【正文】 逐點(diǎn)描述法的操作是：用高頻信號(hào)發(fā)生器作為鑒頻器的輸入 sv （見圖 42），頻率 z MH10?of ，幅度 PSPV? =150mV；鑒頻器的輸出端 ov 接數(shù)字萬用表（置于“直流電壓 ”檔），測(cè)量輸出電壓 ov 值（調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振）；改變高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率（維持幅度不變），記下對(duì)應(yīng)的輸出電壓 ov 值，并填入表 41 中 ；最后根據(jù)表中測(cè)量值描繪。 圖 43 移相網(wǎng)絡(luò)的相 頻特性 測(cè)試項(xiàng)目與方法 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量 （見實(shí)驗(yàn)二）。圖 42 所示鑒頻電路的鑒頻操作過程如下：首先測(cè)量鑒頻器的靜態(tài)工作點(diǎn)，再調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振頻率 z 10MH?of ；再從 xv 端輸入?????? ??? )1(a r c t a n2)( 022????? Q2????????? ???? oQ ? ???? 2a r c t a n2)( ???????? ???? of fQf 2a r c t a n2)( ??武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 25 z 10MH?cf ， PCPV? =40mV 的載波（不接相移網(wǎng)絡(luò)， 0?yv ），調(diào)節(jié)平衡電位器 RP 使載波抑制最佳（ VO=0）； 然后接入移相網(wǎng)絡(luò)，輸入調(diào)頻波 sv ，其中心頻率 z 10MH?of ，PSPV? =40mV。由圖可見，當(dāng) off? 時(shí)，相位等于 ，在 f? 范圍內(nèi)，相位隨頻偏呈線性變化，從而實(shí)現(xiàn)線性移相。分析表明，該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)的相頻特性 )(?? 的表達(dá)式為 當(dāng) 1 o ??? ?? 時(shí)，上式可近似表示為 或 式中， of 為回 路的諧振頻率，與調(diào)頻波的中心頻率相等； Q 為回路的品質(zhì)因數(shù)； f? 為瞬時(shí)頻率偏移。 ? ?tmttv fcsm ??? s inc o sV)(s ?fm ??? ?fm ffmf ?? ??武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 24 圖 41 相 位鑒頻特性 MC1496 乘積型相位鑒頻器 用 MC1496 構(gòu)成的乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路如圖 42 所示。 Sd 定義為鑒頻器輸入調(diào)頻波單位頻率變化所引起的輸出電壓的變化量，通常用鑒頻特性曲線 fvo? 在中心頻率 f0處的斜率來表示，即 fVOd ?? /S 。 2． 鑒頻特性 相位鑒頻器的輸出電壓 ov 與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率 f 的關(guān)系稱為 鑒頻特性，其特性曲線（或稱 S 曲線）如圖 41 所示。 因此鑒頻器的輸出電壓 )(tvo 的變化規(guī)律與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化規(guī)律相同，從而實(shí)現(xiàn)了相位鑒頻。)()( ????? smsmEfcsmsmEssEo VVKtmtVVKtvtvKtv ??????式中，第一項(xiàng)為高頻分量，可以被濾波器濾掉。21)(s i n(2s i n39。)(39。另一輸入端輸入經(jīng)線性移相網(wǎng)絡(luò)移相后的調(diào)頻調(diào)相波 )(us t ，設(shè)其表達(dá)式為 ? ?? ? ? ?)(s i ns i n39。因此，實(shí)現(xiàn)鑒頻的核心部件是相位檢波器。 圖 35 fVO 曲線圖 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 23 4 乘積型相位鑒頻實(shí)驗(yàn) （ FMDEM2） 電路工作原理 相位鑒頻的原理 1． 鑒頻原理 鑒頻是調(diào)頻的逆過程，廣泛采用的鑒頻電路是相位鑒頻器。 測(cè)試結(jié)果及分析 1．鑒頻特性的測(cè)試 表 31 f(MHz) 10 11 V0(mV) 0 2． 