【正文】 鑒頻特性曲線(xiàn)（ S 曲線(xiàn)）的測(cè)量方法 測(cè)量鑒頻特性曲線(xiàn)的常用方法有逐點(diǎn)描述法和掃頻測(cè)量法。 MC1496 的作用是將調(diào)頻波與調(diào)頻調(diào)相波相乘， 其輸出端接集成運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器，將雙端輸出變成單端輸出，再經(jīng) R0C0濾波網(wǎng)絡(luò)輸出。 R 1 83KR91KR81KR56 . 8 KR 1 23 . 3 KR 1 1100R 1 33 . 3 KR W 110KC 1 00 . 1 uT P 2J1 J2S I G +1S I G 42 3C A R +8C A R 1014O U T +6O U T 12B I A S5V E EGADJGADJU1M C 1 4 9 6T P 1調(diào)頻波輸入 音頻輸出R41KR2910R1910R31KR 1 051C60 . 1 uC50 . 4 7 uC30 . 4 7 u+ 1 2 VD1L E D ( R )R 1 95 . 6 KV i n3GND1 8 V2U3M C 7 9 0 8C 1 30 . 4 7 uC 1 20 . 4 7 u 1 2 VD2L E D ( B )R 2 030KC90 . 0 4 7 uC7330PR6220R7180C28 . 2 PC10 . 4 7 u( 1 0 M H z )C430PT 6 0 1C8330P3261 574U2u A 7 4 1+ 12 V 1 2 VR 1 7200KR 1 420KR 1 520KR 1 6200KT P 3 圖 42 乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電原理圖 其中 C2與并聯(lián)諧振 C T601共同組成線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率的變化轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)相位的變化。鑒頻器的主要性能指標(biāo)是鑒頻靈敏度 Sd 和線(xiàn)性鑒頻范圍 maxf2? 。第二項(xiàng)是所需要的頻率分量，只要線(xiàn)性移相網(wǎng)絡(luò)的相頻特性 )(?? 在調(diào)頻波的頻率變化范圍內(nèi)是線(xiàn)性的，當(dāng) )( ??? 時(shí)，)()(sin ???? ? 。 ??????? ????????? tmtVtmtVtv fcsmfcsms 式中， )(?? 為移相網(wǎng)絡(luò)的移相角，這時(shí)乘法器的輸出 ? ? )(s i n39。 相位檢波又分為疊加型相位檢波和乘積型相位檢波，利用模擬乘法器的相乘原理可實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波，其基本原理是：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入調(diào)頻波 )(st? ，設(shè)其表達(dá)式為 式中， 為調(diào)頻系數(shù)， 或 ，其中 為調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的頻偏。 繪制 fVO曲線(xiàn)，并按最小誤差畫(huà)出鑒頻特性的直線(xiàn)（用虛線(xiàn)表示）。 C9 調(diào)中心 10MHz 附近的的線(xiàn)性。 BG2 集電極負(fù)載以及之后的電路在原理分析中都已闡明，這里不再重復(fù)。初級(jí)電壓 u1 經(jīng) Cm耦合，在次級(jí)回路產(chǎn)生電壓 u2，經(jīng) L2中心抽頭分成兩個(gè)相等的電壓 ，由圖可見(jiàn)，加到兩個(gè)二極管上的信號(hào)電壓分別 和為： ，隨著輸入信號(hào)頻率的變化。電阻 R3對(duì)輸入信號(hào)頻率呈現(xiàn)高阻抗，并為二極管提供直流通路。為了擴(kuò)大線(xiàn)性鑒頻的范圍，這種相位鑒頻器通常都接成平衡和差動(dòng)輸出。 武漢理工大學(xué)《專(zhuān)業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 20 3 分立元件相位鑒頻實(shí)驗(yàn) (FMDEM1) 電路工作原理 相位鑒頻器的組成方框圖如圖 31 示。 圖 223 TP3端的波形 結(jié)果分析：當(dāng)沒(méi)有音頻輸入和調(diào)制波輸入時(shí)， TP3 輸出就是 VCO 的自由振蕩頻率。 （三）濾波器帶寬的測(cè)試： 表 22 帶寬選擇 濾波器類(lèi)型 RC 濾波 （ KHz） 比例 積分濾波（ KHz） 寬 中 窄 （四）調(diào)頻器實(shí)驗(yàn)： 1． 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。 3． 注意調(diào)頻信號(hào)的頻率必須落在調(diào)頻器單元的固有頻率附近。 4． 