【正文】 C)(0tV圖 1 5 － 1 鎖 相 環(huán) 組 成 方 框 圖 圖 11 (1) 壓控振蕩器（ VCO） VCO 是本控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，被控參數(shù)通常是其振蕩頻率，控制信號(hào)為加在VCO 上的電壓，故稱為壓控振蕩器，也就是一個(gè)電壓－頻率變換器，實(shí)際上還有一種電流－頻 率變換器，但習(xí)慣上仍稱為壓控振蕩器。 (3) 環(huán)路濾波器（ LF） LF 作為一低通濾波電路，其作用是濾除因 PD 的非線性而在 Vd(t)中產(chǎn)生的無(wú)用的組合頻率分量及干擾，產(chǎn)生一個(gè)只反映θ e(t)大小的控制信號(hào) Ve(t)。環(huán)路達(dá)到最后的這種狀態(tài)就稱為鎖定狀態(tài)，當(dāng)然由于控制信號(hào)正比于相位差，即： )()( ttV ed ?? 因此在鎖定狀態(tài)，θ e(t)不可能為零，換言之在鎖定狀態(tài) V0(t)與 Vi(t)仍存在相位差。 當(dāng)調(diào)頻信號(hào)沒(méi)有頻偏時(shí)，若壓控振蕩器的頻率與外來(lái)載波信號(hào)頻率有差異時(shí)，通過(guò)相位比較器輸出一個(gè)誤差電壓。 當(dāng)調(diào)頻信號(hào)有頻偏時(shí)，和原來(lái)穩(wěn)定在載波中 心頻率上的壓控振蕩器相位比較的結(jié)果，相位比較器輸出一個(gè)誤差電壓，如圖 12，以使壓控振蕩器向外來(lái)信號(hào)的頻率靠近。也就是說(shuō)這個(gè)誤差控制信號(hào)就是一個(gè)隨調(diào)制信號(hào)頻率而變化的解調(diào)信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)了鑒頻。 捕捉帶是指鎖相環(huán)處于一定的固有振蕩頻率 fV，并當(dāng)輸入信號(hào)頻率 fi偏離 fV上限值 maxif 或下限值 minif 時(shí)，環(huán)路還能進(jìn)入鎖定，則稱 vii fff ??? m inm ax 為捕捉帶。 NE564 采用雙極性工藝，其內(nèi)部組成框圖如圖 13 所示 ，其內(nèi)部電路原理圖如圖 14 所示 。因此可有效抑制 FM 調(diào)頻信號(hào) 輸入時(shí)干擾所產(chǎn)生 的寄生調(diào)幅 。 相位比較器 (鑒相器 )PD 內(nèi)部含有限幅放大器，以提 高對(duì) AM 調(diào)幅信號(hào)的抗干擾能力 ； 外接電容 C C8 與內(nèi)部?jī)蓚€(gè)對(duì)應(yīng)電阻 (阻值 R=)分別組成一階 RC 低通濾波器 用來(lái)濾除比較器輸 出的直流誤差電壓中的紋波 ， 其截止角頻率為 濾波器的性能對(duì) 環(huán)路入鎖時(shí)間的快慢有一定影響，可根據(jù)要求改變 CC8的值。 壓控振蕩器 VCO 是一改進(jìn)型的射極定時(shí)多諧振蕩器。其中 Q22， Q23兩射極通過(guò) 1 13 腳外接定時(shí)電容 C， Q2 Q24兩射極分別經(jīng)過(guò)電阻 R2 R23接電源 Q2 Q25。 Q1 Q18為控制信號(hào)輸入緩沖極。根據(jù)特定設(shè)計(jì)，固有振蕩頻率 f與定時(shí)電容 C的關(guān)系可表示為 （ 11） 31RCc ??fC 16 001?半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 17 振 蕩頻率 f 與 C 的關(guān)系曲線如圖 15 所示。 圖 15 輸出放大器 A2與直流恢復(fù)電路 A3是專為解調(diào) FM 信號(hào)與 FSK 信號(hào)而設(shè)計(jì)的。直流恢復(fù)電路由 Q4 Q4Q44等組成，電流源 Q40作 Q43的有源負(fù)載。這個(gè)直流電壓 VREF 再送施密特觸發(fā)器另一輸入端就作為基極電壓。 施密特觸發(fā)器是專為解調(diào) FSK信號(hào)而設(shè)計(jì)的，其作用就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 TTL數(shù)字信號(hào)。當(dāng) Vdm＜ VREF時(shí)， Q49導(dǎo)通， Q50截止，從而迫使 Q54導(dǎo)通 Q55截止， 16 腳輸出高電平。調(diào)節(jié) VH 可消除因載波泄漏而造成的誤觸發(fā)而出現(xiàn)的FSK 解調(diào)輸出，特別是在數(shù)據(jù)傳輸速率比較高的場(chǎng)合，并且此時(shí) 14 腳濾波電容不能太大。 半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 18 音頻功率放大電路 J6J5J4J1+ 12+ 12圖 1 1 （ a ） 單調(diào)諧小信號(hào)放大 圖 1 1 （ b ）雙調(diào)諧小信號(hào)放大 R41 5K R54 70R 1 54 .7 KR 1 64 70C21 04C61 04C1中周內(nèi)電容C51 04 C 1 11 04C 1 91 04C 1 2中周內(nèi)電容C 1 51 0pC 1 31 04C 1 4中周內(nèi)電容Q13 D G 6 Q23 D G 6T H 1T H 2T H 6T H 7T3T2T1T P 6T P 3C 2 31 04W31 00 KW41 00 KR 2 21 0KR 2 31 5K 圖 16 單調(diào)諧放大器 小信號(hào)諧振放大器是通信機(jī)接收端的前端電路，主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線性放大。