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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。
目录1 Multisim软件简介............................................................................ - 1 -2相位鉴频器................................................................................................. - 3 -2.1电路原理及用途................................................................................. - 3 -2.2 模拟乘法器MC1496 ......................................................................... - 4 -2.3 低通滤波器 ......................................................................................... - 4 -2.4主要技术指标...................................................................................... - 5 -3 乘积型相位鉴频器 ............................................................................. - 8 -3.1 乘积型相位鉴频器的原理图 .................................................. - 8 -3.2电路工作状态或元件参数的确定.............................................. - 9 -3.3设计电路的性能评测......................................................................- 11 -3.4仿真结果...............................................................................................- 14 -4 元件清单 ....................................................................................................- 16 -5 总结与心得体会 ..................................................................................- 17 -6 参考文献 ....................................................................................................- 18 -本科生课程设计成绩评定表 ..........................................................- 19 -1 Multisim软件简介随着计算机技术飞速发展，电路可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成设计。
乘积型相位鉴频器的设计、仿真与研究一、电路基本原理1.电路原理与用途乘积型相位鉴频器是由模拟乘法器MC1496和低通滤波器组成。
其中低通滤波器的工作原理：低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。
对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。
当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。
低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的h iss 滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acoustic barriers）、图像模糊处理等等。
低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（moving average)所起的作用；这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。
模拟乘法器MC1496：(a) MC1496部结构（b ）MC1496引脚图MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。
其部电路图和引脚图如图所示。
引脚8与10 接输入电压x U ，1 与4 接另一输入电压yU ，输出电压U ο从引脚6 与12输出。
引脚2 与3 外接电阻RE ，引脚4与8所对应的三极管构成对差分放大器产生串联电流负反馈，以扩展输入电压yU 的线性动态围。
引脚1与4为负电源端或接地端，引脚5外接电阻。
用来调节偏置电流与镜像电流的值。
2．主要技术指标乘积型鉴相器组成方框图如图2-1所示。
图中，两个输入信号分别为： 调相波 11cos()m c u U t ωϕ=+ 本地参考信号 22sin m c u U t ω=12()()22T T u u i I th th U U ο= （1-1）图1-1乘积型鉴相器组成方框图（1）1u 和2u 均为小信号当|1m U |≤26mV 、|2m U |≤26mV 时，由式(1-1)可得输出电流为()ϕωϕωϕω∆++∆=∆+==t U KU U KU t t U U U I U ulu I i c c 2sin 21sin 21cos )sin(4422121212020式中K 为乘法器的相乘增益因子。
实验九频率解调（相位鉴频器）电路实验一、实验目的：1. 掌握乘积型相位鉴频器电路的基本工作原理和电路结构；；2. 熟悉相位鉴频器的和其特性曲线的测量方法；3. 观察移相网络参数变化对鉴频特性的影响；4. 通过将变容二极管调频器与相位鉴频器进行联机实验，了解调频和解调的全过程。
