鑒頻器

鑒頻器

frequency detector

使輸出電壓和輸入信號頻率相對應的電路。按用途分為兩類：一類用於調頻信號的解調，常見的有斜率鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器等，對這類電路的要求主要是非線性失真小，雜訊門限低。另一類用於頻率誤差測量，如用在自動頻率控制環路中產生誤差信號的鑒頻器。對這類電路的零點漂移限制較嚴，對非線性失真和雜訊門限則要求低。斜率鑒頻器的電路比較簡單，但迴路失諧時其諧振特性曲線不是直線，因而鑒頻特性的線性較差。相位鑒頻器鑒頻特性的線性較好，鑒頻靈敏度也較高。

實現調頻信號解調的鑒頻電路可分為三類，第一類是調頻 -- 調幅調頻變換型。這種類型是先通過線性網路把等幅調頻波變換成振幅與調頻波瞬時頻率成正比的調幅調頻波，然後用振幅檢波器進行振幅檢波。第二類是相移乘法鑒頻型。這種類型是將調頻波經過移相電路變成調相調頻波，其相位的變化正好與調頻波瞬時頻率的變化成線性關係，然後將調相調頻波與原調頻波進行相位比較，通過低通濾波器取出解調信號。因為相位比較器通常用乘法器組成，所以稱為相移乘法鑒頻。第三類是脈衝均值型。這種類型是把調頻信號通過過零比較器變換成重複頻率與調頻信號瞬時頻率相同的單極性等幅脈衝序列，然後通過低通濾波器取出脈衝序列的平均值，這就恢復出與瞬時頻率變化成正比的信號。

調頻波的特點是振幅保持不變，而瞬時頻率隨調製信號的大小線形變化，調製信號代表所要傳送的信息，在分析或實驗時，常以低頻正弦波為代表。鑒頻的目的就是從調頻波中檢出低頻調製信號，即完成頻率—電壓的變換作用。能完成這種作用的電路被稱為鑒頻器。

調相波的解調電路，是從調相波中取出原調製信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移成正比，又稱為鑒相器。對於調頻波的解調電路來說，是從調頻波中取出原調製信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移成正比，又稱為鑒頻器。

鑒相電路通常分為模擬電路型和數字電路型兩大類。而在集成電路系統中，常用的電路有乘積型鑒相和門電路鑒相。鑒相器除了用於解調調相波外，還可構成移相鑒頻電路。特別是在鎖相環路中作為主要組成部分得到了廣泛的應用。

斜率鑒頻器：其中，晶體管和LC迴路實質上是一個調諧放大器，但迴路的諧振頻率f0與已調頻信號的中心頻率fc是失諧的。一旦已調頻信號的瞬時頻率發生變化，放大器就輸出一個與之相對應的調幅-調頻波。經二極體檢波處理，即可在負載RL上得到與原調製信號變化規律相同的輸出。斜率鑒頻器的電路比較簡單，但迴路失諧時其諧振特性曲線不是直線，因而鑒頻特性的線性較差。相位鑒頻器：初、次級迴路均調諧在調頻波的中心頻率fc上，即f0=fc。電容 C0將初級電壓u1耦合到次級線圈的中心抽頭上，使加在檢波二極體D1、D2上的電壓分別為

和

鑒頻器的輸出電壓u則是檢波負載R4和 R3上的電壓之差。初、次級的電壓u1和u2之間的相位差隨調頻波的瞬時頻率而變化。當瞬時頻率f=fc時,u2比u1滯后90°，但||＝||，這時，鑒頻器輸出為零。當f＞f時,u2滯後於u1的相角小於90°，||＜||，鑒頻器的輸出大於零。當f＜f時，u2滯後於u1的相角小於90°，||＞||)，鑒頻器的輸出小於零。相位鑒頻器鑒頻特性的線性較好，鑒頻靈敏度也較高。

陶瓷鑒頻器：是一種具有移相鑒頻特性的陶瓷濾波元件，主要用在電視機或錄像機的伴音中頻放大或解調電路中以及FM調頻收音機的鑒頻器電路中。它分為平衡型和微分型兩種類型，前者用於同步鑒相器作平衡式鑒頻解調，後者用於差分峰值鑒頻器作差動微分式鑒頻解調。

陶瓷鑒頻器的文字元號和電路圖形符號與陶瓷濾波器同。用於電視機或錄像機中的陶瓷鑒頻器有JT4.5MD、JT5.5MB、JT6.0MB、JT6.5MD、JT6.5MB2、CDA6.5MC、CDA6.5MD等型號。用於FM調整收音機中的陶瓷鑒頻器有JT10.7MG3等型號。

用掃頻儀調整鑒頻器的鑒頻特性。實驗條件：將電路中E，F，G三個接點分別與半可調電容CT1，CT2，CT3連接。將掃頻儀輸出信號接入電路輸入端IN，其輸出信號不宜過大，一般用30db衰減器，掃頻頻標用外頻標，外頻標源採用高頻信號發生器，其輸出頻率調到6.5MHz。

（1）調整波形變換電路的迴路頻率

將掃頻儀輸入檢波頭插入測試孔A，耦合電容CT3調到最小，此時顯示屏將顯示諧振曲線圖形。調CT1使諧振曲線的諧振頻率為6.5MKZ，此時頻標應在曲線頂峰上，再加大耦合電容CT3的容量，輸入檢波頭插入測試孔B,此時顯示屏幕出現帶凹坑的耦合諧振曲線圖形，調CT1,CT2，CT3使曲線6.5MHz頻標出現在中心點，中心點兩邊頻帶對稱。（２）調整鑒頻特性S曲線

掃頻儀輸入檢波探頭改用雙夾子電纜線，接至鑒頻器輸出端OUT即可看到S型曲線，如曲線不理想，可適當調CT1使上下對稱；調CT2使曲線中心頻率為6.5MHz；調CT3使f0中心點附近線性度。調好后，記錄上、下二峰點頻率和二峰點高度格數，即fmax，fmin和Vm，Vn。（３）用高頻信號發生器逐點測出鑒頻特性

改接高頻信號發生器，輸入電壓約為50mv，用萬用表測鑒頻器的輸出電壓，在5.5MHz～7.5MHz範圍內，以每格0.2MHz條件下測得相應的輸出電壓Uo。（４）觀察迴路CT1，CT2，CT3對S曲線的影響

1調整電容CT2對鑒頻特性的影響，記下CT2> CT2-0或CT2< CT2-0的變化並與CT2= CT2-0曲線比較，再將CT2調至CT2-0正常位置。注: CT2-0表示迴路諧振時的電容量。

2調CT1重複1的實驗。

3調CT3較小的位置，微調CT1,CT2得S曲線，記下曲線中點及上下兩峰的頻率f0,fmin,fmax和上下二點高度Vm,Vn,再調CT3到最大，重新調S曲線為最佳，記錄：

f0′,f’min, f′max,和Vm′,Vn′的值。

定義：峰點帶寬BW=fmax- fmin

曲線斜率 S=(VＭ-Vn)/BW

比較CT3最大，最小時的BW和S。

（５）將調頻電路與鑒頻電路連接

將調頻電路的中心頻率調為6.5MHB，鑒頻器中心頻率也調諧在6.5MHz，調頻輸出信號送入鑒頻器輸入端，f=2KHz,Um=400mV的音頻調製信號加至調頻電路輸入端進行調頻。

用雙蹤示波器同時觀測調製信號和解調信號，比較二者的異同，如輸出波形不理想可調鑒頻器CT1，CT2，CT3。將音頻信號加大至Vm=800mV，1000mV…….觀察波形變化，分析原因。