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LC移相电路在调频和鉴频中的应用与仿真孙冬艳【摘要】由LC回路构成的移相电路具有调节输入输出信号之间的相位关系的作用，在通信电路中有广泛的应用。
为深入研究LC移相电路的应用原理，论文推导了LC移相电路的传递函数，分析相移与电路参数的关系，讨论移相电路在间接调频和正交鉴频电路中的作用。
利用Multisim仿真软件分别对调频和鉴频电路进行了仿真实验并验证理论分析结果，在通信电路课程学习中有助于学生加深对这部分知识的理解和掌握，提高应用能力。
%LC phase shifting circuit can adjust phase shifting between input signal and output signal. It is widely used in communication circuit. In this paper, further research is done on principleof LC phase shifting circuit. Transfer function of LC phase shifting circuit is derived, and the relational expressions between phase shifting and some coefficients are analyzed. Then the applications of LC phase shifting circuit in indirect frequency modulation and quadrature discrimination are discussed, respectively. Multisim software is used for the circuit simulation of frequency modulation and discrimination , and the results of theoretical analysis are verified. It can help the students deepen the understanding of this part of knowledge in the communication circuit course and improve the application abilities.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P145-148)【关键词】移相电路;间接调频;正交鉴频;仿真实验【作者】孙冬艳【作者单位】南开大学电子信息与光学工程学院，天津 300071【正文语种】中文【中图分类】TN702LC回路是通信电路中最常用的无源网络，在电路中具有选频、滤波、移相、阻抗匹配等作用，回路的频率特性及其在通信电路中的应用是通信电路课程教学中的重要内容[1-2]。
一、电路原理1．电路原理（1）乘积型相位鉴频由移相网络、乘法器和低通滤波器三部分组成。
调频信号一路直接加至乘法器，另一路经相移网络移相后(参考信号)加至乘法器。
由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。
如图所示。
图1正交鉴频原理图（2）用LM1596构成的乘积型相位鉴频器电路如图所示。
图2 LM1596构成的相位鉴频器其中C 1与并联谐振回路C 2L 共同组成线性移相网络，将调频波的瞬时频率的变化转变成瞬时相位的变化。
分析表明，该网络的传输函数的相频特性)(ωφ的表达式为： )]1(arctan[2)(202--=w w Q w πφ当<<∆0w w1时，上式近似表示为 )2arctan(2)(0w wQw ∆-=∆πφ u s移相网络u s′低通滤波u oK或 )2arctan(2)(0f fQf ∆-=∆πφ 式中f 0—回路的谐振频率，与调频的中心频率相等。
Q —回路品质因数。
△f —瞬时频率偏移。
相移φ与频偏△f 的特性曲线如图所示。
图3 相移φ与频偏△f 的特性曲线2．主要技术指标相位鉴频法的原理框图如下图所示。
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瞬时频率变化的、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相器上，就可以通过鉴相器解调此调频信号。
相位鉴频法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。
