调频解调实验.docVIP

频率调制解调实验

一、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2．掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法；

3．理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。

4．了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念；

5．了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理；

6．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器工作的影响。

二．实验内容

1．用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响；

2．变容二极管调频器静态调制特性测量；

3．变容二极管调频器动态调制特性测量。

4．调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形；

5．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。

三．实验原理

频率调制工作原理:

(1)调频及其数学表达式

设调制信号为，载波信号为。

调频时，载波高频振荡的瞬时频率随调制信号呈线性变化，其比例系数为，即，式中，是载波角频率，也是调频信号的中心角频率。是由调制信号所引起的角频率偏移，称频偏或频移。与成正比，。的最大值称为最大频偏，用表示：

单音频调制时，对于调频信号，它的为

由此就得到调频信号的数学表达式，即有

假定初相角，则得

式中，叫调频波的调制指数，以符号表示，即

它是最大频偏与调制信号角频率之比。值可以大于1（这与调幅波不同，调幅指数总是小于等于1的）。所以调频波数学表达式为

(2)调频波的频谱

上述频调波的频谱分析是非常复杂的，需用复杂的数学工具，这里只给出结论。

当时，频调波的频谱和幅调波一样，也是由载频和一对边频

组成。

如图8-2（a）所示。但下边频的相位和上边频差180度。如果调制信号是一个频带，则上下边频就成了上下边带。

当逐渐增大，边频数也逐步增大，实际上包含载频和无数对边频。

如果把调制前载波振幅的15%以上的边频作为有效边频，有效边频所占的频带宽度称为有效频带宽度B，则当2时（这时为宽带调频），，图8-2（b）画出了=3时频调波的振幅频谱。

图8-2(a)图8-2(b)

总之，频调波的频谱成份，理论上有无穷多，所以频率调制是一种非线性调制。

（3）调频信号的产生

调频就是用调制电压去控制载波的频率。调频的方法和电路很多，最常用的可分为两大类：直接调频法和间接调频法。

直接调频就是用调制电压直接去控制载频振荡器的频率，以产生调频信号。

图9-3斜率鉴频器的工作原理

（3）调频制和调幅制的比较

和调幅制相比，调频制有许多优点。严格的分析需要进行繁琐的数学推导，我们直接讲述几点结论。

（1）当调频指数较大（比如3）时，调频制的抗干扰及噪声性能比调幅制强得多。

（2）调频制的解调信号音质比调幅制好得多。

（3）调频制的缺点是信号频带较宽，因此只适合超短波波段。

四．实验步骤及结果

频率调制部分：

1．实验准备

在实验箱主板上插上变容二极管调频模块、斜率鉴频与相位鉴频模块，按下12K01，此时变容二极管调频模块电源指标灯点亮。

2．静态调制特性测量

输入端先不接音频信号，将示波器接到调频器单元的12TP02。将频率计接到调频输出（12P02），用万用表测量12TP01点电位值，按表8-1所给的电压值调节电位器12W01，使12TP01点电位在1.65—9.5V范围内变化，并把相应的频率值填入表8-1。实验测得数据如下

表8-1

V12P01(V)

2.65

3

4

5

6

7

8

9

9.5

F0(MHz)

5.981

6.097

6.377

6.604

6.793

6.942

7.046

7.129

7.162

3．动态调制特性测量

实验步骤

①将斜率鉴频与相位鉴频模块（简称鉴频器单元）中的+12V电源接通（按下13K01开关，相应指示灯亮），从而鉴频器工作于正常状态。

②调整12W01使得变容二极管调频器输出频率f0=6.3MH左右。

③以实验箱上的低频信号源作为音频调制信号，输出频率f=1kHz、峰-峰值Vp-p=300mv（用示波器监测）的正弦波。

④把实验箱上的低频信号源输出的音频调制信号加入到调频器单元的音频输入端12P01，便可在调频器单元的12TP02端上观察到FM波。

实验测得的图片如下：

符合FM波的特性。

⑤把调频器单元的调频输出端12P02连接到鉴频器单元的输入端（13P01），并将鉴频器单元的13K02拨向相位鉴频，便可在鉴频器单元的输出端13P02上观察到经解调后的音频信号。如果没有波形或波形不好，应调整12W01和13W01。

实验测得的解调后的音频信号如下：

蓝色波形为解调出来的结果，之所以幅值比较大是因为调节调整12W01使得放大倍数变大导致的。