相位鑒頻器的解調(diào)功能測(cè)量 使高頻信號(hào)發(fā)生器輸出 FM 調(diào)頻信號(hào)，幅度為 VPP，頻率為 10MHz，頻偏最大，并接入電路輸入端 J1，在輸出端 TP3測(cè)量解調(diào)信號(hào)： 波形 ： 正弦 波 頻率： 1 KHz 幅度： VPP（允許略微調(diào)節(jié) T4011）。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 22 鑒頻特性的測(cè)試 使載波發(fā)生器模塊輸出載波 CW，頻率 10MHz，幅度 ，接入輸入端 TP1，用直流電壓表測(cè)量輸出端 TP3對(duì)地電壓（若不為零，可略微調(diào) T4011和 C8，使其為零），然后在~11MHz 范圍內(nèi)，以相距 的點(diǎn)頻，測(cè)得相應(yīng)的直流輸出電壓，并填入 表 31中 。 L406 C5 調(diào)上下波形對(duì)稱。 測(cè)試項(xiàng)目與方法 相位鑒頻器的調(diào)整 掃頻輸出探頭接 TP1，掃頻輸出衰減 30db， Y 輸入用開路探頭接 TP3， Y 衰減 10（ 20db），Y 增幅最大，掃頻寬度控制在 格 /MHz 左右，使用內(nèi)頻標(biāo)觀察和調(diào)整 10MHz 鑒頻 S 曲線 ，可調(diào)器件為 L4061， T4011， C5， C8， C9五個(gè)元件。 C40 . 1 uC20 . 0 1 uR151kD12 AP 9J1+C83 1 5 P+C93 1 5 P+C53 1 5 PB G13 DG6 BB G23 DG6 BD22 AP 9T P 1T P 3R3100R4330R951KR620KR851KR215kR522KR722KE110uE210uC620PC35 . 1 PC 1 20 . 0 1 uC72200PC 1 30 . 1 uC 1 020PC 1 120PC120PT 4 0 1 1+ 1 2 VR 1 05 . 6 KD3L E D( R )J3音頻輸出T 4 0 6 1調(diào)頻波輸入( 1 0 M H z ) 圖 34 分立元件相位鑒頻電原理圖 J1 為相位鑒頻器調(diào)制波的輸入端， C1 提供合適的容性負(fù)載； BG1 和 BG2 接成共集 —共基電路，以提高輸入阻抗和展寬頻帶， R1 和 R2 提供公用偏置電壓， C3 用以改善輸出波形。 u1和 u2之間的相位也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使它們的合成電壓發(fā)生變化，由此可將調(diào)頻波變成調(diào)幅 — 調(diào)頻波，最后由包絡(luò)檢波器檢出調(diào)制信號(hào)?；谏鲜?，耦合回路部分的交流等效電路如圖 33（ b）所示。圖 33（ a）中初次級(jí)回路之間僅通過 Cp 與 Cm 進(jìn)行耦合，只要改變 Cp 和 Cm的大小就可調(diào)節(jié)耦合的松緊程度。鑒頻器輸出電壓 uo 由 C5兩端取出， C5對(duì)高頻短路而對(duì)低頻開路，再考慮到 L C2對(duì)低頻分量的短路作用，因而鑒頻器的輸出電壓 uo 等于兩個(gè)檢波器負(fù)載電阻上電壓的變化之差。 耦合回路 包絡(luò)檢波器耦合回路 包絡(luò)檢波器+疊加型相位檢波器 ou2u1u2u1u 圖 32 耦合回路相位鑒頻器 圖 33（ a）是電容耦合的雙調(diào)諧回路相位鑒頻器的電路原理圖，它是由調(diào)頻 — 調(diào)相變換器和相位檢波器兩部分所組成。這種鑒頻器的相位檢波器部分是由兩個(gè)包絡(luò)檢波器組成，線性移相網(wǎng)絡(luò)采用耦合回路。圖中的線性移相網(wǎng)絡(luò)就是頻 — 相變換網(wǎng)絡(luò)，它將輸入調(diào)頻信號(hào) u1的瞬時(shí)頻率變化轉(zhuǎn)換為相位變化的信號(hào) u2，然后與原輸入的調(diào)頻信號(hào)一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變化，從而實(shí)現(xiàn)了鑒頻的目的。 圖 226 輸入和輸出的波形 結(jié)果分析：上面連接方式就是解調(diào)器，所以輸入波形和輸出波形一致。 （五）同步帶和捕捉帶的測(cè)試： 圖 224 鎖定時(shí) TP1端的波形 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 19 圖 225 失鎖時(shí) TP1端的波形 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：從小到大調(diào)節(jié) ：失到鎖： 150KHz 鎖到失： 295KHz 從打到小調(diào)節(jié)：失到鎖： 250KHz 鎖到失： 80KHz 同步帶： 295KHz80KHz=215KHz 捕捉帶： 250KHz150KHz=100KHz 結(jié)果分析：當(dāng)環(huán)路鎖定時(shí)，輸出頻率和輸入頻率相等，當(dāng)環(huán)路失鎖時(shí)，輸出頻率和輸入頻率不相等，與波形符合。