实验五调频及鉴频实验.docVIP

实验五调频及鉴频实验一、实验目的1、掌握直接调频的原理及电路设计方法；2、熟悉乘法器鉴频的原理及电路设计方法；3、掌握间接调频的原理及优缺点；4、掌握间接调频电路的设计方法。二、实验内容1、观察调频波的正弦带；2、 观察调制信号幅度对调频波频偏的影响；3、观察鉴频器的输出波形。三、实验仪器1、20MHz模拟示波器　　　　一台2、调试工具一套3、频谱分析仪　　　　一台四、实验原理（一）直接调频原理在某些实际情况下，为了满足中心频率稳定度较高的要求，有时采用石英晶体振荡器直接调频电路。但由于晶体的串联谐振频率和并联谐振频率靠的很近，因而调频的频偏很小。为了扩大频偏，可在石英晶体支路中串联电感线圈，但同时使振荡频率的稳定度下降。直接调频的实验原理图如图5－1所示。图5－1直接调频实验原理图（二）乘法器鉴频原理图5－2乘法器鉴频实验原理图乘法器鉴频的实验原理图如图5－2所示，调频波从TP4处输入，解调信号从TT3处输出。L1、C21、CC1、R19组成移相网络，将调频波转换为调频调相波送入到乘法器的第1脚，此调频调相波与乘法器第10脚的信号相乘，再经低通滤波器滤出所需的低频调制信号即可。（三）间接调频原理间接调频的关键电路是调相电路。调相方法通常有三类：一类是网络移相法调相（用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相）；第二类是矢量合成法调相；第三类是脉冲调相。本实验调相运用的是第一类方法。实验原理图如图5－3所示。图5－3网络移相法调相实验原理图调制信号从TP9输入，载波从TP11输入，调相波从TP10输出。变容二极管D2、以及C26、CC1、L4组成中心频率为10.7MHz的谐振回路。电阻R27、R28、W1为变容二极管提供静态反相偏置电压。在谐振回路失谐量不大的情况下，载波通过谐振回路的相移是按照调制信号的规律变化的。此外从电路幅频特性考虑，载波相移越大，寄生调幅也越大，即只有在失谐不大的情况下才能得到较小的寄生调幅，否则幅度起伏过大，相移角的增大受到限制。所以，往往在调相之后还加一级限幅器，以减少寄生调幅。网络移相法调相的缺点是调制系数小，为了获得足够大的调制系数，必须在调相器后再加多级倍频器。本实验为选做实验，没有在调相电路的后级加限幅电路或倍频电路，实验时仅观察调制信号幅度与相移角度、寄生调幅程度的关系。有兴趣的同学，可以运用此电路二次开进行发。五、实验步骤（一）直接调频1、连接实验电路在模块上正确插好角度调制模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V。检查连线正确无误后打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨，若正确连接则模块上的电源指示灯LED1亮。2、观察振荡器输出用示波器在TT1处观察，调节T1使TT1处信号最大不失真，记录振荡输出信号的频率f0和最大峰峰值Vop-p，填下表。f0（MHz）Vop-p（V）3、输入调制信号VΩ调制信号VΩ由低频信号源提供，产生频率为1KHz，峰峰值约3V的正弦波调制信号VΩ。连接低频信号源的Vout与角度调制模块的TP1。4、观察调频波用模拟示波器在TT1处观察，可看到如图5－4所示的正弦带。图5－4正弦带5、逐渐增大调制信号的幅度，观察调制信号幅度对正弦带宽度的影响（即调制信号幅度对频偏的影响）。6、用频谱分析仪观察调频波的频谱适当调节调制信号的幅度，使调频波正弦带的宽度最大。用频谱分析仪在TT1处观察，可观察到图5－5所示的频谱。图5－5调频波的频谱7、将调制信号由正弦波改成方波重复上述步骤进行实验说明：本实验调频波的最大频偏约为几十KHz，相对与14MHz左右的载波来说太小，所以用数字示波器观察调频波的疏密现象时效果是很不好的，正确的观察方法是使用模拟示波器观察调频波的正弦带。如果想要观察疏密的调频波，可在锁相环调频实验中进行。（二）乘法器鉴频1、连接实验电路在主板上正确插好角度解调模块，开关K1、K2、K3、K4、K6、K7、K8、K9、K10、K11向左拨，主板GND接模块GND，主板＋12V接模块＋12V，主板－12V接模块－12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K6、K7向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED5、LED6亮。2、产生调频波本实验调频波由直接调频电路提供，连接直接调频电路模块TP2与角度解调模块的TP4。3、观察鉴频器的输出波形用示波器在角度解调模块的TT3处观察，调节角度解调模块的CC1，使TT3处信号最大不失真。记录TT3处信号的频率f0和峰峰值Vop-p，填下表。f0（KHz）Vop-p（V）说明：当调频电路的调制信号由正弦波振荡器模块的RC振荡电路提供时，由于RC振荡电路中二极管D2、D3的非线性电阻不可能绝对相同，因此调制信号有一定的非线性失真（波形上下不对称）