【正文】 .......................................................................46 9 集成鎖相環(huán)調(diào)頻實(shí)驗(yàn)（ FM3） ............................................................................................ 48 電路工作原理 ......................................................................................................................48 集成鎖相環(huán)調(diào)頻與鑒頻 ..............................................................................................48 LM4046 簡介 ...........................................................................................................48 鎖相環(huán)的自由振蕩頻率 f0、同步帶與捕捉帶的測量方法 .............................................49 實(shí)驗(yàn)線路分析 ............................................................................................................50 測量項(xiàng)目與方法 ..................................................................................................................50 測量結(jié)果與分析 ..................................................................................................................51 10 集成鎖相環(huán)鑒頻實(shí)驗(yàn)（ FMDEM3） ................................................................................. 53 電路工作原理 ...................................................................................................................53 集成鎖相環(huán)調(diào)頻與鑒頻 .............................................................................................53 實(shí)驗(yàn)線路分析 ...........................................................................................................53 測量項(xiàng)目與方法 ................................................................................................................53 測量結(jié)果與分析 ................................................................................................................54 課程設(shè)計(jì)總結(jié)： ........................................................................................................................... 55 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 56 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 1 1 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)（ FM1） 電路工作原理 變?nèi)荻O管實(shí) 際上是一個(gè)電壓控制的可變電容元件。 3. 其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以選做。 《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 題 目： 調(diào)頻通信系統(tǒng)測試與設(shè)計(jì) 武漢理工大學(xué)信息工程學(xué)院 20xx 年 7 月 6 日 《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 通信 0704 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目 : 調(diào)頻通信系統(tǒng)測試與設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)目的： 1. 通過對(duì) THEX1型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用， 深入 了解通信電路的原理； 2. 掌握通信電路的測試方法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法； 3. 學(xué)習(xí)構(gòu) 造簡單通信系統(tǒng)的方法； 4. 提高正確地撰寫論文的基本能力。 4. 查閱 不少于 6 篇參考文獻(xiàn) 。當(dāng)外加反向偏置電壓變化時(shí)，變?nèi)荻O管 PN 結(jié)的結(jié)電容會(huì)隨之改變，其變化規(guī)律如圖 11 所示。 若載波信號(hào)是由 LC 自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。 BG1 為電容三點(diǎn)式振蕩器，產(chǎn)生 10MHz的載波信號(hào)。 圖 13 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)電原理圖 測試項(xiàng)目和方法 振蕩器輸出的調(diào)整 1．將切換開關(guān) K1 的 12 接點(diǎn)短接，調(diào)整電位器 RW1 使變?nèi)荻O管 D1 的負(fù)極對(duì)地電壓為 +2V， 并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。 3．調(diào)整電位器 RW2，使輸出振蕩幅度為 。將 K1 的 12 短接，令Ed=2V，連接 J2 與鑒頻 板 J1。 （ 三 ）變?nèi)荻O管動(dòng)態(tài)調(diào)制特性的測量（與分立元件相位鑒頻實(shí)驗(yàn) FMDEM1 聯(lián)試） 表 12 Vi(Vpp) 0 Vo(Vpp) 0 結(jié)果分析： 此表反映了解調(diào)輸出信號(hào)幅度隨調(diào)制輸入信號(hào)幅度的變化規(guī)律，隨著輸入信號(hào)的逐漸增大，輸出信號(hào)也逐漸增大。