該頻率稱為壓控振蕩器的固有頻率。 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)制信號(hào)變化。 圖 221 VCO輸出和 TP2端輸出波形 結(jié)果分析： VCO輸出和 TP2 端輸出波形 的頻率相等與 VCO的自由自由振蕩頻率相等。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 17 測(cè)試結(jié)果與分析 （一）壓控振蕩器各頻段的測(cè)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。 (可選用一塊 FM2 或高訊儀作調(diào)頻信號(hào)源，但 高訊儀信號(hào)幅度較小 ) 2． 用 20MHz 雙蹤示波器同步觀察參與調(diào)頻的正弦信號(hào)和解調(diào)輸出的正弦信號(hào)（ TP1）。 5． 在測(cè)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(cè)得所選擇頻段的 max0f 、 min0f 及 0f 。在 TP1 觀察 )(tud的波形并記錄。 2． 將直流電壓表和示波器按圖 214 連接好。該頻率稱為壓控振蕩器的固有頻率。 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。 武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 16 濾波器帶寬的測(cè)試 1． 6 腳“帶寬選擇”懸空（正常工作時(shí)“帶寬選擇”和“正弦波輸入”短接）。并畫出對(duì)應(yīng)的波形圖。 調(diào)節(jié)“定時(shí)電容選擇”，測(cè)出壓控振蕩器的最高頻率和最低頻率，填入 表 21 中 。 解調(diào)器的實(shí)驗(yàn)框圖如圖 220 所示。設(shè)鎖相環(huán)的閉環(huán)頻率響應(yīng)為 H（ JΩ ），則輸出相位為 ? ?)]([c o s)()(2 ????????? jHA r gtjHt ??? 因而解調(diào)輸出電壓為 ? ?)]([s i n)(1)(1)( 2 ????????? jHA r gtjHtdtdtu ooc ????? 解調(diào)輸出是調(diào)制信號(hào)經(jīng) )(?jH 過濾再乘以常數(shù) o??? 。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。 ffivf0 圖 218 牽引特性曲線圖 4． 解調(diào)器 調(diào)制跟蹤的鎖相環(huán)路本身就是一個(gè)調(diào)頻解調(diào)器，從壓控振蕩器輸入端得到解調(diào)輸出。其中： 45176。這樣， 同步帶 141 fff ??? 捕捉帶 232 fff ??? 0??武漢理工大學(xué)《專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 14 f 2f 1f 4f 2f 3f 1U dU d ff 圖 217 同步帶和捕捉帶示意圖 （ 5）環(huán)路在失鎖狀態(tài) vi ff? 。 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。繼續(xù)向低調(diào)節(jié)頻率直到失鎖時(shí)，此點(diǎn)頻率記作 1f 。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 。通過調(diào)節(jié)頻率粗調(diào)和頻率細(xì)調(diào)選擇一個(gè)固有頻率點(diǎn)， 由低往高緩緩調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率。 ( 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。 tt00輸入信號(hào)VCO輸出信號(hào) 圖 215 輸入信號(hào)和 VCO 輸出信號(hào)波形圖 （ 3）當(dāng)固有 頻差 大于環(huán)路同步帶 H?? 時(shí)，環(huán)路失鎖，環(huán)路處于差拍振蕩狀態(tài)，其特征是： ① )(tud 波形不對(duì)稱交變振蕩，如圖 216 所示。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。 ③ 輸入信號(hào)與 VCO 輸出信號(hào)的相位差為： )(90 ?? e?? 。 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10