正交鉴频器设计实验报告(demo).doc

16MHz 调频接收机的设计 无 43 孙忆南 2004011007 第一部分：正交鉴频器的设计装调 设计指标与要求： 使用 MC1496 设计正交鉴相鉴频器，能够解调50mV e.m.f，调制信号1kHz，频偏20kHz，载频为1.709MHz 的调频信号，对于寄生调幅的抑制没有要求。提供的主要器件为MC1496，LM741，10x10 型50uH中周。 1． 加深对相乘器工作原理的认识； 2． 掌握正交鉴相鉴频器的工程设计方法； 3． 掌握用频率特性测试仪调试移相网络和鉴频特性曲线的方法。 2．1 正交鉴频器的工作原理 常见的鉴频器有双失谐鉴频器，比例鉴频器，正交鉴相鉴频器等。其核心都是将调频波转化为调频调幅波或调频调相波。其中，正交鉴相鉴频器性能较好，便于集成化，应用逐渐广泛，其他两种形式一般只在过去的分立元件电路中应用。 正交鉴相鉴频器由移相网络和鉴相器构成。 2．2 移相网络 使用 LC 谐振回路构成的移相网络。如图1 所示。 图 1 图2 由电路分析，可以知道：常数，，完成了调频波到调频调相波的转换。 由 f0 =1.704MHz，L = 50μH，计算得到C1 ≈170 pF 。取C2=8.2pF。 2．鉴相器 采用模拟相乘器构成。常用的模拟相乘器有LM1496。内部电路见图2。LM1496 内部没有偏置电路，需要外接，偏置电路见图3。Q9,Q8,Q7 构成镜像电流源，由5脚设置工作电流，一般为1mA。外接电阻。1，4脚经小电阻接地，电位为0。8，10脚接到R9,R14分压，电位为+6V。输出端负载电阻取3.3K，电位约为8.7V。由此，可以判断各个晶体管均工作在放大区。2,3脚之间为增益调整电阻，取1K，为中等的增益。 图3 2．4 移相网络和鉴相器的连接 对于 LM1496，1,4脚的输入阻抗较高，8,10脚的输入阻抗较低，因此将移相网络的输出接至1,4脚，这样对于移相网络的Q值影响较小。由于乘法器的每个端均为双端平衡输入，因此将8脚，4脚交流接地，转为单端输入。1,4脚的输入利用了L1作为直流通路，避免了较小的偏置电阻R3的影响。 2．5 低放和电源 低放采用LM741接成差分放大器的形式，和LM1496 采用直流耦合，这样便于调试鉴相器的平衡。低放输入端采用简单的一阶RC滤波，截止频率为 低放的增益取为5倍，较低，以保证足够的动态范围。 电源采用7808三端稳压器，产生+8V 电压，供运放使用。该三端稳压器也可不用，使运放使用+12V，-8V 的不平衡的供电也是可以的。 3．1 调节W1，W2 使相乘器两输入端直流平衡。 3．2 调相移网络相移90度。 1) 粗调：用扫频仪观察移相网络的谐振特性，调节L1使得谐振频率为中频频率。必要时，调整谐振电容C1的容量。实验中，加大C1至220pF。2) 细调：用信号发生器输入载频中心频率，细调L1，使运放输出电压为0，不经输出耦合电容。 3．3 测量鉴频器S 曲线 测试方法：1) S 曲线图形：使用扫频仪测量。2) 零点频率，上下峰点频率、幅度：使用信号发生器和数字万用表点频法测量。3) 最大不失真频偏，使用信号发生器输出调频波，用示波器观察鉴频输出。测量2)(3)两项：信号发生器输出幅度为50mv e.m.f 3．3． 移相网络不并联电阻，R4 为无穷大。 零点频率：1.704MHz上峰点频率，幅度：1.734MHz3.17V 下峰点频率，幅度：1.684MHz, -3.07V最大不失真频偏：17kHz 鉴频灵敏度：158mV/kHz 3．3．移相网络并联10K 电阻，R4=10K。 零点频率：1.701MHz 上峰点频率，幅度：1.751MHz1.63V 下峰点频率，幅度：1.659MHz, -1.61V 最大不失真频偏：34kHz 鉴频灵敏度：38mV/kHz 3．3．为了满足设计要求：能无失真解调频偏20kHz信号。调整R4=18K。取得较好的效果。 零点频率：1.704MHz 上峰点频率，幅度：1.745MHz 2.07V 下峰点频率，幅度：1.663MHz, -2.05V 最大不失真频偏为25kHz 鉴频灵敏度：73mV/kHz 3．3． 调整移相网络参数，使得中频频率处的相移不为90 度。 对两种情况进行了实验：1) 减小C 20pF，使移相网络谐振频率偏移中频较大。不加回路阻尼电阻R4，测得零点频率1.784MHz；上峰点频率，幅度：1.809MHz 3.31V；下峰点频率，幅度：1.761MHz, -3.12V。S 曲线在频率上发生偏移，形状基本不变。加入1.704MHz的调频信号，因为完全处在S 曲线的外侧，输出波形很小，且有失真。2) 微调