相敏檢波電路鑒相特性的仿真研究

摘 要：分析了調幅信號和載波信號之間的相位差與調制信號的極性的對應關系，得出了相敏檢波電路輸出電壓的極性與調制信號的極性有對應關系的結論。為了驗證相敏檢波電路的這一特性，給出3個電路方案，分別選用理想元件和實際元件，采用Multisim對其進行仿真實驗，直觀形象地演示了相敏檢波電路的鑒相特性，是傳統的實際操作實驗所不可比擬的。

關鍵詞：相敏檢波；鑒相特性；Multisim；電路仿真

中圖分類號：TN911.7文獻標識碼：A文章編號：1004373X(2008)1917802

Simulation Research on Phase-detecting Characteristic of Phase -sensitive Circuit

PEI Liyun

(Huaian College of Information Technology，Huaian，223003，China)

Abstract：The corresponding relation between modulation signal polarity and difference phases of amplitude-modulated signal and the carrier signal，the polarity of phase-sensitive detecting circuit output voltage and the polarity of modulation signal are correspondent.In order to verify this characteristic，three electric circuits plans are produced，idea elements and actual elementsare selected respectively.Using Multisim to carry on a simulation experiment，and then demonstrating the phase- detecting characteristic of the phase -sensitive circuit vividly and directly.Which is traditional practical experience cannot be compared.

Keywords：phase-sensitive detection;phase-detecting characteristic;Multisim;circuit simulation

由于調制信號的頻率遠低于載波信號的頻率，在載波信號的若干周期內，調制信號的值變化很小，常將其看作為常數，這時雙邊帶調幅信號us與載波信號uc(或Uc)為同頻信號；調制信號為正時，us與uc(或Uc)同相；調制信號為負時，us與uc(或Uc)反相。為鑒別調制信號的相位，需采用相敏檢波電路。相敏檢波電路除了輸入需解調的調幅信號us外，還需要一個與之同頻的信號uc(或Uc)作參考信號。相敏檢波電路的鑒相特性為：輸出電壓為正時，表示輸入的調幅信號us與參考信號(即載波信號)uc(或Uc)同相，此時調制信號為正(或負)；當輸出電壓為負時，表示輸入的調幅信號us與參考信號uc(或Uc)反相，此時調制信號為負(或正)。筆者采用Multisim對3個相敏檢波電路進行仿真實驗，并給出實驗結果。

1 仿真實驗

1.1 方案一

相加式相敏檢波仿真電路如圖1所示。電路選用理想元件，調幅信號經變壓器T1輸入，參考信號經變壓器T2輸入，參考信號uc的幅值遠大于調幅信號us的幅值。輸出為低頻信號(解調信號)，經電容濾波后輸出。仿真電路運行結果如圖2所示，圖2(a)顯示的是us與uc同相時的運行結果，圖2(b)顯示的是us與uc反相時的運行結果。

圖1 相加式半波相敏檢波仿真電路

1.2 方案二

開關式全波相敏檢波仿真電路如圖3所示。電路選用實際元件。Uc為uc整形后的方波信號。在Uc=“1”的半周期，模擬開關導通，放大倍數為-1;在Uc=“0”的半周期，模擬開關截止，放大倍數為+1。仿真電路運行波形如圖4所示，圖4(a)中us與Uc同相;圖4(b)中us與Uc反相。

圖2 相加式相敏檢波電路仿真運行結果

圖3 開關式全波相敏檢波仿真電路

圖4 開關式全波相敏檢波電路仿真運行波形

1.3 方案三

圖5所示電路能鑒別兩信號的超前或滯后關系，且輸出電壓的大小與兩信號之間的相位差成對應關系。A1，A2為過零比較器，輸出經限幅得兩個矩形波，其相位差與輸入信號的相位差相同。兩矩形波經異或門和低通濾波電路得與兩輸入信號的相位差相對應的直流電壓，經A3輸出。D觸發器與三極管構成超前、滯后鑒別電路，當uA超前uB時，觸發器輸出高電平，三極管導通，輸出為負；uA滯后uB時，觸發器輸出低電平，三極管截止，輸出為正。移相電路由兩個同頻等幅電源u1，u2和R₁，C1構成。R₁上的電壓uR，C1上的電壓uC，以及u1，u2，uA，uB之間的相量關系如圖6所示。調整電阻R₁可以使uA與uB之間產生0～180°的相位差。φ=2θ=2arctg ωR₁C1。圖7給出當R₁取1 kΩ時電路仿真運行的輸出電壓，圖8給出各點波形。

圖5 相敏檢波仿真電路

圖6 相量圖

圖7 圖5電路仿真運行輸出電壓

圖8 相敏檢波電路仿真運行波形

2 結 語

EDA技術不僅可以大大縮短電子線路的設計周期、提高設計效率、減小設計風險、提高設計質量，而且，給電子實驗提供了一個很好的平臺。仿真試驗雖然不能取代傳統的實際操作實驗，但它方便、快捷、直觀、形象、經濟、安全。利用Multisim或其他仿真軟件可以開發出更好的實驗項目。

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作者簡介 裴立云 女，1975年出生，江蘇徐州人，講師、工程師、碩士。主要從事電子技術方面的教學研究。

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