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对称比例鉴频器电路

作者:dolphin时间:2011-06-30

下面是 [对称比例鉴频器电路]的电路图
  

鉴频器的作用是从已调频波中解调出调制信号(在此为音频信号)。一般在对调频波进行解调时,先把调频波变换成调幅波,也就是把原来幅度不变、但频率变化的调频波,变换成幅度随频率变化而变化的调幅波,然后再用二极管对调幅波进行检波。鉴频器种类很多,常用的有斜率鉴频器、参差调谐鉴频器、相位鉴频器及比例鉴频器等。限于篇幅,在这里只介绍比例鉴频器中一种常用的对称比例鉴频器,电路如图7-30所示。
比例鉴频器由调频——调幅变换和振幅检波电路组成。电路结构具有以下特点:
(1)检波二极管VD1、VD2的正负端环行连接,以保证直流通路,因此C3和C4上电压极性一致,UCO=Uc3+Uc4。
(2)在R1、R2两端接有大容量电解电容C0,通常为10μF。C0与(R1+R2)组成大时间常数的RC电路,以保持在检波过程中C0两端电压基本不变,通常取(R1+R2)C0=0.1~0.2S。
(3)鉴频器的输出为A点对地,即电容C3、C4中点对电阻R1、R2中点。R6C5为低通滤波器。
(4)次级电感L3与初级电感L1(绕在同一磁心上)为紧耦合,因此L3两端产生的电压U3和L1上的电压U1同相位,U3的幅度与线圈匝N3成正比例。

对称比例鉴频器电路


1.比例鉴频器工作原理
比例鉴频器的初级回路L1C1和次极回路L2C2都调谐在调频波的中心频率ω0,上下两个检波回路参数完全对称,其等效电路如图7—30(b)。由于C3、C4对高频短路,所以当不记R3、R4的压降时,加在二极管VD1、VD2上的高频电压分别为
UD1=U3+U2/2
UD2=-U3+U2/2 (7-4)
(1)调频——调幅变换。由于对UD1和UD2要进行正弦交流电的复数运算,即矢量加减,因此要研究U3(U1)与(U2)之间的相位随调频波频率变化的关系。
由图7-30(a)可见,当不考虑次级反映到初级的阻抗时,则初级电感线圈L1中的电流IL1 滞后于U 1 90°,为
I L 1=U 1 /jωL1
该电流在次级线圈L2中产生的感应电动势E2滞后于IL 190°,即与U1反相,因为

E2= -jωMIL 1= -jωM U1/jωL1= -M U1/L1
次级回路阻抗为
Z2=r2+jωL2+1/jωC2=r2+j(ωL2-1/ωC2) (7-5)

次级回路谐振于6.5MHz时,其电流I2与E2相同,为
I2=E2/Z2
次级电流I2在电容C2两端产生的电压降U2滞后于I2 90°,为

U2=I2/jωC2=1/ jωC2*1/[r 2+j(ωL 2-1/ωC2)]*(-MU 1/L 1) (7-6)

下面分三种情况来研究不同频率时U 1和U 2的相位关系。
①当信号频率f等于谐振频率f 0时,据(7-5)式,则有Z 2=r 2,据(7-6)式则有

U 2= -j* 1/ωC2 * 1/r 2*(-M U 1/L 1)
=j* 1/ωC2r 2* M/L 1* U 1

即U 2超前于U 1为90°,如图7-31(a)所示。
②当频率f高于回路谐振频率f0时,这时次级回路总阻抗Z 2呈电感性,所以次级电流I 2将比E 2滞后一个相角φ,I 2在电容C 2上的电压U 2仍比I 2滞后90°,因此U 2超前U1的相位为(90°—φ),如图7-31(b)所示。频率偏离f0越远,φ越大。
③当输入信号频率f f0时,则次极回路总阻抗呈电容性,所以I 2将比E 2超前φ角,而
U 2仍比I 2滞后90°,因此U 2超前U1为(90°+φ),如图7-31(c)所示。频率偏离f0越远,φ越大。



根据公式(7-4),则可以绘出加在二极管VD1,VD2上的待检波合成矢量电压U D1和UD2,如图7-32所示。由此可见,在信号频率f改变时,U D1和U D2的大小和相位都将发生变化。在f=f0时,「U D1」=「U D2」;在ff0时,「UD1」=「U D2」; 在ff 0,「U D1」「U D2」。




由于输入信号是一个频率随着调制音频频率F的变化的调频波,调频波频△f(=f-f0)与音频信号的瞬时幅度成正比,因而随着f的变化,「U D1」,「U D2」将随之改变,其调频波频率变化规律为音频频率F。由图7-32看出,f与f 0差值越大,「U D1」/「U D2」或「U D2」/「U D1」就越大,从而把调频波的频率的变化转变为电压幅值的变化。
(2)振幅检波原理。由于VD1、VD2对伴音中频信号的检波作用而产生的直流分量通过R1,R 2而形成回路,产生直流压降UC 0。当忽略R L的分流作用时,i 1=i 2,因而有
UR1=UR2=1/2 U C 0
C 3、C 4对伴音中频f 0阻抗很低,但对音频F呈现高阻抗,因此 U D12经V D1检波后的音频电压U C 3降在C 3以上,U D1越大,U C 3 也越大。同理U D2经V D2检波后的音频电压U C 4降在C 4上,U D2越大,U C 4也越大,因而
U C 3=Kd「U D1」
U C 4=Kd「U D2」
式中Kd为上下两个检波器的检波效率。
输出音频电压UF是从A点输出,是A点与地之间的输出电压,因此
UF= UC 4- UR2 或UF= UR1 - UC3
将此两式相加,由于UR1= UR2,则有

UF=1/2(UC4 - UC3)=1/2 Kd(「UD2」—「UD1」) (7-7)



可见,比例鉴频器的输出音频电压正比于加在二极管VD1和VD2两端的高频电压UD1和U D2的幅度之差,也即比例鉴器的输出电压UF等于两个二极管检波出电压之差。而U D1和U D2的幅度大小又决定于U1在U2在各自幅度一定时两者的相位关系,因此调频波频率变化,将引起U2与U1相位差改变,引起U D1和U D2幅值变化,从而比例鉴频器输出音频电压UF就不同,完成了鉴频作用。其鉴频特性如图7-33所示。鉴频特性曲线的极性则和二极管VD1、VD2的连接方向有关。在f=f0附近UF与f成线性关系。当f和f0偏离低于f1或高于f2时,由于初次级回路严重失谐,输入电压也减小,所以鉴频器输出电压UF也不再增大而逐渐减小,曲线呈S形。我国规定伴音信号的最大频偏△fmax=±50KHZ,一般要求S形曲线正负峰间频率宽度B=f2-f1=250 KHz。

(责任编辑:电路图)

关键词: 对称 比例 鉴频

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