设输入鉴相器的两个信号分别为：把它们同时加于鉴相器，鉴相器的输出电压o u 是瞬时相位差的函数，即：在线性鉴相时，o u 与输入位相差21()()()e t t t ϕϕϕ=-成正比。
信号2u 中引入/2π固定相移的目的在于当输入相位差21()()()e t t t ϕϕϕ=-在零附近正负变化时，鉴相器输出电压也相应地在零附近正负变化。
相位鉴频器实验报告相位鉴频器实验报告引言：在电子通信领域，相位鉴频器是一种常用的电路元件，用于检测和测量信号的相位和频率。
本实验旨在通过搭建一个相位鉴频器电路并进行测试，验证其在信号处理中的应用。
实验目的：1. 了解相位鉴频器的基本原理和工作方式；2. 掌握相位鉴频器电路的搭建和调试方法；3. 进行实际信号的相位和频率测量。
实验器材和材料：1. 相位鉴频器芯片；2. 信号发生器；3. 示波器；4. 电源供应器；5. 电阻、电容等元件。
实验步骤：1. 搭建相位鉴频器电路：根据相位鉴频器芯片的引脚连接图，将芯片与其他元件连接起来，注意接地和电源的连接；2. 连接信号源和示波器：将信号源的输出端与相位鉴频器的输入端相连，将示波器的探头连接到相位鉴频器的输出端；3. 调试电路：通过调整电路中的电阻、电容等元件的数值，使得相位鉴频器的输出信号能够正确地反映输入信号的相位和频率；4. 测试信号的相位和频率：使用示波器观察相位鉴频器输出的波形，并通过示波器的测量功能获取信号的相位和频率数据。
实验结果与分析：经过调试和测试，我们成功搭建了相位鉴频器电路，并获取了信号的相位和频率数据。
在实验过程中，我们发现相位鉴频器对于输入信号的频率变化非常敏感，能够精确地测量出信号的频率。
而对于相位的测量，相位鉴频器也能够给出较为准确的结果，但在高频信号的情况下，可能会受到噪声和干扰的影响。
结论：通过本次实验，我们深入了解了相位鉴频器的原理和工作方式，并通过实际搭建和测试，验证了其在信号处理中的应用。
相位鉴频器作为一种重要的电路元件，在无线通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。
掌握相位鉴频器的原理和调试方法，对于电子工程师来说是非常重要的技能。
展望：相位鉴频器作为一种基础的电路元件，随着通信技术的发展和应用需求的不断增加，其功能和性能也在不断提升。
未来，相位鉴频器可能会更加精确地测量信号的相位和频率，同时具备抗干扰和抗噪声的能力。
高频实验九电容耦合相位鉴频器实验报告
本文将报告高频实验中九电容耦合相位鉴频器的实验过程。
该实验通过搭建含九电容耦合相位鉴频器的运算放大器电路，调试该放大器电路，运行放大器电路，然后改变其中电容耦合相位鉴频器参数，最后比较实验结果与理论结果。
实验采用模拟电路调试仪、多波段电阻实验排、三角正弦无载谐振电路、以及带内抵消的9电容耦合相位鉴别器等实验器件。
由此可以搭建出含九电容耦合相位鉴频器的运算放大器电路。
在实验中将三角正弦无载谐振电路连接，做为放大器电路的输入，利用模拟电路调试仪重复检测，调整多波段电阻实验排，完成放大器电路的调试。
接着保持多波段电阻的调节值，运行放大器电路，比较实验结果与计算所得理论值，表明该电路的放大比在较低的频率段较高，而在较高的频率段则会逐渐降低。
另外，九电容耦合相位鉴频器的位相角度较小，这表明该放大器电路具有较好的稳定性。
随着电容大小和容量值的改变，该放大器电路的跟踪频率随之改变，而鉴频电路的改变对高频段的增益影响较小。
实验中九电容耦合相位鉴频器可以使得运算放大器电路具有良好的特性和稳定性，可以应用于实际工程中。
电容耦合相位鉴频实验使我们更加清楚熟悉了放大器电路的设计理论。
因此，本实验对于掌握放大器电路的设计技术具有较大的实践意义。
第1篇一、实验目的1. 理解扫频源的基本原理和工作方式。
2. 掌握扫频源在实际应用中的重要性。
3. 通过实验验证扫频源的性能，如频率分辨率、扫频速度等。
4. 学习扫频源在通信系统中的应用。
二、实验原理扫频源是一种能够产生连续可调频率信号的装置，广泛应用于通信、雷达、电子测量等领域。
其基本原理是利用压控振荡器（VCO）产生高频信号，通过变频器将信号搬移到所需频段，再经过滤波器、放大器等电路处理后输出。
三、实验仪器与设备1. 扫频源实验装置2. 频率计3. 示波器4. 放大器5. 滤波器6. 调制解调器7. 通信系统四、实验内容1. 扫频源基本原理与结构2. 扫频源性能测试a. 频率分辨率测试b. 扫频速度测试c. 扫频范围测试3. 扫频源在通信系统中的应用a. 调制解调器测试b. 信号传输测试c. 信号检测与处理测试五、实验步骤1. 观察扫频源装置，了解其基本结构和工作原理。
2. 将扫频源与频率计连接，调整扫频源输出频率，观察频率计读数，验证扫频源输出频率的准确性。