二、预习要求：1. 复习相位鉴频的基本工作原理和电路组成；2. 认真阅读实验内容，了解实验电路中各元件的作用三、实验电路说明：本实验电路如图9-1所示。
图9-1四、实验仪器：1. 双踪示波器2. 万用表3. 实验箱及频率调制、解调模块五、实验内容及步骤：1．用逐点描绘法测绘乘积型相位鉴频器的静态鉴频特性：1）用高频信号源从P1端输入一幅度适中、6.5MHz的的正弦信号；2）将开关K1拨至R5档；3）用万用表测鉴频器的输出电压：在5—8MHz的范围内（以6.5MHz为基准），以每格0.02 MHz的间隔测量相应的输出电压，记录下来并绘制出静态鉴频特性曲线（注意：当6.5MHz 相位鉴频时，应使输出电压为零;如果不为零,可以调可变电容C5,归零后再进行实验）；4）将开关K1拨至R6档，重复第2）步的工作，并与之比较；2．观察调频信号解调的电压波形：1）将调频电路中心频率调为6.5MHz；2）将鉴频电路的中心频率也调谐为6.5MHz；3）将调频输出信号（调频电路中的TP1端）送入相位鉴频器的输入端P1，将F=2KHz 的调制信号加至调频电路的输入端进行调频；4）用双踪示波器同时观测调制信号和解调信号，比较二者的异同。
将调制信号的幅度改变，观察波形变化，分析原因。
六、实验报告要求：1、整理各项实验所得的数据和波形，绘制出曲线；2、分析回路参数对鉴频特性的影响；3、分析讨论各项实验结果。
中南大学《通信电子线路》实验报告学院信息科学与工程学院题目调制与解调实验学号专业班级姓名指导教师实验一振幅调制器一、实验目的：1．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑止载波双边带调幅的方法。
2．研究已调波与调制信号及载波信号的关系。
3．掌握调幅系数测量与计算的方法。
4．通过实验对比全载波调幅和抑止载波双边带调幅的波形。
二、实验内容：1．调测模拟乘法器MC1496正常工作时的静态值。
2．实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。
3．实现抑止载波的双边带调幅波。
三、基本原理幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波信号。
本实验中载波是由晶体振荡产生的10MHZ高频信号。
1KHZ的低频信号为调制信号。
振幅调制器即为产生调幅信号的装置。
在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用，图2-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1－V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。
D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。
进行调幅时，载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电位器，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑹、⑿之间）输出。
图2-1 MC1496内部电路图用1496集成电路构成的调幅器电路图如图2－2所示，图中VR8用来调节引出脚①、④之间的平衡，VR7用来调节⑤脚的偏置。
器件采用双电源供电方式（＋12V，－9V），电阻R29、R30、R31、R32、R52为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。
4.变容二极管调频器实现线性调频旳条件是变容二极管旳结电容变化指数γ为( C）A．１/3 Ｂ．1/２ C.2 D.41３．运用石英晶体旳电抗频率特性构成旳振荡器是（B) A．f＝ｆs时,石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器B．f=fs时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器C．f s<f<fp时,石英晶体呈阻性,可构成串联型晶体振荡器D．f s<f＜fp时,石英晶体呈感性,可构成串联型晶体振荡器4.小信号谐振放大器旳重要特点是以调谐回路作为放大器旳交流负载,具有放大和选频功能。
5. 谐振功率放大器旳调制特性是指保持Ｕbm及Ｒp不变旳状况变化,或随U CC变化旳特性。
下,放大器旳性能随UＢB三、简答题（每题5分，共10分）1．当谐振功率放大器旳输入鼓励信号为余弦波时,为什么集电极电流为余弦脉冲波形?但放大器为什么又能输出不失真旳余弦波电压?答:由于谐振功率放大器工作在丙类状态(导通时间不不小于半个周期）,因此集电极电流为周期性余弦脉冲波形;但其负载为调谐回路谐振在基波频率,可选出ic旳基波,故在负载两端得到旳电压仍与信号同频旳完整正弦波。
五、下图所示二极管峰值包络检波电路中，ｕ（t)=0.8（1+0．８cosΩt)cosωcＡMｔ（ｖ）, 其中f c＝4.7MHz，F=（１00~5０00）Ｈz，ＲL=５KΩ,为了不产生惰性失真和底部切割失真，求检波电容ＣL和电阻Ｒ｀L旳值（10分)解：为了不产生惰性失真, 解得40.6pF ≤C L ≤０.0047ｕF 为了不产生底部切割失真， 解得R ｀Ｌ≥20 k Ω1．在调谐放大器旳LC 回路两端并上一种电阻R,可以 （ C ） A.提高回路旳Q 值 Ｂ.提高谐振频率 Ｃ．加宽通频带 Ｄ．减小通频带 12.ＡGＣ电路旳作用是( C ）C ．使输出信号幅度保持恒定或仅在很小旳范畴内变化二、填空题（每题2分，共10分)1．石英晶体振荡器是运用石英晶体旳 压电和反压电效应 工作旳,其频率稳定度很高,一般可分为 串联型晶体振荡器 和 并联型晶体振荡器 两种。
武汉理工大学《高频电子线路》课程设计说明书目录1鉴频器简介 (1)2电路结构与原理 (2)2.1频率-相位线性转换电路 (3)2.2模拟乘法器MC1496 (4)2.3低通滤波器 (6)2.4主要技术指标 (6)3设计原理及仿真 (9)3.1电路设计原理 (9)3.2电路及各部分仿真 (10)3.3电路总设计图 (11)4实物的调试 (12)4.1焊接实物图 (12)4.2调试结果波形 (13)5multisim简介 (15)6心得体会 (18)7参考文献 (19)本科生课程设计成绩鉴定表 (20)摘要鉴频就是调频波的解调过程，利用乘积型鉴相器实现鉴频的方法称为乘积型相位鉴频器。
调频波经过1496移相网络，得到两个相位不同的信号，再在MC1496的作用下，经过低通滤波器，得到输出波形。