輸入信號(hào)加在 3端， 7 端外接電容器 C 與放大器的集電極電阻 R （典型值為 ）組成環(huán)路濾波器。壓控振蕩器的定時(shí)電阻 TR 接在 8 端，定時(shí)電容 TC 接在9 端，振蕩信號(hào)從 4 端輸出。 6~177。 TTCRf 4 ?1234567 891011121314負(fù)電源信號(hào)輸入信號(hào)輸入V C O 輸出反饋輸入?yún)⒖茧妷航庹{(diào)輸出 定時(shí)電阻定時(shí)電容正電源NCNCNCNCL M 5 6 5 C N武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 6 實(shí)際電路介紹 實(shí)際電路如圖 22 所示。濾波器可選擇比例積分濾波器或 RC 濾波器。 2． 鎖相環(huán)路部件特性 鎖相環(huán)是一個(gè)相位的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 7 L FP Du d(t) u c (t)1(t) 2(t)P LLVC O 圖 23 鎖相環(huán)路的基本構(gòu)成 （ 1）鑒相器 鑒相器是一個(gè)相位比較裝置，用來檢測輸入信號(hào)相位 與反饋信號(hào)相位 )(2t? 之間的相位差 )(te? 。 360 270 180 90 90 180 270 360e(t)d(t)u 圖 25 正弦鑒相特性 鑒相器的電路是多種 多樣的，總的可以分為兩大類：第一類是相乘器電路，它是對(duì)輸入信號(hào)波形與輸出信號(hào)波形的乘積進(jìn)行平均，從而獲得直流的誤差輸出，如上面分析所述。 （ 2）環(huán)路濾波器 環(huán)路濾波器具有低通特性，它可以起到圖 24 中低通濾波器的作用，更重要的是它對(duì)環(huán)路參數(shù)調(diào)整起著決定性的作用。 RCui u O 圖 27 RC 積分濾波器電路組成 令 ??jp ，并代入式（ 21），即可得到濾波器的頻率特性 作為對(duì)數(shù) 頻率特性，如圖 28 可見，它具有低通特性，且相位滯后。這也是一個(gè)低通濾波器，與 RC 積分濾波器不同的是，當(dāng)頻率很高時(shí) 等于電阻的分壓比，這就是濾波器的比例作用。 A 是運(yùn)算放大器無反饋時(shí)的電壓增益。故傳輸算子可以近似為121)( ??pppF ?? （ 23） CPRPCp A RpACp A RpAppApF11121221211111)(???????????????????武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 11 式中 CR11?? 。可見它具有低通特性和比例作用，相頻特性也有超前校正。 v]。 由于壓控振蕩器的輸出反饋到鑒相器上，對(duì)鑒相器輸出誤差電壓 )(tud 起作用的不是其頻率，而是其相位 即 ?? t c duKt002 )()( ???改寫成算子形式為 鎖相環(huán)路中要求壓控振蕩器輸出的是相位，因此，這個(gè)積分作用是壓控振蕩器所固有121)( ??????? j jjF? ???t t cv duKtd0 00 0 )()( ??????)()( 02 tupKt c??武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 12 的。前兩種振蕩器的頻率控制都是用變?nèi)莨軄韺?shí)現(xiàn)的。 EE1641B示波器Y1Y2P D L F直流數(shù)字電 壓 表VCO頻 率 計(jì)控制輸出參考輸出VCO頻率輸出10p信號(hào)輸入反饋輸入VCO輸出u if iu df 2 圖 214 鎖相環(huán)路靜態(tài)特性測試實(shí)驗(yàn)框圖 （ 2）鎖定狀態(tài)的觀察與測量 由鎖相理論可知，對(duì)于固有頻率輸入信號(hào)，當(dāng)固有頻差 0?? 小于（及等于）捕獲帶 p??時(shí)，環(huán)路能夠?qū)λ东@并鎖定。兩武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 13 信號(hào)相位差為 90176。 ( B ) f i f v( A ) f i f v 圖 216 )(tud 波形圖 （ 4）環(huán)路能由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定的最大固有頻差叫捕獲帶，環(huán)路能維持鎖定最大固有頻差叫同步帶。繼續(xù)向高調(diào)節(jié)頻率，直到環(huán)路由鎖定到失鎖，該點(diǎn)頻率記作 4f 。 圖 217是根據(jù)環(huán)路電壓 Ud與頻率的關(guān)系畫出 的同步帶和捕捉帶示意圖。其中： 45176。當(dāng)輸入為調(diào)頻波時(shí)，若環(huán)路濾波器的通頻帶設(shè)計(jì)得足夠?qū)?，?使鑒相器的輸出解調(diào)電壓順利通過，而環(huán)路的捕捉帶又大于輸入調(diào)頻波的最大頻偏，則 VCO就能精確地跟蹤輸入調(diào)頻信號(hào)中反映調(diào)制規(guī)律的瞬時(shí)頻率變化，產(chǎn)生具有相同調(diào)制規(guī)律的調(diào)頻波，顯然，只要 VCO 的頻率控制特性是線性的， VCO 的控制電壓 )(tuc 就是所需的不失真解調(diào)輸出電壓。 解調(diào)器的實(shí)驗(yàn)框圖如圖 220 所示。并畫出對(duì)應(yīng)的波形圖。 調(diào)頻器實(shí)驗(yàn) 1． 先選擇適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)電容和定時(shí)電阻，從 J1 端輸入音頻信號(hào)（正弦波，幅度為 1VPP，頻率為音頻的頻率范圍），當(dāng)輸入信號(hào)改變時(shí)，用 20MHz 雙蹤示波器觀察 TP1 端和 TP3端的波形，可清晰地觀察到調(diào)頻波頻率漸變的波形。 2． 將直流電壓表和示波器按圖 214 連接好。 5． 在測定牽引特性曲線時(shí)，為了保證環(huán)路處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，應(yīng)緩慢地改變 if ，另外為使特性對(duì)稱，首先將 VCO 的固定頻率 0f 置于所工作頻段中點(diǎn)，即 2 m i n0m a x00 fff ???? 當(dāng)參考輸入電平 0?iu 時(shí)，系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)， VCO 的振蕩頻率即為 0f ，改變頻率細(xì)調(diào)電位器可測得所選擇頻段的 max0f 、 min0f 及 0f 。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 17 測試結(jié)果與分析 （一）壓控振蕩器各頻段的測試： 表 21 頻率粗調(diào) 典型數(shù)據(jù) 頻段 最低頻率（ KHz） 最高頻率（ KHz） 1(C5) 2(C7) 3(C8) 結(jié)果分析：此表反映了 壓控振蕩器各頻段 的頻率范圍，即最低頻率到最高頻率的范圍。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 18 圖 222 TP1 和 TP3 端的波形 結(jié)果分析：在 J1 端輸入音頻信號(hào)條 件下，即 TP1 端為調(diào)制信號(hào)，從 TP3 端輸出的是調(diào)頻波，載波（ VCO 自由振蕩）頻率隨調(diào)