該電路由晶體管 Q選頻回路 T1二部分組成。本實(shí)驗(yàn)中輸入信號(hào)的頻率 fS＝ 12MHz?？勺冸娮?W3改變基極偏置電阻將改變晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，從而可以改變放大器的增益。 放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下： 1. 諧振頻率 放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 f0稱為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖 11（ a）所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路）， f0的表達(dá)式為 ?? LCf ?2 10 （ 12） 式中， L 為調(diào)諧回路電感線圈的電感量； ?C 為調(diào)諧回路的總電容， ?C 的表達(dá)式為 ieoe CPCPCC 2221 ???? （ 13） 式中， Coe 為晶體管的輸出電容； Cie 為晶體管的輸入電容； P1 為初級(jí)線圈抽頭半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 19 系 數(shù)； P2為次級(jí)線圈抽頭系數(shù)。 2. 電壓放大倍數(shù) 放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù) AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。要注意的是 yfe本身也是一 個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓 V0與輸入電壓 Vi相位差不是 180186。+Φ fe。 分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù) AV0 與通頻帶 BW 的關(guān)系為 ??? CyBWA feV ?20 （ 17） 上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即 yfe 確定，且回路總電容 ?C 為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù) AV0與通頻帶BW 的乘積為一常數(shù)。 通頻帶 BW 的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大 0VAAv BW Lf 0f Hf 2△ 圖 17 諧振曲線 半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 20 器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率 f0及電壓放大倍數(shù) AV0 然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓 VS不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù) AV0。 可得： fffBW LH ???? （ 18） 通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。如果放大器只用來(lái)放大來(lái)自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù) 1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器。 雙調(diào)諧放大器 雙調(diào)諧放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點(diǎn)。其原理基本相同。工程上常用它來(lái)作為信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等。這種濾波方式主要通過(guò)濾波器對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生放大，對(duì)無(wú)用信號(hào)不產(chǎn)生放大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率成分的信號(hào)響應(yīng)不同，這種方式的濾波稱為模擬濾波。將濾波后的頻譜信號(hào)通過(guò)傅立葉反變換得到時(shí)域信 號(hào)，就完成了對(duì)信號(hào)的濾波，這種方法稱為數(shù)字濾波。圖中υ i(t)表示輸入信號(hào)，υ 0（ t）為輸出信號(hào)。