相位鉴频器

实验九 电容耦合相位鉴频器实验一．实验目的1. 进一步学习掌握频率解调相关理论。

1. 了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。

3. 了解鉴频特性（S 形曲线的调试与测试方法）。

二、实验使用仪器1．电容耦合相位鉴频器实验板 2．100MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 高频信号源三、实验基本原理与电路 1. 实验基本原理从调频波中取出原来的调制信号，称为频率检波，又称鉴频。

完成鉴频功能的电路，称为鉴频器。

在调频波中，调制信息包含在高频振荡频率的变化量中，所以调频波的解调任务就是要求鉴频器输出信号与输入调频波的瞬时频移成线性关系。

本实验采用的是相位鉴频器。

相位鉴频器是利用回路的相位-频率特性来实现调频波变换为调幅调频波的。

它是将调频信号的频率变化转换为两个电压之间的相位变化，再将这相位变化转换为对应的幅度变化，然后利用幅度检波器检出幅度的变化。

鉴相器采用两个并联二极管检波电路。

假设二极管D3的检波电路和二极管D4的检波电路完全对称，两个检波电路的电压传输系数完全相等，检波后的输出信号为两个检波电路的输出电压差。

即034D D U U U =-当瞬时频率0f f =时, 2U 比1U 滞后90°，但|3D U |＝|4D U |，这时，鉴频器输出为零。

当0f f >时, 2U 滞后于1U 的相角小于90°，|3D U |>|4D U |，鉴频器的输出大于零。

当0f f <时，2U 滞后于1U 的相角大于90°，|3D U |<|4D U |，鉴频器的输出小于零。

相位鉴频器鉴频特性的线性较好，鉴频灵敏度也较高。

图9-1频率电压转换原理图。

(ω<ω0)U 2(ω=ω0)(ω>ω0).U 1..U 2.2U 2.2..U 1.U 2.2U 2.2..U 2.2U 2.2(a)(b)(ω=ω0)(c)(ω>ω0)(d)(ω<ω0)图9-1频率电压转换原理图。

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。

实验12斜率鉴频与相位鉴频器实验12 斜率鉴频与相位鉴频器—、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：FM波的解调斜率鉴频与相位鉴频器2．做本实验时所⽤到的仪器：变容⼆极管调频模块斜率鉴频与相位鉴频器模块双踪⽰波器万⽤表⼆、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法，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、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器⼯作的影响。

三、实验内容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。

四、基本原理从FM信号中恢复出原基带调制信号的技术称为FM波的解调，也称为频率检波技术，简称鉴频。

鉴频器的解调输出电压幅度应与输⼊FM波的瞬时频率成正⽐，因此鉴频器实际上是⼀个频率—电压幅度转换电路。

实现鉴频的⽅法有很多种，本实验介绍斜率鉴频和电容耦合回路相位鉴频。

1．斜率鉴频电路斜率鉴频技术是先将FM波通过线性频率振幅转换⽹络，使输出FM波的振幅按照瞬时频率的规律变化，⽽后通过包络检波器检出反映振幅变化的解调信号。

实践中频率振幅转换⽹络常常采⽤LC并联谐振回路，为了获得线性的频率幅度转换特性，总是使输⼊FM波的载频处在LC并联回路幅频特性曲线斜坡的近似直线段中点，即处于回路失谐曲线中点。

这样，单失谐回路就可以将输⼊的等幅FM波转变为幅度反映瞬时频率变化的FM波，⽽后通过⼆极管包络检波器进⾏包络检波，解调出原调制信号以完成鉴频功能。

图12-1为斜率鉴频与相位鉴频实验电路，图中13K02开关打向“3”时为斜率鉴频。

13Q01⽤来对FM波进⾏放⼤，13C2、13L02为频率振幅转换⽹络，其中⼼频率为9MHZ左右。

13D03为包络检波⼆极管。

13TP01、13TP02为输⼊、输出测量点。

2．相位鉴频器本实验采⽤平衡叠加型电容耦合回路相位鉴频器，实验电路如图12-1所⽰，开关13K02拨向“1”时为相位鉴频。

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。

课程设计报告题目：基于MC1496的相位鉴频器电路设计与仿真基于MC1496的相位鉴频器电路设计与仿真1 设计任务及要求1.1设计任务本设计是通过模拟乘法器MC1496和1.2 设计要求（1）乘积性的相位鉴频器中心频率10.7MHz。

