　　　信号中所包含的频率变化信息，从而还原了原始调制信号

5. 鉴频器的主要性能指标均可从鉴频特性曲线上得出。鉴频器的主要性能指标均可从鉴频特性曲线上得出。 • 鉴频灵敏度——指在调频信号的中心频率fC附近单位频偏所产 • 　　　　　　　　生的输出电压的大小，又称为鉴频跨导， • 　　　　　　　　其定义为 = 要求鉴频器单位频偏所产生的输出电压要大。 2．最大鉴频带宽——指鉴频器近似线性地解调调频信号时所允许 　　　　　　　　　的最大频偏范围。在上面鉴频特性曲线中， 　　　　　　　　　是指uo轴左、右两个峰值之间所对应的频偏 　　　　　　　　　范围，即。此范围应大于输入调频信号最大 　　　　　　　　　频偏的摆动范围2Δfm，即

6. 7-７-2 鉴频电路 分类——1）斜率鉴频器（振幅鉴频器）； 2）比例鉴频器； 3）正交鉴频器。 1．斜率鉴频器（振幅鉴频器） ——利用幅频特性曲线的线性段进行频率-幅度变换，将调 　　　　频波变换为调频-调幅波，再用包络检波器将调制信号 　　　　恢复出来。 　　如果把并谐回路的谐振频率f0选得高于或低于调频信号的载频时，调频信号工作在并联谐振回路的失谐区． 　　如图7.7.2谐振曲线AB或CD段，看成以载频fC为中心的线性区，当调频信号通过该电路时，对不同的频率，失谐回路阻抗不同，回路电压振幅就会随调频信号的瞬时频率f而变化。

7. 　　谐振特性曲线 常用的斜率鉴频器有两种——1）单回路斜率鉴频器； 2）双回路斜率鉴频器。 1）单回路斜率鉴频器

8. VD、R、C2：组成大信号包络检波器（功能是将调频-调幅VD、R、C2：组成大信号包络检波器（功能是将调频-调幅 　　　　　　　　波u2变成调制信号输出）。 讨论：（1）当f＞fC时，回路失谐↓→输出电压振幅↑； 　　　（2）当f＜fC时，回路失谐↑→输出电压振幅↓； 　　　（3）当调频波的瞬时频率随调制信号变化时，使回路输出 　　　　　　电压振幅变化，这时的并联回路L1C1电压u2是一个 　　　　　　调频-调幅波，它的包络变化规律已反映了调制信号 　　　　　　的变化，通过包络检波器的振幅检波便可还原出调 　　　　　　制信号。

9. 缺点：幅频特性的倾斜部分线性幅频特性还是较窄，解调后缺点：幅频特性的倾斜部分线性幅频特性还是较窄，解调后 　　　失真也较大。 2）双回路斜率鉴频器

10. 图（a）中上边L1C1回路的谐振频率f01>fC， 　　　　下边L2C2回路的谐振频率f02<fC。 　为保证工作的线性范围，可调整f01、f02使(f01－f02)大于输入调 　　　　　　　　　　　　频信号最大频偏Δfm的两倍。 　为了使鉴频曲线对称，还应使f01－fC = fC－f02。将上、下两个 　　　　　　　　　　　单失谐回路鉴频器输出之差作为总输 　　　　　　　　　　　出，即u0＝u01－u02，与输入调频信号 　　　　　　　　　　　中携带的调制信号呈比例。 优点：由图（b）可知，双失谐回路鉴频器的鉴频特性在频带宽 　　　度、线性范围、灵敏度等方面都有很大的改进。 2. 相位鉴频器 ——用鉴相方法完成鉴频

11. 调相原理——首先通过移相网络将调频信号转化为调频-调相调相原理——首先通过移相网络将调频信号转化为调频-调相 　　　　　　信号，使相位的变化与瞬时频率的变化成正比； 　　　　　　再将调频信号和调频-调相信号送入相位检波器 　　　　　　（即鉴相器），检测出两信号的相位差，从而将 　　　　　　调制信号恢复出来。 相位鉴频器框图如下所示

12. 例如，互感耦合叠加型相位鉴频器电路，调频广播接收机中应用例如，互感耦合叠加型相位鉴频器电路，调频广播接收机中应用 要求：有前置限幅放大器（未画出），将输入信号限幅去除干 　　　扰信号（干扰会影响解调性能），形成输入信号u1