對(duì)于實(shí)際頻率來(lái)說(shuō)（ s=jω ），則有 )()()( ???? jejAjA ? （ 24） 這里 )( ?jA 為傳遞函數(shù)的模， )(?? 為其相位角。當(dāng)相位響應(yīng) )(?? 作線性變化，即時(shí)延響應(yīng) )(?? 為常數(shù)時(shí)，輸出信號(hào)才可能避免失真。 理想濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)，而在阻帶內(nèi)應(yīng)具有無(wú)限大的幅濾 波 電 路)t1? )(0 t?圖 2 3 － 1 濾 波 電 路 的 一 般 結(jié) 構(gòu) 圖半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 22 度衰減（ |A(jω )|=0），按照通帶和阻帶的相互位置不同，常見(jiàn)濾 波電路通?？梢苑譃橐韵聨最?，其幅頻響應(yīng)曲線如圖 19 所示 圖 19 各種濾波電路的幅頻響應(yīng) C22 20 pL16 .8 u HL31 30 u HL41 30 u HC51 70 pC62 70 pC71 70 pJ1 J2C11 04C31 04F21 0. 7 MF31 0. 7 M1 0M晶體陶瓷1 0M0 1 0 MT H 1 T H 2W11 0KW21 0KT P 1 T P 2 T P 3T P 4R11KR21KR43 30R33 30L2C8中周里面的電容1 23 45 67 89 1011 12J P 11 23 45 67 89 1011 12J P 21235412345 圖 20 濾波器 本實(shí)驗(yàn)采用的濾波器有 LC 低通濾波器、石英晶體濾波器和陶瓷濾波器。 晶體濾波器和陶瓷濾波器的中心頻率為 。 調(diào)頻 變?nèi)荻O管工作原理 調(diào)頻即為載波的瞬時(shí)頻率受調(diào)制信號(hào)的控制。常用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。從 J2 處加入調(diào)制信號(hào)，使變?nèi)荻? 半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 23 + 12J1J2R31 0KR71 0KR83 .3 KR41 0KR22KR 1 01KR 1 18 .2 KC51 04C 2 11 04C 1 04 7pC92 7pC31 0pC 1 51 02C 1 41 04L22 2u HQ33 D G 6Q23 D G 6R A 11 00 KC11 04C 2 04 70 pC R Y 14 .1 9 MCC15 2 5 pC41 04R 1 22K+12VP O W E R 1+ 12C81 0pT H 1T H 2D1B B 1 49L E D 1L E DE11 0U F / 1 6 VC 2 21 04+ 12T P 2 T P 3T P 6 T P 7T P 1T P 4T P 5W12 0KW25kR11 0KR61 0KQ13 D G 6C71 04R55 101243S11 24 3S2C 1 31 00 pD2B B 1 49R91 0KL12 2u HC 2 31 02C21 04C65 60 pT1R 1 33 .3 KR 1 45 10C 1 11 04 圖 21 變?nèi)荻O管調(diào)頻 極管的瞬時(shí)反向偏置電壓在靜態(tài)反向偏置電壓的基礎(chǔ)上按 調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，從而使振蕩頻率也隨調(diào)制電壓的規(guī)律變化，此時(shí)從 J1 處輸出為調(diào)頻 `( a )( b )( c )Occ0OcOOO O tttcc0f ff ff0f0u0U0c0uΩ圖 1 3 － 2 調(diào) 制 信 號(hào) 電 壓 大 小 與 調(diào) 頻 波 頻 率 關(guān) 系 圖 解 圖 22 半雙工調(diào)頻無(wú)線對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì) 24 波（ FM）。 圖 22 示出了當(dāng)變?nèi)荻O管在低頻簡(jiǎn)諧波調(diào)制信號(hào)作用情況下，電容和振蕩頻率的變化示意圖。uΩ是調(diào)制電壓，當(dāng) uΩ為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反向偏壓增大； 變?nèi)荻O管的電容減??； 當(dāng) uΩ 為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反向偏壓減小，變?nèi)荻O管的電容增大。因?yàn)長(zhǎng)Cf ?2 1?，所以電容小時(shí)，振蕩頻率高，而電容大時(shí)，振蕩頻率低。不難看出， Cu 和 fC 的非線性關(guān)系起著抵消作用，即得到 fu 的關(guān)系趨于 線性（見(jiàn)圖（ c））。為了獲得線性調(diào)制，頻率振蕩應(yīng)該與調(diào)制電壓成線性關(guān)系，用數(shù)學(xué)表示為 Auf ? ，式中 A 是一個(gè) 常 數(shù) 。這就是說(shuō)，當(dāng)電容 C 與電壓 u 的平方成反比時(shí)，振蕩頻率就與調(diào)制電壓成正比。 設(shè)回路