基于MC的相位鉴频器电路设计与仿真.doc

课程设计报告 题 目： 基于MC1496的相位鉴频器电路 设计与仿真 学生姓名： 薛瑞 学生学号： 1008030313 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 电子信息工程 届 别： 2014届 指导教师： 马立宪 电气信息工程学院制 2013年5月  基于MC1496的相位鉴频器电路设计与仿真 学生：薛瑞 指导教师：马立宪 电气信息工程学院 电子信息工程专业 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和低通滤波器组成的乘积型相位鉴频器，通过电路设计，能够实现仿真波形，将仿真波形与理论比较，分析出设计中的误差。 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。 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。 4）鉴频跨导SD 鉴频跨导SD :是指鉴频器在载频处的斜率，它表示单位频偏所能产生的解调输出电压。鉴频跨导又叫做鉴频灵敏度。用公式表示为： 跨导也可以理解为将输入频率转换为输出电压的能力或效率，因此又称为鉴频效率。 1.3.3鉴频方法 1.3.3.1直接鉴频法 直接鉴频法是直接从调频信号的频率中提取原来调制信号的方法。主要有脉冲计数鉴频法。 1.3.3.2间接鉴频法 就是先对调频信号进行变换或处理，再从变换后的信号中提取原调制信号的鉴频方法。又可分为振幅鉴频法、相位鉴频法两大类。 本设计采用相位鉴频法，原理如下： 相位鉴频器将输入的调频波UFM做变换，变换成调相调频波UPM/FM,在与调频波UFM叠加，在电路参数与信号参数匹配的情况下，得到幅度与调制信号呈线性关系的调幅调相调频波，最后经包络检波，解调出调制信号。 鉴相器是用来比较两个同频输入电压U1（t） 和U2(t) 的相位，而输出电压 U0(t) 是两个输入电压相位差的函数， 即 1.3.4鉴频器原理说明 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，设其表达式为 ： 式中，——调频系数，或 其中 为调制信号的频偏。 另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波，设其表达式为： 式中，——移相网络的相频特性。这时乘法器的输出为 式中，第一项为高频分量，可以被低通滤波器滤掉。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在调频波的频率变化范围内是线性的，当，。因此鉴频器的输出电压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系统方案设计 2.1 MC1496芯片介绍