用頻率計(jì)測(cè)量 TP3 端的頻率，調(diào)節(jié)高頻信號(hào)源的頻率，測(cè)定環(huán)路的同步帶和捕捉帶范圍。 同步帶和捕捉帶的測(cè)試 1． 先選擇適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)電容和定時(shí)電阻，將“ VCO 輸出”與“反饋輸入”用導(dǎo)線(xiàn)短接。 2． 從“正弦波輸入”端輸入音頻正弦信號(hào)，在“控制輸出”端觀察輸出波形，并根 據(jù)濾波器帶寬的定義，分別測(cè)出兩種濾波器的帶寬，將得到的數(shù)據(jù)填入 表 22 中 。 壓控振蕩器 兩種輸出信號(hào)的觀察 用 20MHz 雙蹤示波器分別觀察 4 腳“ VCO 輸出”端和 9 腳 TP2“三角波輸出”端的波形。 在解調(diào)電路中，為了實(shí)現(xiàn)不失真解調(diào)，環(huán)路的捕捉帶必須大于輸入調(diào)頻信號(hào)的最大頻偏，環(huán)路的帶寬必須大于輸入調(diào)頻信號(hào)的頻譜寬度。系統(tǒng)的框圖如圖 219。誤差電壓為不對(duì)稱(chēng)交變信號(hào)，其中所包含的直流分量將使 VCO 的振蕩頻率不再是 0?dU 時(shí)的固有頻率 0f ，而是來(lái)回改變的 )(tfv ，并且其平均頻率向著 if 靠近了一個(gè)值，這就是 if 對(duì)于 VCO vf 的頻率牽引現(xiàn)象， VCO 的平均頻率與參考輸入信號(hào)頻率的關(guān)系曲線(xiàn)如圖 218 所示。為提高測(cè)量精度，上述過(guò)程可反復(fù)進(jìn)行幾次。環(huán)路由失鎖到鎖定，此點(diǎn)頻率記作 2f 。 ② 輸入信號(hào)與 VCO 輸出信號(hào)相位不相干， 20MHz 雙蹤示波器顯示波形模糊。 當(dāng) 00??? 時(shí)， 0)( ??e? 。 3． 鎖相環(huán)路靜態(tài)特性 （ 1）鎖相環(huán)路靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)框圖如圖 214 所示。 0wiwu c0 圖 213 振蕩器的控制特性 壓控振蕩器電路的形式很多，常用的有 LC 壓控振蕩器、晶體振蕩器、負(fù)阻壓控振蕩器和 RC壓控振蕩器等幾種。由圖可見(jiàn)，在以 0? 為中心的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，兩者是吻合的，故在環(huán)路分析中我們就用式（ 24）作為壓控振蕩器的控制特性。 0 6 d B / 倍頻程2 0 l g F ( j ) / d B（對(duì)數(shù)刻度）（對(duì)數(shù)刻度）9045( )o020lg21lg2121221 圖 212 有源比例積分濾波器的對(duì)數(shù)頻率特性 （ 3）壓控振蕩器 壓控振蕩器 是一個(gè)電壓―頻率變換裝置，在環(huán)中作為被控振蕩器，它的振蕩頻率 應(yīng)隨輸入控制電壓 )(tuc 線(xiàn)性地變化，即應(yīng)有變換關(guān)系 )()( 00 tuKt cv ?? ?? （ 24） 式中 )(tv? 是壓控振蕩器的瞬時(shí)角頻率； 0K 為控制靈敏度或稱(chēng)增益系數(shù)，單位是 [rad/s178。此濾波器的頻率響應(yīng)為 其對(duì)數(shù)頻率特性見(jiàn)圖 212。因此，這個(gè)負(fù)號(hào)對(duì)環(huán)路的工作沒(méi)有影響，分析時(shí)可以不予考慮。 1211)( ???? ???? jjjF212)( RR RjF ??? ???pppF 1211)( ?????武漢理工大學(xué)《專(zhuān)業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 10 036dB/倍頻程20lg F(j ) /dB（對(duì)數(shù)刻度）（對(duì)數(shù)刻度）9045( )o020lg21lg21211211211arctg21212 圖 210 無(wú)源比例積分濾波器的對(duì)數(shù)頻率特性 ③ 有源比例積分濾波器 有源比例積分濾波器由運(yùn)算放大器組成，電路如圖 211所示，它的傳輸算子 1211)( ??ppApF ???? 式中 CRARR )( 2111 ???? ； R22?? 。 這是兩個(gè)獨(dú)立可調(diào)的參數(shù)，其頻率響應(yīng)為： RCu i u OR12 圖 29 無(wú)源比例積分濾波器電路組成 據(jù)此可作出對(duì)數(shù)頻率特性，如圖 210 所示。 F ( P )u d (t) u c (t) F ( s )u d (s) u c (s) 圖 26 環(huán)路濾波器的模型 ① RC 積分濾波器 這是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的低通濾波器，電路構(gòu)成如圖 27，其傳輸算子 11 1)( ?ppF ?? （ 21） 式中 RC?1? 是時(shí)間常數(shù)，這是這種濾波器唯一可調(diào)的參數(shù)。