【正文】 差極大是鎖相環(huán)輸出亦接近零頻，效果類似于“被鎖定”。 鎖相環(huán)鎖定 鎖定頻譜 鎖相環(huán)失鎖 鎖相環(huán)同步帶與捕捉帶取值： f1 f2 f3 f4 f/kHz Vin/V 示意圖： (鎖相環(huán)中心頻率 f0=，見上鎖相環(huán)鎖定頻譜圖 ) 恢復(fù)載波 在調(diào)節(jié)好鎖相環(huán)之后 ,LPF 輸出已經(jīng)基本為 直流信號(hào) 了 ,這是表示鎖相環(huán)已經(jīng)是 鎖定狀態(tài)了 而此時(shí)用雙蹤示波器觀察到導(dǎo)頻信號(hào)和鎖相環(huán)輸出信號(hào)是同步的 ,相位相差 約為 90176。 相移后 相干解調(diào)對(duì)比 波形 用示波器觀察解調(diào)信號(hào)和 DSBSC AM 信號(hào) ,可以看出解調(diào)后的波形和 AM 信號(hào)的包絡(luò)基本是一致的。 . 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 由時(shí)域可知產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)存在相位翻轉(zhuǎn)。由頻譜可以看出，產(chǎn)生的雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)被搬移到載頻附近，但不包含離散分量，這是由于模擬基帶信號(hào)的頻譜成分中不包含 離散的直流分量。當(dāng)調(diào)節(jié)加法器增益后，輸出波形幅度也相應(yīng)變化，說明已調(diào)信號(hào)的幅度與載頻幅度成正比。 截圖中的差頻信號(hào)圖揭示了鎖相環(huán)工作原理，即利用輸入和輸出的頻差調(diào)解反饋控制電路，形成頻率鎖定。當(dāng)鎖相環(huán)輸入頻率接近 VCO 的中心頻率時(shí)，處于鎖定狀態(tài) ，而頻率相差變大時(shí)，鎖相環(huán)失鎖，但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩頻率相差大到一定程度時(shí)，鎖相環(huán)又進(jìn)入“鎖定”狀態(tài)，又上圖的頻譜可清晰地發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律 。 鎖定時(shí) 導(dǎo)頻信號(hào)和鎖相環(huán)輸出信號(hào)是同步的 ,相位相差 約為 90176。由相干解調(diào)的截圖可知，解調(diào)信號(hào)和產(chǎn)生的 DSBSC AM 信號(hào)包絡(luò)基本是一致的，略有相移。當(dāng)調(diào)解音頻輸入頻率超過一定范圍后，則會(huì)產(chǎn)生解調(diào)失真的情況。 思考題 1. 整理實(shí)驗(yàn)記錄波形，說明 DSBSC AM 信號(hào)波形特點(diǎn)。 答 :雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)仍然是隨調(diào)制信號(hào)而變化，但它已不能完全準(zhǔn)確地反映低頻 調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。在調(diào)制信號(hào)的負(fù)半周，已調(diào)與原載波反相；在調(diào)制信號(hào)的正半周，已調(diào)波與原載波同相；在調(diào)制信號(hào)的過零點(diǎn)處，調(diào)幅信號(hào)發(fā)生 1800相位突變。因?yàn)殡p邊帶信號(hào)不包含載波 ,所以發(fā)送的全部功率都載有信息，功率利用率高。 2. 整理實(shí)驗(yàn)記錄振幅頻譜，畫出已調(diào)信號(hào)加導(dǎo)頻的振幅頻譜圖（標(biāo)上頻率值）。根據(jù)此振幅頻譜，計(jì)算導(dǎo)頻信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)功率之比。 答：答： 中心頻率為 100KHz，帶寬為 20KHz 已調(diào)信號(hào)信號(hào)功率： 導(dǎo)頻信號(hào)功率： 再帶入實(shí)驗(yàn)中測(cè)的數(shù)據(jù)得： 3. 實(shí)驗(yàn)中載波提取鎖相環(huán)的 LPF 是否可用 TIMS系統(tǒng)中的 ”TUNEABLE LPF”?請(qǐng)說明理由。 答：不可以 .