基于CA3070的相干检波在无线电罗盘中的应用

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本文围绕器件ca3070着重叙述相干解调的原理及过程，同时使用仿真软件Multisim对解调的电路进行仿真。

【关键词】调幅 同步检波 相干检波 罗盘

无线电罗盘又叫自动定向机，用于测量地面导航台相对机纵轴的方位，以引导飞机向台或者背台飞行。无线电罗盘依靠安装在飞机腹部的组合天线，接收地面台发射的无线电调幅信号。组合天线中由两个正交的环形天线和一个垂直天线组成，其中环形天线为接收机提供了必要的角度信息，而垂直天线确保了合成场型的方向性，即接收的单值特性，天线内部电路完成对无线电导航信号的前端处理。无线电罗盘工作在150KHz～1750KH频段，在这个频段覆盖了民用广播电台，因此除了专门的信标台，无线电罗盘也可以利用民用无线电广播电成定向导航。

1 简述调幅信号特性：

2 检波原理

振幅调制是用调制信号去改变高频载波振幅的过程，而从已调信号中还原出原调制信号的过程称为振幅解调，也称振幅检波。从频谱上看，检波就是将调幅波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近，因此，检波器也属于频谱搬移电路。我们平时使用的乘法器可以将输入信号频率不失真地搬移到参考信号频率两边，而滤波器用来取出有用频率分量，抑制无用频率分量。所以接收机的解调可以使用频谱搬移和选频电路实现。常用的检波电路有二极管峰值包络检波电路和同步检波电路。但是SSB和DSB信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，所以必须采用同步检波电路。如果要达到良好的检波效果，要求同步信号与载波信号必须严格同频、同相。

同步检波器又称为相干检波器，它是由模拟乘法器和低通滤波器LPF组成。因此这种电路也称为模拟相乘检波器，其原理图如图1所示。

3 锁相环检波

无线电罗盘的接收机是一个超外差接收机。它所使用的检波器为同步检波器，如果接收机处理的信号为大信号，那么我们采用二极管检波也可以完成解调，但是接收信号很小，并且信噪比很低的情况下，二极管检波就会显现出很低的效率。由于二极管检波器相当于一个平方率检波器，它的输出为：

从公式中可以看出只有一个含有噪声项，明显的效率提高，因此在Collins的系列化罗盘接收机中的检波方式一直是同步检波方式。

但是无线电罗盘中的同步检波方式，并非是使用模拟乘法器相乘而是锁相环检波。

锁相环本身是一个负反馈系统，利用其特性可以锁定信号的相位，调整频率。在第二中频的下方，信号被移相网络移相-84°，但是经过脉冲调制鉴相器与参考信号比较后，通过环路滤波器形成的直流误差电压驱动VCXO移相+90°，或者锁定+90°的移相，最终锁相环输出稳定在+3.6MHz+6°，保持和输入到AM鉴相器的信号同频同相。相乘后得到调制信号，失真最小。

4 无线电罗盘检波仿真

罗盘中使用的检波集成电路CA3070，原用于彩色电视机同步解调。它工作于-40℃～+85℃范围内，内部包含有自动相位控制、自动色彩控制、直流关断等功能模块。

外部电路结合移相器输入射频信号，通过与参考信号比较形成直流误差电压，结合锁相环原理，应用于无线电罗盘的同步检波恰到好处。

在输入第二中频信号设置信号发生器频率为3.6MHz的双边带调幅波。Multisim是一个原理电路设计、电路功能测试虚拟仿真软件，其自带多种器件模型，简单易学，而且集成了信号源、示波器、频谱、分析仪等实验通用设备，可以给电路输出结果以直观的认识，有助于设计开发者观察分析。现将上述电路输入到Multisim10.0中进行仿真，可以得到一个简单清晰的包络信号。

5 小结

通信和信息传输系统中或电子工程技术调制和解调应用最为广泛，同步解调用于抑制载波的单边带和双边带信号的解调，它的特点是必须外加与载波相同的同频同相的电压。在无线电罗盘中检波中应用了锁相环，确保了相位的一致性。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]张肃文.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，1984.

[3]邱关源.电路（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999.

作者单位

天津阳光电子机械有限公司 天津市 300000