這類(lèi)鑒相器適用于方波（也可以用正弦波通過(guò)限幅得到）輸入，通常用數(shù)字電路構(gòu)成。 L P Fuu oi(t)(t) u d (t) 圖 24 正弦鑒相器模型 設(shè)相乘器的相乘系數(shù)為 mK [單位為 1/V]，輸入信號(hào) )(tui 與反饋信號(hào) )(0tu 經(jīng)相乘作用 經(jīng)過(guò)低通濾波器（ LPF）濾除 02? 成分之后，得到誤差電壓 ? ?)()(s in21)( 210 ttUUKtu imd ?? ?? 令021 UUKU imd ? 為鑒相器的最大輸出電壓，則 )(s in)( tUtu edd ?? 這就是正弦鑒相特性，如圖 25。下面逐個(gè)介紹基本部件在環(huán)路中的作用。圖 22 中， J1 輸入音頻 ， J3 即可輸出調(diào)頻波，調(diào)頻波頻率由定時(shí)電容、定時(shí)電阻決定。帶寬選擇確定環(huán)路濾波器的帶寬。主要用于 FSK 解調(diào)、單音解碼、寬帶 FM解調(diào)、數(shù)據(jù)同步、倍頻與分頻等方面。 鑒相靈敏度為 ： ??dK 放大器增益為： ?A ， 放大器增益為： ?A LM565 工作頻率范圍為 ~500KHz，電源電壓為177。 7 端可以一起作為后接差動(dòng)放大器的偏置。鑒相器為雙平衡模擬相乘電路，壓控振蕩器為積分 — 施密特電路。 圖 14 振蕩器輸出端的振蕩波形 （二）變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量 表 11 Ed(V) 0 1 2 3 4 5 f0 不并C4 武漢理工大學(xué)《專(zhuān)業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 4 MHz 并C4 結(jié)果分析：此表反映了 輸出頻率隨二極管反偏電壓變化 的規(guī)律， 并 C4 的輸出頻率比不并 C4 的輸出頻率略大；隨著二極管 反偏電壓 的逐漸增大，頻率先增大到一定程度再略微下降。 在變?nèi)荻O管調(diào)頻器的輸入端 J1接入 1K 的音頻調(diào)制信號(hào) Vi。 。從輸出端 J2或 TP2輸出 10MHz 調(diào)制波，通過(guò)隔離電容 C13接至頻率計(jì)；用示波器接在 TP2處觀測(cè)輸出波形，目的是減小對(duì)輸出波形的影響。 圖 12 直接調(diào)頻示意圖 實(shí)際電路原理圖如圖 13 所示。 直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩回路的參數(shù)，使振蕩器的輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律呈線(xiàn)性改變，以生成調(diào)頻信號(hào)的目的。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 I 目 錄 1 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)驗(yàn)（ FM1） .............................................................................................. 1 ....................................................................................................................... 1 測(cè)試項(xiàng)目和方法 ................................................................................................................... 2 振蕩器輸出的調(diào)整 ...................................................................................................... 2 變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量 ................................................................................. 3 變?nèi)荻O管動(dòng)態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量 ................................................................................. 3 測(cè)試結(jié)果及分析 ................................................................................................................... 3 2 集成鎖相環(huán)調(diào)頻鑒頻實(shí)驗(yàn)（ FM