本文通过对乘积型相位鉴频器各组成部分的介绍得到总的设计图及其仿真结果。
并对所焊接时候的调试结果进行了论述。
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于初级的模拟/数字电路板的设计工作，包含电路原理图图形及电路硬件描述语言的输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
本课程设计利用Multisim11完成。
关键字：乘积型相位鉴频器 MC1496 Multisim；AbstractDiscriminator is frequency modulation wave demodulation process, using the product type phase discriminator to realize frequency discrimination method called product type phase discriminator. To FM wave after 1496 phase shift network, two different signal phase, under the action of MC1496 again, after a low pass filter, output waveform is obtained. This article through to the product type phase discriminator of each component is introduced the total design and its simulation results are obtained. And the welding time debugging results are discussed.Multisim is the U.S. national instrument (NI) co., LTD launched to Windows based simulation tools, applicable to primary analog/digital circuit board design work that contains a circuit principle diagram graphic and circuit hardware description language input methods, has rich simulation analysis ability. This course is designed using Multisim11 completed.Key：words: product type phase discriminator MC1496 Multisim;1鉴频器简介鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目：乘积型相位鉴频器的设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式有一定的了解；具备晶体管电路的基本设计及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测；使用适当的软件进行仿真和制作PCB板图。
主要内容：本题目为集成模拟乘法器应用设计之一，即设计一个乘积型相位鉴频器。
通过本次电路设计，掌握集成模拟乘法器的基本原理及其所构成的相位鉴频电路的设计方法、电路调整及测试技术。
加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。
基本要求：(1) 采用集成模拟乘法器设计乘积型相位鉴频器，电路的工作中心频率为f=6.5MHz。
(2) 绘制电路原理图，并给出鉴频特性曲线。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 原理说明与电路分析 (3)1.1电路原理及用途.........................................................................................错误！未定义书签。
2.2 模拟乘法器MC1496 (4)2.3 低通滤波器 (5)2.4主要技术指标 (5)3 乘积型相位鉴频器 (8)3.1 乘积型相位鉴频器的原理图....................................................................错误！未定义书签。
3.2电路工作状态或元件参数的确定 (9)3.3仿真结果 (11)3.4 调试及静态工作点的测量 (14)4 元件清单 (16)5 心得体会 (17)6参考文献 (18)摘要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。
斜率鉴频器的电路比较简单，但回路失谐时其谐振特性曲线不是直线，因而鉴频特性的线性较差。
相位鉴频器鉴频特性的线性较好，鉴频灵敏度也较高。
本次设计我们采用的MC1496模拟乘法器作为核心来制作乘积型鉴频器，将高频已调信号和载波信号一起输入MC1496模拟乘法器，此时产生调制信号，再用低通滤波器进行滤波，即可得到所需的信号。
关键词:相位鉴频器 MC1496 相位偏移1.1 原理分析鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
其鉴频原理是：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。
鉴频的目的就是从调频波中检出低频调制信号，即完成频率—电压的变换作用。
能完成这种作用的电路被称为鉴频器。
本次设计我们采用的乘积型相位鉴频器是由模拟乘法器MC1496和低通滤波器组成，高频已调波和解调载波一起输入乘法器，根据高频知识得知可以产生出调制信号，此时再通过低通滤波器进行滤波处理即可得到所需要的信号，也就完成了鉴频功能。
下面分别介绍模拟乘法器的内部结构和低通滤波器的组成。
1.2、模拟乘法器MC1496(a) MC1496内部结构（b）MC1496引脚图图2-1MC1496内部电路图和引脚图MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。
其内部电路图和引脚图如图2-1(a)(b)所示。
引脚8 与10 接输入电压U，1 与4 接另一输入电压y U，输出电压U 从引脚6x与12输出。
引脚2 与3 外接电阻RE，引脚4与8所对应的三极管构成对差分放大器产生串联电流负反馈，以扩展输入电压y U 的线性动态范围。
