用于檢測調諧回路的鑒相器分析設計

摘要：鑒相器在調諧回路的檢測中具有非常重要的作用。分析了二極管平衡鑒相器電路及其相應取樣電路的工作原理。針對該電路的不足，提出了新的解決方案及元器件參數的設計方法。該方案以乘法器和低通濾波器為鑒相器的核心電路。實驗結果表明，該方案能方便地調節取樣信號的幅度，能精確地檢測出失諧電路的失諧狀態，并輸出相應的電壓信號。
關鍵詞：鑒相器；調諧回路；乘法器；低通濾波器

0 引言
功率放大輸出網絡中的調諧回路是否處于準確的諧振狀態，這對整個發射機的工作狀態將有很大的影響，輸出網絡調諧不好，將嚴重影響整個機器的功率和效率。對于由電感L、電容C和電阻R串聯而成的電路而言，回路調諧是指回路呈純阻性，此時回路中任一點的電壓與流過此點的電流同相位。鑒相器能將兩個輸入信號的相位差變化轉化為輸出電壓的變化，可以實現鑒相的功能，因此可用鑒相器檢測調諧回路是否調諧。鑒相器按其使用類型可分為數字鑒相器和模擬鑒相器，通常使用的二極管平衡鑒相器即屬于模擬鑒相器，但此鑒相器在實際使用中存在一些不足，限制了它的使用。本文提出了以乘法器和低通濾波器為鑒相器核心的新的解決方案，有效解決了鑒相器的取樣信號幅度不易控制問題和鑒相器的鑒相特性不高問題。

1 二極管平衡鑒相器的工作原理及取樣電路
1．1 二極管平衡鑒相器的工作原理
二極管平衡鑒相器的原理如圖1所示。其工作原理如下：兩路電壓信號V1和V2頻率相同。由于信號V2在電路中的所處位置，使得加到二極管D1和D2中電壓信號分別為V2+0．5V1和V2-0．5V1，V1和V2的相位差在0°～180°范圍內有等于90°、大于90°和小于90°三種情況。當V1和V2的相位差為90°時，疊加到D1和D2中電壓信號的模相等，電路輸出電壓差為0 V；當V1和V2的相位差大于和小于90°時，疊加到D1和D2中電壓信號的模不相等，此時電路輸出正的或負的電壓差。其中，電壓差的正負代表了調諧的方向，電壓差的大小代表了調整的距離。

1．2 鑒相器的取樣電路
由以上分析可知，從調諧回路中引出的兩路電壓信號的相位差必須成90°，這樣才能保證鑒相器在調諧時的靈敏度最高。為從調諧回路引出兩路電壓信號，通常采用以下方法，如圖2所示。