實(shí)驗(yàn)中使用的是 RC LPF，參數(shù)為 3dB ， TUNEABLE LPF 是橢圓濾波器， 截止頻率是 5KHz，通帶為紋波，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。 4. 若本實(shí)驗(yàn)中的音頻信號(hào)為 1KHZ，請(qǐng)問實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的 PLL 能否用來提取載波。為什么？ 答：不能。實(shí)驗(yàn)提供鎖相環(huán)濾波中心頻率為 ，當(dāng)音頻信號(hào)變?yōu)?1kHz 時(shí)將 不能得到正確輸出。 5. 若發(fā)端不加導(dǎo)頻，收端提取載波還有其他方法嗎？請(qǐng)畫出框圖。 fc fc+W fcW 答：在收端采用平方環(huán)法或 COSTAS 環(huán)法從接收信號(hào)中提取載波。 平方環(huán)法： 2PSK 信號(hào) 恢復(fù)載波 科斯塔環(huán)： 恢復(fù)載波 2PSK 信號(hào) 窄帶濾波器 環(huán)路濾波器 平方 移相器 二分頻 VCO 低通濾波 VCO 低通濾波 環(huán)路濾波 實(shí)驗(yàn)二：具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅 （ AM） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解 AM 信號(hào)的產(chǎn)生原來及實(shí)現(xiàn)方法。 2. 了解 AM 的信號(hào)波形及振幅頻譜的特點(diǎn)，并掌握調(diào)幅系數(shù)的測(cè)量方法。 3. 了解 AM 信號(hào) 的非相干解調(diào)原理和實(shí)現(xiàn)方法。 實(shí)驗(yàn)步驟及系統(tǒng)框圖 AM 信號(hào)的產(chǎn)生 （ 1） 按圖 進(jìn)行各模塊之間的連接。 （ 2） 音頻振蕩器輸出為 5kHz,主振蕩器輸出為 100kHz，乘法器輸入耦合開關(guān)置于 DC 狀態(tài)。 （ 3） 分別調(diào)整加法器的增益 G 和 g 均為 1。 （ 4） 逐步增大可變直流電壓，使得加法器輸出波形是正的。 （ 5） 觀察乘法器輸出波形是否為 AM 波形。 （ 6） 測(cè)量 AM 信號(hào)的調(diào)幅系數(shù) a 值，調(diào)整可變直流電壓，使 a=。 （ 7） 測(cè)量 a= 的 AM 信號(hào)振幅頻譜。 AM 信號(hào)的非相關(guān)解調(diào) （ 1） 輸入的 AM 信號(hào)的調(diào)幅系數(shù) a=。 （ 2） 用示波器觀察整流器（ RECTIFIER） 的輸出波形。 （ 3） 用示波器觀察低通濾波器（ LPF）的輸出波形。 （ 4） 改變輸入 AM 信號(hào)的調(diào)幅系數(shù)，觀察包絡(luò)檢波器輸出波形是否隨之改變。 （ 5） 改變發(fā)端調(diào)制信號(hào)的頻率，觀察包絡(luò)檢波輸出波形的變化。 圖 （ 2） 振幅調(diào)制的產(chǎn)生方法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 AM 波的形成： a) G 的調(diào)整 將加法器的一個(gè)輸入接地 ,另一個(gè)接信號(hào) ,用示波器觀察輸入輸出波形振幅 ,調(diào)整到其振幅相等時(shí)說明 G=1 b) g 的調(diào)整 將接地的輸入接信號(hào) ,用示波器觀看加法器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的振幅比 ,原理同上 2．加法器輸出為正 我們的試驗(yàn)臺(tái) 時(shí)鐘信號(hào)出問 題，發(fā)生指標(biāo)不合格 接到同學(xué)試驗(yàn)臺(tái)上的 正確時(shí)鐘信號(hào) 波形： a= 振幅頻譜： AM 波形過調(diào) AM 的解調(diào)輸出： 非相干解調(diào)通過整流器輸出波形 ，由于經(jīng)過乘法器，得到和頻和差頻 ，頻譜中正好可以得到這個(gè)結(jié)論。 