用于检测调谐回路的鉴相器分析设计
一路电压信号利用取样环加电阻负载取出，根据互感电动势原理、取样环绕线本身的电感大小以及负载电阻值大小，可以推导出负载电阻两端的电压与馈线电流同相位。具体分析如下：根据互感电动势原理，互感电动势e=jωMI，则取样环的互感电流为
，其中ω为馈线电流的角频率；M为取样环的互感；J为馈线电流；I’为取样环感应电流；R为取样环的负载阻抗。因为R1，R2的值远小于取样环绕线本身的感抗，则U=
，表明负载电阻两端的电压与馈线电流同相位；另一路电压信号利用电容电阻分压从馈线上直接取出，为使分压之后的电压信号与馈线电压相位成90°，必须使电容的容抗远大于电阻的阻抗，只有这样才能忽略发射机工作频率对相位的影响，但这严重影响了电压分压的效果。为了权衡90°与分压信号大小两者之间关系，电容和电阻分别取值为5 000 pF和35 Ω，可以忽略工作频率对相位的影响，使电阻分压信号与馈线电压信号成85°左右相位差，但电阻分压信号存在很大的噪声。为改变这种情况，特将取样环的负载电阻换成了容值为0．32μF的电容，由此得到的电容两端电压与馈线电流的相位差成90°。具体分析如下：当发射机工作频率在20 kHz时，电容的容抗为24．9 Ω，远小于取样环绕线本身的感抗。由上文互感电动势原理分析可知，取样环流过电容的电流与馈线电流同相位。又因为电容两端电压与流过电容的电流相位差成90°，所以电容两端电压与馈线电流成90°相位差，并且不受发射机工作频率的影响。经现场实测，证明用这种方法取出的电压信号的波形干净，且与馈线电流信号成精确的90°相位差。
另一路信号直接用470 kΩ电阻和4．7 kΩ电阻将馈线高电压分压成小信号电压，因是电阻分压，所以分压电压与馈线电压同相位，如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176930.htm
将这两路信号输入二极管平衡鉴相器，电阻分压信号存在严重噪声，波形几乎没有，这与二极管平衡鉴相器的输入阻抗太小有关。
1．3 二极管平衡鉴相器的不足之处
在实际使用中二极管平衡鉴相器存在如下两个主要问题：
(1)电阻R1，R2，二极管D1，D2要严格配对使用。
由于二极管平衡鉴相器是把相位的差值反映到输出的电压幅度上，若R1，R2不相等，二极管D1，D2有差异，电路即会失去平衡，造成鉴相误差，降低鉴相器的鉴相特性。
(2)对于两路取样信号要严格控制其取样幅度。
二极管PN结的特性决定了两路取样信号的幅值不能太小，其工作耐压值又决定了取样信号幅值不能太大，取样信号的幅度范围不易把握。
2 乘法器型鉴相器设计
鉴于二极管平衡鉴相器存在诸多不足之处，本文使用有源器件重新设计了鉴相器电路。采用四象限模拟乘法器和低通滤波器，可以实现鉴相功能，此处简称乘法器型鉴相器。乘法器电路部分与低通滤波器电路部分采用直接耦合方式，整个电路结构简单，如图4所示。
2．1 乘法器型鉴相器的原理分析
乘法器型鉴相器的工作原理简述如下：模拟乘法器的两个输入端分别加入信号v1=V1cos(ω0t+φ1)和v2=V2cos(ω0t+φ2)。模拟乘法器的输出电压为：
由式(1)可见，乘法器的输出是两输入信号的差频项与和频项，通过低通滤波器，滤除不需要的频率信号(2ω0t+φ1+φ2)，取出的电压信号为：
由式(2)可见，vo随两输入信号的相位差φ1-φ2的余弦变化。在
附近，有较高的灵敏度，这一点与二极管平衡鉴相器相同，因此仍采用图3所示的信号取样电路。
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