13. 　　谐振回路L1C1和L2C2分别调谐在调频信号的中心频率fC上，当调频信号的频偏不超过谐振回路的通频带时，通过互感耦合回路的耦合，得到与输入调频信号u1同频但有附加相移的调频-调相信号u2。调频信号u1通过CC的耦合，加到扼流圈L3上，与经互感耦合的电压u2线性叠加，其叠加结果产生调频-调相-调幅波，将此信号送入包络检波器，取出包络，经差动输出，即上、下两个包络检波器将直流分量抵消，交流成分加倍，从而完成对调频信号的解调,得到调制信号uo。　　谐振回路L1C1和L2C2分别调谐在调频信号的中心频率fC上，当调频信号的频偏不超过谐振回路的通频带时，通过互感耦合回路的耦合，得到与输入调频信号u1同频但有附加相移的调频-调相信号u2。调频信号u1通过CC的耦合，加到扼流圈L3上，与经互感耦合的电压u2线性叠加，其叠加结果产生调频-调相-调幅波，将此信号送入包络检波器，取出包络，经差动输出，即上、下两个包络检波器将直流分量抵消，交流成分加倍，从而完成对调频信号的解调,得到调制信号uo。 3. 比例鉴频器 互感耦合相位鉴频器不具有自限幅能力，为了抑制寄生调幅的影响，要求前级中放有限幅器。限幅器要求有较大的输入信号，这就导致鉴频器前中放、限幅级数的增加，对那些要求简化线路、缩小体积、降低成本的一般调频广播接收机是不希望的。

14. 比例鉴频器就是一种类似于互感耦合相位鉴频器，而又有自动限幅能力的鉴频器，如下图所示电路。比例鉴频器就是一种类似于互感耦合相位鉴频器，而又有自动限幅能力的鉴频器，如下图所示电路。

15. 比例鉴频器的输出电压为 uo= （其中 ） 由上式可见，输出uo与两个检波器负载上的电压比 有关， 故称之为比例鉴频器。 自限幅原理——从输出电压uo表达式可以看出。当输入调频信号 的振幅增大时，u1、u2的振幅增大，加到两个包 络检波器上的合成电压振幅随之增大，uo1、uo2也 同比例增大，但基本不变。只要基本不变，输出 电压uo也就基本不变。

16. 结论：比例鉴频器的输出电压只取决于输入调频信号瞬时频率的结论：比例鉴频器的输出电压只取决于输入调频信号瞬时频率的 变化，而与输入调频信号振幅大小无关，这就是比例鉴频 器的自动限幅作用。 7-7-3 鉴相电路 ——鉴相器主要用于相位比较电路，如前面介绍的相位鉴频 器。在自动相位控制电路（锁相环路）中，鉴相器也是重 要的组成部。

17. 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； 低通滤波器——将其波纹成分滤除，输出直流电压VAPC； 压控振荡器——是在VAPC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。

18. 如因某种不稳定的因素(如温度、电源电压的变化)使压控振荡器的振荡频率偏离输入信号频率时，依靠环路的自动调节作用，控制压控振荡器的振荡频率不断地靠近输入信号的频率，直到两频率完全相等、环路进入锁定状态时为止。如因某种不稳定的因素(如温度、电源电压的变化)使压控振荡器的振荡频率偏离输入信号频率时，依靠环路的自动调节作用，控制压控振荡器的振荡频率不断地靠近输入信号的频率，直到两频率完全相等、环路进入锁定状态时为止。 从以上分析看到，在锁相环路中鉴相器是环路自动调节的关键，因为误差电压ud是由它产生，整个环路能否稳定是由鉴相器决定的。目前要求较高的频率发生器都设计在锁相环路中，这样振荡频率经过锁相环路中鉴相器的不断调整，达到稳定的输出频率。如电视机中的副载波发生器和行振荡电路都是在琐相环路中。 课后小结——见黑板

19. 复习及课前提问：1.两种调相电路的名称? 2.它们的特点比较。 思考与练习题： 1.什么叫鉴频？鉴频器的鉴频特性指什么？ 2.鉴频过程为什么要进行限幅？ 3.斜率鉴频器是应用什么原理实现鉴频的？ 4.相位鉴频器是应用什么电路完成鉴频的？ 5.比例鉴频器是如何实现自动限幅的？ 6.鉴相器主要应用在什么电路中？ 作业题：7-18 本章小结