湖南大学正交鉴频及锁相鉴频实验报告.doc

正交鉴频及锁相鉴频实验 实验目的： 1、熟悉正交及锁相鉴频器的基本工作原理。 2、了解鉴频特性曲线（S曲线）的正确调整方法。 实验内容： 1、了解各种鉴频器的工作原理。 2、了解并联回路对波形的影响。 3、用逐点法或扫频法测鉴频特性曲线，由S曲线计算鉴频灵敏度Sd和线性鉴频范围2Δfmax。 实验仪器： 1、 1 号模块 1 块 2、 6 号模块 1 块 3、 5 号模块 1 块 4、 双踪示波器 1 台 5、 万用表 1 块 实验原理： 相位鉴频器 先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。因此，实现鉴频的核心部件是相位检波器。 陶瓷鉴频器 陶瓷鉴频器是利用在有用频带内电路的幅度频率具有线性斜率这一特性制成的频率解调器，能使输出电压和输入信号频率相对应。 锁相鉴频 锁相环由相位比较器PD、低通滤波器LF、压控振荡器VCO三个部分组成一个环路。为达到锁定的条件,相位比较器和低通滤波器向压控振荡器输出的误差电压是一个随调制信号频率而变化的解调信号，误差控制信号就是解调信号。 1、乘积型鉴频器 调频波 移相后的调频调相波 输出 当 相移与频偏△f的特性曲线： 2、鉴频特性 相位鉴频器的输出电压V0与调频波瞬时频率的关系称为鉴频特性，其特性曲线(或称S曲线) 鉴频灵敏度Sd 线性鉴频范围： 2Δfmax 电路原理图 实验步骤： 乘积型鉴频器观测 将5号模块上SW1拨至4.5MHz ; 将Vp-p=500mV左右fC=4.5MHz、调制信号的频率fΩ=1kHz（调节低频输出为1kHz左右）的调频信号从P2端输入(将1号模块上“FM调制开关”拨到右边（此时“FM”指示灯会亮）,再顺时针调节 “FM频偏”旋钮旋到最大); 用示波器观测TP5，适当调节谐振回路电感T1，调谐并联谐振回路，使其谐振频率为 4.5MHz ：使输出端获得的低频调制信号 的波形失真最小，幅度最大。 2、逐点描迹法测量鉴频特性曲线 将Vp-p=500mV左右4.5MHz的高频从P2端输入； 测量鉴频器的输出端的电压，用数字万用表(置于“直流电压”档)于测量TP4处输出电压值； 改变高频信号发生器的输出频率(维持幅度不变)，记下对应的输出电压值，并填入下表；最后根据表中测量值描绘S曲线。 3、扫频法测量鉴频特性曲线 扫频仪器的扫频信号输出端接电路TP1端输入； 扫频仪器测量端口用信号线（不带整流）接TP4处； 调整扫频仪观测中心频率4.5MHz 处的S曲线 实验数据： 乘积型鉴频器观测 输出端获得的低频调制信号： 逐点描迹法测量鉴频特性曲线 F/MHz 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 V0/V 7.86 7.83 7.78 7.69 7.51 7.94 8.52 8.32 8.22 8.16 8.12 F/MHz 4.41 4.42 4.43 4．44 4.45 4.46 4.47 4.48 4.49 V0/V 7.49 7.48 7.47 7.48 7.51 7.56 7.63 7.72 7.82 鉴频特性曲线: 3、扫频法测量鉴频特性曲线 乘积型相位鉴频原理 乘积型相位鉴频器实际上是一种正交鉴频器，它由移相网络、乘法器和低通滤波器三部分组成。调频信号一路直接加至乘法器，另一路经相移网络移相后(参考信号)加至乘法器。由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。 PLL技术可以从信号系统的基本知识来理解。自动频率跟踪/调整（AFT）是以频率作为误差量的负反馈闭环系统，稳态时有残留的频率误差，锁相技术是以相位作为误差量的负反馈闭环系统，稳态时只有残留的相位误差，而相位的微分是频率，误差为零。由此可以明白，PLL可以无误差的跟踪FM信号的频率，即能够得到与FM信号中心频率fs相关的本地参考频率fo。以此fo信号与FM信号做乘法运算，结果即可得到载波上的信号。