整流過調(diào)波形 低通濾波器輸出波形 改變輸入 AM 的調(diào)幅系數(shù)，觀察包絡(luò)檢波器的輸出波形 調(diào)幅系數(shù)增大 調(diào)幅系數(shù)減小 改變發(fā)端調(diào)制信號(hào)的頻率，觀察包絡(luò)檢波輸出 頻率增大 頻率減小 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)連線正確卻總是得不到 穩(wěn)定的理想波形，于是猜想是信號(hào)源可能出現(xiàn)了問題，在對(duì)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行示波器觀察的時(shí)候發(fā)現(xiàn)波形不穩(wěn)定，有一個(gè)低頻分量驗(yàn)證了猜想。 在 a1 的范圍內(nèi)，調(diào)解調(diào)幅系數(shù)的大小僅對(duì)調(diào)幅波幅度有影響，波的形狀沒有改變。調(diào) 節(jié)調(diào)制信號(hào)的頻率將使得輸出波形頻率發(fā)生變化，說明調(diào)制信號(hào)頻率直接影響輸出調(diào)幅波頻。 而當(dāng) a 大于等于 1時(shí)則會(huì)產(chǎn)生過調(diào)，無法恢復(fù)原始信號(hào)，這一結(jié)論可由上圖改變條幅系數(shù)時(shí)包絡(luò)檢波無法得到原始波形而證明。解調(diào)方面和前一個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生波不同，具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅 AM 波可以用包絡(luò)檢波進(jìn)行非相干解調(diào)，這種方法比較經(jīng) 濟(jì)，因而也被廣泛使用。 思考題 1. 在什么情況下，會(huì)產(chǎn)生 AM 信號(hào)的過調(diào)現(xiàn)象？ 答：當(dāng)調(diào)制系數(shù) a1 時(shí)會(huì)產(chǎn)生 AM 信號(hào)的過調(diào)現(xiàn)象。 2. 對(duì)于 a= 的 AM 信號(hào)，請(qǐng)計(jì)算載頻功率與邊帶功率之比值。 答：比值為 。 3. 是否可用包絡(luò)檢波器對(duì) DSBSC AM 信號(hào)進(jìn)行解調(diào)？請(qǐng)解釋原因。 答：不可以，因?yàn)?DSB— SC AM 信號(hào)波形的包絡(luò)并不代表調(diào)制信號(hào)，在與 t 軸的交點(diǎn)處有相位翻轉(zhuǎn)。 實(shí)驗(yàn)三：調(diào)頻 (FM) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解用 VCO作調(diào)頻器的原理及實(shí)驗(yàn)方法。 2. 測(cè)量 FM信號(hào)的波形及振幅頻譜。 3. 了解利用鎖相環(huán) 作 FM解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法。 實(shí)驗(yàn)步驟 FM 信號(hào)的產(chǎn)生 （ 1）單獨(dú)調(diào)測(cè) vco （ a）將 vco 模塊的印刷電路板上的撥到開關(guān)置于 vco 模式，將頻率選擇開關(guān)置于“ hi”狀態(tài)。然后，將 vco 模塊插入插槽 （ b）將可變直流電壓模塊的輸出端與 vco 模塊的 端相連接，示波器接 vco 輸出端 ? 當(dāng)直流電壓為 0 時(shí)，調(diào)節(jié) f0 旋鈕，使 vco 中心頻率為 100khz ? 在 2v~+2v 范圍內(nèi)改變直流電壓，測(cè)量 vco 的頻率及線形工作區(qū)域 ? 調(diào)節(jié) vco 的“ gain”旋鈕，是的直流電壓在 2v~+2v 范圍內(nèi)變化時(shí)，頻 率在5khz~+5khz 范圍內(nèi)變化 （ 2）將音頻振蕩器的頻率調(diào)到 2khz，作為調(diào)制信號(hào)輸入于 vco 的 端 （ 3）測(cè)量各點(diǎn)波形 （ 4）測(cè)量 fm 波的振幅頻譜 FM 信號(hào)的鎖相環(huán)解調(diào) （ 1）單獨(dú)調(diào)測(cè) vco （ a）將 vco 模塊的印刷電路板上的撥到開關(guān)置于 vco 模式，將頻率選擇開關(guān)置于“ hi”狀態(tài)。然后，將 vco 模塊插入插槽 （ b）將可變直流電壓模塊的輸出端與 vco 模塊的 端相連接，示波器接 vco 輸出端 ? 當(dāng)直流電壓為 0 時(shí)，調(diào)節(jié) f0 旋鈕，使 vco 中心頻率為 100khz ? 調(diào)節(jié) vco 的“ gain”旋鈕，是的直流電壓在 1v~+1v 范圍內(nèi)變化時(shí)，頻率在10khz~+10