3. 利用示波器观察扫频源输出信号的波形，分析扫频信号的稳定性和频率分辨率。
4. 调整扫频源扫频速度，观察扫频过程中信号的稳定性，验证扫频速度对信号的影响。
5. 将扫频源与调制解调器连接，进行调制解调测试，验证扫频源在通信系统中的应用。
6. 将扫频源与通信系统连接，进行信号传输测试，分析扫频源在信号传输过程中的作用。
7. 将扫频源与信号检测与处理设备连接，进行信号检测与处理测试，分析扫频源在信号检测与处理过程中的作用。
六、实验结果与分析1. 扫频源输出频率准确，频率计读数与扫频源输出频率一致。
2. 扫频信号稳定，频率分辨率较高，波形清晰。
3. 扫频速度适中，扫频过程中信号稳定。
4. 调制解调测试结果表明，扫频源在调制解调过程中表现良好。
5. 信号传输测试结果表明，扫频源在信号传输过程中起到了重要作用，提高了通信系统的性能。
6. 信号检测与处理测试结果表明，扫频源在信号检测与处理过程中表现良好，有助于提高信号检测与处理的准确性。
鉴频器原理一、前言鉴频器是一种非常重要的电子设备，它广泛应用于无线电、通讯、天文台、生命科学等领域。
鉴频器原理是许多电子工程师和学习者必须掌握的基础知识。
本文将介绍鉴频器原理。
二、什么是鉴频器？鉴频器是一种电路，用于从复杂的电信号中提取特定频率的信号。
它是由一个带通滤波器、一个鉴频器和一个低通滤波器组成的。
鉴频器可以从各种电信号中提取单一频率的信号，如光学、X射线、无线电波等。
鉴频器可用于调整光学和光谱分析仪器、调谐收音机、电视和电影发射和接收器，还在进行各种生物学研究时得到应用。
三、鉴频器原理以下是鉴频器的原理：1、带通滤波器鉴频器的输入信号首先通过一个带通滤波器，滤出落在一个特定频率范围内的信号。
简单的带通滤波器可以由电阻、电容和电感组成。
带通滤波器的品质因数越高，其滤出的信号相对干净。
但过高的品质因数会导致信号的失真。
2、鉴频器输入滤波器中的信号经过鉴频器后，依次提取出振荡频率的正、负上升或下降边沿。
这可以通过一个二极管和一个电容器简单实现。
这种电路被称为“菲涅耳鉴频器”或“鉴频二极管”。
在运作中，正交振荡器的输出信号与鉴频器的输入信号相乘。
然后，该乘积信号通过一个低通滤波器，滤除所有非基频信号。
低通滤波器可实现窄带滤波。
3、低通滤波器低通滤波器是由电容器和电阻器组成的。
它将信号的高频组分去除，使信号保持在基频附近。
这种滤波器也可以用其他形式来实现，如针状转换器或串接滤波器。
四、应用鉴频器已被广泛应用于各种领域，如：1、通讯：用于将不同频率的信号转换为低频信号，用于调制和解调器。
2、天文台：用于收集来自宇宙的微弱信号。
3、无线电：用于调谐收音机、电视和电影发射和接收器。
4、生命科学：用于分析和研究DNA、RNA、蛋白质等生物大分子。
5、光学：用于光谱分析仪器的调整。
五、总结本文阐述了鉴频器原理，一个由带通滤波器，鉴频器和低通滤波器组成的电路。
它是从复杂的电信号中提取单一频率信号的关键组件。
实验十二斜率鉴频与相位鉴频器一、实验目的1. 了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方式，建立起调频系统的初步概念；2. 了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理3. 熟悉初、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。
二、实验项目1. 调频—鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形；2. 观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。
三、实验步骤1.模块上电插装好斜率鉴频与相位鉴频、变容二极管调频器模块，接通电源，即可开始实验。
2.相位鉴频实验（该实验与实验11的内容有部分重复）（1）以实验10中的方法产生FM波，即音频调制信号频率为1KHZ，电压峰—峰值500mv，加到1P01音频输入端，并将调频输出中心频率调至8.2MHZ左右，然后将其输出连接到鉴频单元的输入端1P01，将鉴频器单元开关1K01拨向相位鉴频。
用示波器观察鉴频输出1TP02波形，此时可观察到频率为1KHZ的正弦波。
如果没有波形或波形不好，应调整调频单元1W01和鉴频单元1W01。
建议采用示波器作双线观察：CH1接调频器输入端1TP01，CH2接鉴频器输出端1TP02，并作比较。
（2）若改变调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会随之变大，但信号幅度过大时，输出将会出现失真。
（3）改变调制信号的频率，鉴频器输出频率应随之变化，将调制信号改成三角波和方波，再观察鉴频输出。
