對稱式比例鑒頻電路

發(fā)布時(shí)間:2023-08-29
從調(diào)頻波中檢出原來調(diào)制信號的過程稱為調(diào)頻波的解調(diào),又叫鑒頻。實(shí)現(xiàn)鑒頻的電路稱為鑒頻器,也叫頻率檢波器。常用的鑒頻電路有比例鑒頻電路和相位鑒頻電路,它們的工作原理相同,都是先把等幅的調(diào)頻波變換成幅度按調(diào)制信號規(guī)律變化的調(diào)頻調(diào)幅波,然后,用振幅檢波器把幅度的變化檢出來,得到原來的調(diào)制信號,這一過程如圖z0919所示。實(shí)際電路中應(yīng)用較多的是比例鑒頻電路,比例鑒頻電路有對稱式和不對稱式兩種。
對稱式比例鑒頻電路如圖z0920(a)所示,它由兩部分組成。第一部分由電感線圈l11、l2、l12、l3及電容c1、c2組成,它把調(diào)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電壓之間的相位差的變化;第二部分由d1、c3、r3和d2、c4、r4組成平衡式振幅檢波電路,它把兩個(gè)電壓之間的相位差的變化變換為幅度的變化,并從中檢出原來的調(diào)制信號。
電路中,c1、l11、l12和l2,c2組成雙調(diào)諧回路,均諧振于載波頻率f0(fc),d1、d2為檢波二極管,r3、c3和r4、c4是它們的負(fù)載。要求電路對稱即d1,d2的特性相同,r3=r4,c3 = c4。兩只二極管順向相接,與r3、r4和l2形成直流通路。cw容量較大(>10μf),有穩(wěn)幅作用。
1.頻幅轉(zhuǎn)換過程
圖 z0920(a)中,l12與l3為強(qiáng)耦合,l3產(chǎn)生的電壓與大小相等,且同相或反相,這里取同相。l11、與l2的互感耦合,在次級回路c2兩端產(chǎn)生電壓u2,則次級兩端與中心抽頭之間的電壓分別為 和,其等效電路如圖z0920(b)所示。由此可見,兩個(gè)振幅檢波器的輸入電壓和分別為:
由于是等幅的調(diào)頻信號,對應(yīng)的不同頻率,次級回路所呈現(xiàn)的阻抗性質(zhì)和大小也各不相同,因此,次級電壓也隨之變化,于是,合成電壓和的大小將隨的頻率變化而變化??捎孟蛄糠治鋈缦拢?br>(1)當(dāng)f = f0,即調(diào)頻信號的頻率f等于中心頻率時(shí)(電路諧振),初級線圈l11的電流的相位滯后90°,而次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與反相并滯后90°。由于次級回路處于諧振狀態(tài),其電流與 必然同相,而 在電容c2上產(chǎn)生的電壓又滯后90°,它們的相位關(guān)系如圖z0921(a)所示。結(jié)果使與相位差90°,合成電壓如圖i0997(a)所示??梢姡痛笮∠嗟燃矗簗| = ||;
(2)當(dāng)f > f0,即調(diào)頻信號u1的頻率f大于中心頻率時(shí),、、 的關(guān)系仍和f = f0情況一樣,只是由于f > f0時(shí),次級回路因失諧而呈現(xiàn)電感性(ωl2>1/ωc2),于是滯后一個(gè)相角,而又滯后90°,如圖z0921(b)所示,結(jié)果與相位差小于90°,合成電壓如圖i0997(b)所示??梢?,的幅度大于的幅度,即|| > ||;
(3)當(dāng)f < f0時(shí),即調(diào)頻信號的頻率f小于中心頻率時(shí), 、 、 關(guān)系仍不改變,但次級回路因失諧而呈現(xiàn)電容性(ωl2<1/ωc2),于是超前一個(gè)角度,而又滯后90°,如圖z0921(c)所示,結(jié)果,與的相位差大于90°,合成電壓如圖z0922(c)所示??梢?,的幅度小于的幅度即:|| < ||。
由此可見,調(diào)頻信號的頻率偏移(±△f)通過鑒頻器的諧振回路,轉(zhuǎn)換為、幅度的變化,完成了調(diào)頻--調(diào)幅波的轉(zhuǎn)換。
2.檢波過程
當(dāng)次級回路的調(diào)頻信號使d1、d2導(dǎo)通時(shí),d1的檢波電流經(jīng)c3→l3回到l2的上半段;d2的檢波電流由l2的中點(diǎn)→l3→c4→d2,回到l2的下半段,分別給c3、c4充上同向電壓,。與此同時(shí),d1、d2導(dǎo)通也給cw充電,而充電回路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于由cw、r3、r4構(gòu)成的放電回路的時(shí)間常數(shù)。cw兩端的電壓被充至u2的峰值電壓,即uw≈u2,由圖z0922(a)可知:
因?yàn)閞3=r4,檢波電路的直流通路建立的ur3=ur4=uw/2,檢波電路的輸出電壓:
u0 = upd = -uc3 + uc4 == (uc4 -uc3)/2 gs0920
uc3,uc4分別是、產(chǎn)生的檢波電流在c3、c4上形成的電壓,即uc3=k|| ,uc4 = k||,k為檢波電路的傳輸系數(shù),因此: u0 = k(|| -||)/2
所以,檢波輸出調(diào)制電壓(如用于伴音時(shí),調(diào)制電壓為音頻電壓)也有下列情況:
(1)當(dāng) f = fo時(shí),|| = ||,u0 = 0
(2)當(dāng) f > fo時(shí),(即f。+ △f );|| > ||,uc3 >uc4,uo< 0;
(3)當(dāng) f < fo時(shí),(即f。- △f),|| < ||,uc3 < uc4,uo�� 0。
這就完成了檢波過程。
以上分析可知,鑒頻電路當(dāng)輸入調(diào)頻信號時(shí),輸出電壓在一定范圍內(nèi)輸出正或負(fù)的電
壓,且輸出電壓uo在一定范圍內(nèi)與頻偏△f成正比。當(dāng)超出這個(gè)范圍,則lc回路失諧,uo反而跌落。根據(jù)這一特點(diǎn),可畫出如圖z0923所示的鑒頻器輸出電壓與輸入信號的頻偏變化的關(guān)系曲線,稱為鑒頻特性曲線。
將代入式gs0920可得:
上式可見,uo不取決于uc3 、uc4本身的大小,而是取決于它們的比值,故稱它為比例鑒頻器。因此,當(dāng)輸入信號的振幅變化時(shí),uc3 、uc4也同比例變化,只要uw及uc3 與uc4的比值不變,其輸出電壓就保持不變。由于cw容量很大,其充電電壓相當(dāng)穩(wěn)定,使輸出電壓不受寄生調(diào)幅的影響,故此鑒頻電路還有限幅作用。
在實(shí)際的鑒頻電路中,往往給d1,d2串接如圖z0920(a)中所示的均衡電阻r1、r2以調(diào)節(jié)兩檢波電路的性能,使之易于對稱。
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