（2）调制信号频率500kHz，用MC1496设计频相转换网络和低通滤波器。

（3）输出波形无显著失真。

1.3设计研究基础1.3.1鉴频器概述鉴频器使输出电压和输入信号频率相对应的电路。

按用途可以分为两类：第一类用于调频信号的解调。

常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器等。

对这类电路的要求主要是非线性失真小，噪声门限低。

第二类用于频率误差测量，如用在自动频率控制环路中产生误差信号的鉴频器。

对于这类电路的零点漂移限制较严，对非线性失真和噪声门限则要求不高。

实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类，第一类是调频——调幅变换型。

第二类是相依乘法鉴频型，这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化呈线性关系，然后将调相调频波与原调频波进行相位比较，通过低通滤波器取出解调信号，因为相位比较器通常用乘法器组成，所以称为相移乘法鉴频；第三类是脉冲均值型。

1.3.2鉴频器的主要参数1.3.2.1鉴频特性(曲线)鉴频特性曲线指鉴频器的输出电压u0与输入电压瞬时频率f 或频偏Δf 之间的关系曲线。

理想鉴频特性曲线应是一条直线，但实际上往往有弯曲，呈S形，如下图所示。

变换器f u o f B u o maxu of c f A f(a )(b )图 1 理想鉴频特性曲线1.3.2.2鉴频器的主要参数1）鉴频器的中心频率f0 鉴频器的中心频率f0对应于鉴频特性曲线原点处的频率。

通常，由于鉴频器中心与中频频率相同。

2）鉴频带宽Bm鉴频带宽Bm:是指鉴频器能够不失真地解调所允许输入信号频率变化的最大范围。

3）鉴频器的线性度鉴频器的线性度：是指鉴频特性曲线在鉴频带宽内的线性特性。

实验七 相位鉴频器一、实验目的1、熟悉相位鉴频器的基本工作原理。

2、了解鉴频特性曲线(S 曲线)的正确调整方法。

二、实验原理及实验电路说明1．鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。

鉴频原理是：先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。

因此，实现鉴频的核心部件是相位检波器。

相位检波又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波，其基本原理是：在乘法器的一个输入端输入调频波v S (t)，设其表达式为)sin cos()(t m V t v f C SM t Ω+=ω式中，m f 为调频系数，m f =Δω/Ω或m f =Δf/f ，其中Δω为调制信号产生的频偏。

另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波v S ′(t)，设其表达式为)]}(2[sin cos{)(''ωϕπω++Ω+=t m V t v f c sm s)](sin sin['ωϕω+Ω+=t m V f c sm式中，第一项为高频分量，可以被滤波器滤掉。

第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性ϕ(ω)在调频波的频率变化范围内是线性的，当rad 4.0)(≤ωϕ时，)()(sin ωϕωϕ≈。

因此鉴频器的输出电压v o (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。

所以相位鉴频器的线性鉴频范围受到移相网络相频特性的线性范围的限制。

2．鉴频特性相位鉴频器的输出电压V 0与调频波瞬时频率f 的关系称为鉴频特性，其特性曲线(或称S 曲线)如图7-1所示。

鉴频器的主要性能指标是鉴频灵敏度S d 和线性鉴频范围2Δf max 。

S d定义为鉴频器输入调频波单位频率变化所引起的输出图7-1 相位鉴频特性电压的变化量，通常用鉴频特性曲线v o-f在中心频率f o处的斜率来表示，即S d=V o/Δf，2Δf max定义为鉴频器不失真解调调频波时所允许的最大频率线性变化范围，2Δf max可在鉴频特性曲线上求出。

pfd鉴频鉴相器工作原理PFD鉴频鉴相器工作原理1. 什么是PFD鉴频鉴相器？PFD鉴频鉴相器（Phase Frequency Detector）是一种电子设备，用于检测和比较两个信号之间的频率和相位差。

