斜率鉴频器鉴频特性及其仿真研究

 王翠珍，唐金元

 （海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

摘要：鉴频器电路是无线电接收机中常用的调频信号解调电路。在介绍单回路离谐斜率鉴频器和双回路离谐斜率鉴频器电路工作特点的基础上，分析了利用Multisim 10.0仿真软件对两类斜率鉴频电路进行构建和鉴频波形仿真的方法。仿真结果表明，单回路离谐斜率鉴频器电路简单，但输出信号小、非线性失真较大，双回路离谐斜率鉴频器波形输出信号大、失真较小、通频带较宽，但电路调整较困难，调整时要注意使电路对称。

 关键词：斜率鉴频器；仿真；波形变换；单回路；双回路

 中图分类号：TN7  文章编号：1006 - 2394( 2016) 04 - 0027 - 03

0引言

 斜率鉴频器是调频信号的解调电路，因电路简单、容易实现，实际中应用较为广泛。斜率鉴频器是将调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使其振幅按照瞬时频率的变化规律变化，经过包络检波器输出反映振幅变化规律（即调频信号频率变化规律）的解调电压。

1鉴频特性分析

 斜率鉴频器由调频-调幅变换器和包络检波器两部分组成，如图1所示，其工作原理如图2所示。

 图2a）为原音频调制信号，图2b）为调频信号，图2c）为经过调频．调幅波形变换器变换后得到的调频．调幅信号（FM-AM波），其振幅变化规律与调频波频率的变化规律相同，图2d）是经过包络检波器检波后输出的低频信号波形，与原调制信号波形相同，该电路利用波形变换原理实现鉴频。

 斜率鉴频器根据电路结构不同分为单回路离谐斜率鉴频器和双回路离谐斜率鉴频器。

 利用Multisim 10.0电路仿真软件对其波形仿真可以更有助于对电路原理理解、波形观察、参数设计和电路调整。

2  单回路离谐斜率鉴频器特性及仿真

 斜率鉴频器的关键部分就是调频-调幅变换器。把调频波转换成FM-AM波最简单的方法就是利用失谐的LC并联回路。图3a）是单谐振回路幅频特性曲线。如果选中曲线中接近于直线的那部分线段，使调频信号中心频率f置于其幅频特性曲线倾斜区的中点，即使谐振回路对于谐振频率f e是失谐的，则当调频波瞬时频率按某一规律变化（如图3c）中的正弦规律变化）时，谐振回路输出调频信号的振幅将基本不失真地按瞬时频率的变化而变化。其原理是当调频波电流流过回路时，回路对于不同瞬时频率的失谐所呈现的阻抗不同，回路电压振幅将随调频波的瞬时频率f而变化。当f>f e时，回路失谐小，回路输出电压大，当f<f e时，回路失谐大，回路输出电压就小。当调频波的瞬时频率随调制信号调变时，回路阻抗的失谐度也在调变，使回路输出电压振幅受到调变，这时的并联回路电压就是一个调频，调幅波，变换后的调幅．调频波如图3b）所示。因此，单谐振回路就是一个能够把调频波变换成调幅-调频波的变换器。变换后得到的调频，调幅信号再通过包络检波器，就可检出反映在包络变化上的调制信号。因为只有一个谐振回路，且工作在离谐状态，又称为单回路离谐斜率鉴频器。

  图4是单回路斜率鉴频器的仿真电路及仿真波形图。图中C1、L1并联谐振回路对于调频波的中心频率f(l MHz)是失谐的，D1是检波二极管，C2、R3、C3组成低通滤波器，R1为负载，V2可减少检波器输入小信号时产生失真。失谐网络的输出波形（检波器输人波形）、检波器输出波形可通过示波器观察。图4b）中下波形输入为调频信号时失谐网络输出的调幅调频波形，上波形为检波输出的调制信号波形。

  单回路离谐鉴频器的优点是电路结构简单，但由于回路谐振曲线的弯曲，非线性失真比较大。

3双回路离谐斜率鉴频器仿真

 为克服单回路离谐斜率鉴频器非线性失真大的缺点，设备中常用双回路离谐斜率鉴频器，其仿真电路如图5a）所示。图中回路的L1C1调谐在比f e高出△f的

 R5、C5、C6和R6、C7、C8为两个低通滤波器。由于两个LC回路对．f e失谐，并且分别调谐于f e的两侧，因此又称为并联谐振参差鉴频器，相当于两个对称的单离谐斜率鉴频器串联。当输入信号电压频率等于中心频率f e时，两LC并联谐振回路的失谐程度相同，D3、D2上的电压u1、u2振幅相等，检波后电压大小相等，但极性相反，所以输出电压u0等于零；当输入信号频率f>f e时，LIC1回路失谐程度减小，加到D3上的电压u1振幅增大，而L2 C3回路失谐程度加大，加到D2上的电压u2振幅减小，即u1>u2，经检波后鉴频器输出一正电压；同理，当输入信号频率f<f e时，鉴频器输出为一负电压。当调频信号加到电路输入端时，鉴频器的输出波形幅度变化规律与调频信号频率变化规律相同，即输出端得到低频调制信号。

 双回路离谐鉴斜率频器的仿真波形如图5b）所示。示波器XSC1用来显示双失谐电路的输出信号波形和检波电路输出低频调制信号波形，可见双离谐回路的输出为单离谐回路输出的两倍，使得电路的鉴频灵敏度得到提高。

 双回路离谐斜率鉴频器与单回路离谐斜率鉴频器相比，它的通频带比较宽，因而允许输入调频波的频偏较大，且其鉴频特性有所改善，但电路调整比较困难，因上下回路之间总是存在着耦合，不易将这两个回路调整到对称失谐。

4结束语

 通过Multisim 10.0仿真软件对斜率鉴频器电路进行仿真，可轻松了解电路的解调特性和规律，为鉴频电路的分析、设计、验证和调试提供有利的保证。

 斜率鉴频器电路是无线电设备中常用的调频信号解调电路，其利用波形变换原理实现鉴频，容易理解且电路简单，应用广泛，但应该注意该鉴频电路的线性特性较差，不适合对信号要求较高的场合。