引脚1与4为负电源端或接地端，引脚5外接电阻。
用来调节偏置电流及镜像电流的值。
1.3、低通滤波器低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。
它有许多不同的形式，其中包括电子线路，图像模糊处理等等。
低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用；这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。
下图为一个简单的无源低通滤波器。
图2-2简单的无源低通滤波器2. 实验分析根据高频知识我们可以进行分析，从理论上进行实验结果分析，分析如下：乘积型鉴相器组成方框图如图3所示。
图中，两个输入信号分别为： 调相波 11cos()m c u U t ωϕ=+ 本地参考信号 22sin m c u U t ω= 12()()22T Tu ui I th th U U ο= （2-1）u ou 1图2-3 乘积型鉴相器组成方框图（1）1u 和2u 均为小信号当|1m U |≤26mV 、|2m U |≤26mV 时，由式(2-1)可得输出电流为式中K 为乘法器的相乘增益因子。
通过低通滤波器后，上式中第二项被滤除，于是可得输出电压为（2-2）图2-4 乘积型鉴相器的鉴相特性曲线鉴相器灵敏度为 (2-3)（2) 1u 为小信号，2u 为大信号当|1m U |≤26mV 、|2m U |≥100mV 时，由式(1)可得输出电流为（2-4） 鉴相器灵敏度为 1oLm T I R s U U π= （2-5） （3) 1u 和2u 均为大信号当|1m U |≥100mV,| 2m U |≥100mV 时，由式(2-1)可得输出电流为001222121212sin()cos 4411sin sin(2)22m m c c T Tm m m m c u u I i I U U t t U U KU U KU U t ωϕωϕωϕ==+∆=∆++∆121sin 2o m m L u KU U R ϕ=∆1212m m L S KU U R =111()244(cos cos3)sin()23[sin sin(2)]o To c c m c T o mc T u i I Kth U I t t U t U I U t U ωωωϕππϕωϕπ==-+⋅⋅⋅+∆=∆++∆+⋅⋅⋅12()()22T Tu ui Kth th U U = （2-6） 222888[sin()sin(3)sin(5)]235L T I R u U οοϕϕϕπππ=-+- … 鉴相器灵敏度为 o LTI R s U π=（2-7）图2-5 电流波形图(a )(b )3、原理图图3-1 MC1496内部结构图3-2 乘积型相位鉴频器的工作原理图4、元件参数分析与性能评测. 4.1元件参数分析图3-2中调频信号通过电缆由输入端IN 输入,经D1和D2组成的双限幅器整形，除去寄生调幅，其中一路信号由1496的输入端8、10输入，另一路信号经C9、C10、L1、R15、组成的LC 串并联移相网络，变为调相调频波，由1496的输入端1、4端输入。
LC 串并联移相网络的工作原理另一路经LC 串并联移相网络输出的信号，产生的的相移为：()()222'()arctan[(1)]arctan[]22o o o oQ Q ωωωωπωπϕωωω-+=--=- (3-1) 当1oωω∆<< 时，上式可近似表示为(3-2) 或2()arctan ()ofQ f ϕω⎡⎤∆=⎢⎥⎣⎦(3-3) 式中o f 为回路的谐振频率，与调频波的中心频率相等，Q 为回路品质因数，△f 为瞬时频率偏移。
鉴频器的相移φ与频偏△f 的特性曲线如图3-3所示。
由图可见：在f=f 0即△f=0时相位等于2π，在f ∆范围内，相位随频偏呈线性变化，从而实现线性移相。
图3-3相移与频偏of f Q /2∆图14-3 移相网络的相频特性2'()arctan ()()22o Q πωπϕωϕωω⎡⎤∆=-=-⎢⎥⎣⎦MCl496的作用是将调频波与调频～调相波相乘，其输出经R11、C3，C4组成的RC 低通滤波网络输出。
乘法器鉴相的基本原理设在乘法器的一个输入端输入调频波u s (t)设其表达式为：()cos[sin ]s sm c f u t U t m t ω=+Ω (3-4)式中，f m 为调频系数，Ω∆=/ωf m 或/f m f F =∆，其中ω∆为调制信号产生的频偏。
乘法器的输出中，高频分量可以被滤波器滤掉。
经低通滤波器得到所需要的频率分量为：()sin ()o m u t U ϕω= （3-5）只要线性移相网络的相频特性)(ωϕ在调频波的频率变化范围内是线性的，当rad 4.0)(≤ωϕ 时，)()(sin ωϕωϕ≈,所以输出信号电压为：（3-6） 因此鉴频器的输出电压()o u 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线性范围的限制。
乘积型相位鉴频器鉴频特性鉴频器的输出电压u 0与调频波瞬时频率f 的关系称为鉴频特性，特性曲线(或称S 曲线)如图3-4所示。
图3-4 鉴频器的鉴频特性曲线(或称S 曲线)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电压的变化量，通常用鉴频特性曲线u O -f 在中心频率o f 处的斜率来表示，即/d o S V f =∆∆, 2Δf max定义为鉴频器不失真解调调图14-1 相位鉴频特性()()2o m m of u t U U Qf ϕω∆==频波时所允许的最大频率变化范围，2Δf max 可在鉴频特性曲线上求出。
4.2、设计电路的性能评测为了分析的简化,先假设相位鉴频器的初级回路的品质因数较高,初、次级回路的互感耦合比较弱。
这样在估算初级回路电流时,就不必考虑初级本身的损耗电阻和从次级引人到初级的损耗电阻。
由图3-5可知，初级回路中流过电感1L 的电流1I为 ：111U I j L ω=。
图3-5互感耦合相位鉴频器的基本电路在同名端如图3-5所示的的条件下，初级回路电流1I在次级回路中感应电动势sE为：1s E j M I ω=代入得：次级回路路端电压U ab 可由等效电路求出2222221121222122111()1()S ab E U I j C j C R j L C M U L C M j U R jX j C L R jX ωωωωωω==+-==-++（3-7）式中,2221X L C ωω=- ,是次级回路总电抗,其值随频率不同可能为正,可能为负,还可能为零。