它通常在时钟同步、数模转换和通信系统中广泛应用。

2. PFD鉴频鉴相器的基本结构PFD鉴频鉴相器由两个主要部分组成：相位频率检测器（Phase-Frequency Detector，简称PFD）和环路滤波器（Loop Filter）。

这两部分相互协作，实现信号的频率和相位锁定。

3. 相位频率检测器（PFD）工作原理PFD的主要作用是检测和比较两个信号之间的相位差以及频率差。

下面是PFD的工作原理：•PFD有两个输入：一个是参考信号（通常是固定频率的时钟信号），另一个是反馈信号（通常是待锁定频率的信号）。

•首先，PFD会将这两个输入信号分别与一个锁存器的输出进行比较。

锁存器的输出保存了前一次比较的结果。

•PFD的输出是一个由加减信号和锁存器输出组成的数字信号。

根据输出的状态，可以判断参考信号相对于反馈信号的相位关系以及频率关系。

4. 环路滤波器（Loop Filter）的作用环路滤波器的主要作用是对PFD输出的数字信号进行平滑处理，并产生一个控制电压。

这个控制电压被用来调整反馈信号的相位和频率，实现锁定效果。

5. PFD鉴频鉴相器的工作流程PFD鉴频鉴相器的工作流程如下：1.PFD接收参考信号和反馈信号。

2.PFD检测参考信号和反馈信号的相位和频率差异。

3.PFD产生一个由加减信号和锁存器输出组成的数字信号。

4.环路滤波器对PFD输出的数字信号进行平滑处理，得到一个控制电压。

5.控制电压被用来调整反馈信号的相位和频率，实现锁定效果。

6. 总结PFD鉴频鉴相器是一种常用的电子设备，它可以检测和比较两个信号之间的频率和相位差。

其基本结构由相位频率检测器（PFD）和环路滤波器组成，通过这两部分的协作实现信号的锁定效果。

实验八电容耦合回路相位鉴频器电容耦合回路相位鉴频器(Capacitively Coupled Phase Detector, CPD)也称为有源二极管滤波器，是滤波器的一种类型，是用来测量滤波器输出信号和输入信号之间相位差异的电路，能够高效精确的比较两个信号的相位位置。

它由一个被调节电容和一个晶体管两极管组成，它们被用来精确测量和比较两个信号的相位位置。

由于它们具有高精度和高品质，所以它们是用于滤波器设计的主要方法之一。

电容耦合回路相位鉴频器的工作原理：它的结构由两层电容耦合组成，分别通过被调节的电容将输入信号和输出信号耦合起来。

晶体管二极管的基极和收集极分别连接着被调节的电容和输出信号。

当两个信号之间存在相位差异时，晶体管会从被调节的电容中收集充沛的电荷，然后输出鉴别出的电压供给输出回路。

晶体管输出的电压是通过比较输入信号和输出信号的相位位置而形成的。

电容耦合回路相位鉴频器的作用：它可以用来提高信号的频率，检测和实时监控信号的相位位置，以及滤除恒定频率噪声等。

它在电子设备中的应用范围很广，如汽车电子系统、工厂能源系统、航空太空系统以及其他复杂的系统等。

同时它也能检测信号的幅度以及波形，从而实现信号控制。

电容耦合回路相位鉴频器的优点：（1）设计紧凑便于安装和操作；（2）低成本，能有效地滤波和减少噪声；（3）精度高，能够精确测量两个信号之间的相位位置；（4）对抗干扰能力强，对外界环境的抗干扰性能有很强的保护作用。

由于电容耦合回路相位鉴频器具有高精度、低成本和高品质的优点，它已经被广泛的应用于各种电子仪器中。

因此，本实验利用电容耦合回路相位鉴频器，来观察输入信号和输出信号之间的相位差异，并通过观察它们之间逐渐增大的差值，以及观察输出电压随时间变化的趋势，来检测滤波器的振荡频率。