3.斜率鉴频实验（1）将鉴频单元开关1K01拨向斜率鉴频。
（2）信号连接和测试方法与相位鉴频完全相同。
四、实验报告要求1.画出调频—鉴频系统正常工作时的调频器输入、输出波形和鉴频器输入、输出波形。
五、实验心得通过一系列实验使我了解到了西勒与克拉波两种不同类型的振荡器，并且有了一个更加直观的了解；使我真切的学习到了信号的调制方法；使我初步掌握用变容二极管调频振荡器实验FM的方法，理解静态调制特性和动态调制特性概念及测试方法。
正交鉴相鉴频器
实验报告
一. 设计方案:
1. 实验原理：
先将调频波经过一个移相网络变换成调相调频波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。
利用模拟乘法器的相乘原理可以实现乘积型相位检波: 输入信号
()cos(sin )s sm c f v t V t m t ω=+Ω
移相后的信号为:
''
'
()cos{sin [
()]}
2
sin[sin ()]
s sm c f sm c f v t V t m t V t m t π
ωϕωωϕω=+Ω++=+Ω+
得到的输出信号
''
1()KV sin[2(sin )()]
2
1 V sin ()
2
o sm sm c F sm sm v t V t m t K V ωϕωϕω=+Ω++
其中第一项为高频分量,可以用滤波器滤掉，第二项是所需的频率分量。
只要线性移相网络的相频特性()ϕω在调频波的频率变化范围内是线性的，当
()0.4rad ϕω≤时，sin ()()ϕωϕω≈。
因此，鉴频器的输出电压()o v t 的变化规
律与调频波瞬时频率的变化规律相同，从而实现了相位鉴频。
2. 各部分电路具体实现：
鉴相鉴频器主要由三部分组成：移相网络，模拟相乘器和低频放大器。
具体电路实现如下： (1) 移相网络：
v D (t)
用LC 谐振回路实现移相网络，使输入信号移相90°。
谐振回路的谐振频率为中频频率2.455MHz 。
(2) 模拟相乘器
用MC1496构成相乘器，使输入的两路正交信号相乘。
1,4管脚和8,10管脚间分别接有电位器R2和R5用来调节输入直流平衡。
电源处C7,C8和L2构成 型滤波网络，R12和C9起级间去耦作用。
(3) 低频放大器:
用LM741运放来放大输入调制信号，同时运放还能起到低通滤波以及隔离的作用。
通过调节相应的电阻值可以改变放大的倍数。
在运放的两个输入端2脚和3脚加上两个隔直电容，可以滤去直流分量，以保证运放的工作点正确。
R21和C15构成低通滤波器。
L2
R13R12
二. 实际实验电路：
实际实验时微调了几个元件的参数，如下图所示。
还有一点需要说明的是，由于实验室稳压源只能提供两路电压输出，所以实际电路中的+8V 电压源是由+12V 电压源通过7808三端稳压器产生+8V 电压。
在实际电路中三个电压源都接有电源滤波电路，±8V 的在下图中没有标出。
L2
R12
R13
三. 实验数据及分析：
1. 用频率特性测试仪调整、测试鉴频特性曲线 a) 调相乘器两输入端直流平衡
转动电位器R2和R5，用万用表直流电压档测量MC1496芯片管脚电压，使1和4, 8和10,6和12管脚的电压值分别相等。
b) 调移相网络移相90°
调整可变电容L1的值，使谐振网络的频率特性曲线在2.455MHz 处达到峰值，即移相网络的谐振频率为中频频率。
c) 调整鉴频特性曲线
鉴频灵敏度：max min 30
65.362.720 2.261o d V S f f =
==--格/MHz
峰峰值:
max 1.38pp V V
=
2. 研究相移网络对鉴频特性曲线的影响以及鉴频特性曲线对调频信号的影响
a) 最大频偏：51.0kHz
b) 在移相网络并联10k
Ω电阻后
分析:并联10k Ω电阻后，移相网络的Q 值降低，谐振频率不变，线性范围增大,鉴频灵敏度降低。
移相网络传输函数的相频特性为
0000
()arctan (
)22
2f f f f Q Q f f f π
π
ϕω-=
--≈- 所以Q 值降低后，谐振曲线会变平缓，鉴频特性曲线也会随之变平缓，斜
率降低，即鉴频灵敏度降低，同时线性范围会向两侧扩展。
由于谐振频率不变，所以零点频率不会改变。
并联电阻后，谐振回路耗能增加，所以峰峰值会降低。
c)
分析：中频频率不是90°后，零点频率也不再是中频频率，
f右移，上下峰点频率也随之右移。
由于输入信号不再在中频频率处正交，所以最大频偏降低，
峰峰值降低。
四. 联调数据：
3dB带宽： 3.1
BW kHz
=
灵敏度：127V
μ
2.数字信号：
发射：0111
接收：0111 正确
f(kHz)
V
p
p
(
V
)
3.音乐信号接收：正常
五. 实验总结：。