鉴频鉴相器原理鉴频鉴相器是通信、雷达、导航等电子系统中常用的部件，其作用是检测频率和相位差，以便对信号进行精确的调制、解调或同步处理。

本文将详细介绍鉴频鉴相器的工作原理。

一、鉴频鉴相器的基本原理鉴频鉴相器基于相位比较原理，通过比较两个输入信号的相位差来检测其频率差或相位差。

当两个信号的频率或相位存在差异时，鉴频鉴相器会产生一个误差信号，该信号的幅度和极性取决于频率或相位差异的大小和方向。

误差信号可以进一步用于控制系统的频率或相位，使其与参考信号同步。

二、鉴频鉴相器的分类根据工作原理和应用场景，鉴频鉴相器可分为模拟鉴频鉴相器和数字鉴频鉴相器两大类。

1. 模拟鉴频鉴相器模拟鉴频鉴相器采用模拟电路实现，通常由RC电路、运算放大器、滤波器等元件组成。

其工作原理是利用RC电路的充放电特性，将频率或相位差转换为电压信号。

该电压信号经过运算放大器和滤波器处理后，输出误差信号。

模拟鉴频鉴相器的优点是简单、易于实现，但精度和稳定性相对较低。

2. 数字鉴频鉴相器数字鉴频鉴相器采用数字信号处理技术实现，通常由AD转换器、FPGA或DSP等硬件组成。

其工作原理是将输入信号进行采样和量化，然后通过数字算法比较两个信号的频率和相位差。

数字鉴频鉴相器的优点是精度高、稳定性好，能够实现复杂的调制和解调算法，但成本较高，且需要专业的数字信号处理技术。

三、鉴频鉴相器的应用1. 通信系统在通信系统中，鉴频鉴相器常用于载波同步、位同步等场合。

在数字通信中，鉴频鉴相器可用于解调数字信号，提取数据；在模拟通信中，鉴频鉴相器可用于提取载波频率，实现载波同步。

2. 雷达系统在雷达系统中，鉴频鉴相器可用于检测目标回波的频率和相位差，实现精确的距离和速度测量。

通过比较发射信号和接收信号的频率和相位差，可以计算出目标的距离和速度信息。

3. 导航系统在导航系统中，鉴频鉴相器可用于接收和处理GPS、北斗等卫星信号。

通过比较接收信号和本地复制信号的频率和相位差，可以计算出接收机的位置信息和时间信息。

鉴频器的基本原理编辑： 文章来源：网络我们无意侵犯您的权益,如有侵犯请[联系我们]鉴频器的基本原理1.斜率鉴频器的原理调频波是一个频率随调制信号变化而变化的等幅波，如果能把频率的变化通过振幅的变化反映出来(而且成正比例关系)，那么我们就可以用振幅包络检波电路把振幅的包络取下来，得到所需要的调制信号。

根据这个思想，有鉴频器的原理方框图如图10.14所示。

2.相位鉴频器原理相位鉴频器的思想与斜率鉴频一致，即将等幅调频信号送入频率—相位变换电路，变换成相位与瞬时频率成正比的调相—调频信号，再送入相位检波电路还原出调制信号，其方框图如图10.15所示。

10.3.2 单失谐回路斜率鉴频电路若把信号加到LC并联谐振回路上，则其输出特性在本书2.4节中已经描述。

我们知道，并联谐振回路的幅频特性有两个斜变部分，我们就是利用失谐的谐振回路来替代微分电路实现调频—调幅变换的。

通常把单个失谐回路与振幅检波器组成的鉴频器称为单失谐回路斜率鉴频器，如图10.16所示。

它包含频幅变换电路和包络检波电路两部分。

频幅变换是一个以LC并联谐振回路作负载的调谐放大器，其回路的谐振频率不是调谐在输入调频信号的中心频率Fc上，而是高于或低于Fc，因此称之为失谐回路。

利用其斜变部分就可把等幅调频波变成调频调幅波其波形变换过程，如图10.17所示。

如果失谐回路的谐振频率F0>Fc，即输入调频信号工作于回路谐振曲线的上升部分时，对应调频信号频率高的部分，即周期短，曲线密的部分，由于接近F0，失谐量小（如图中A点），输出振幅就大。

反之，对应调频信号频率低的部分，由于原理F0，是区谐量大（如图中B 点），输出幅度就小。

因此可得调频调幅波如图10.17所示。

的如果谐振回路的斜变部分是线性的，则调频调幅波包络的变化规律与调频波瞬时频率的变化规律是一致的，即反映了调频波频率的变化规律。

从而经振幅检波后，就能得到原调制信号UΩ(T)。

对于Fo<Fc，其分析方法与Fo>Fc情况一致，这里不再叙述。