10電容耦合相位鑒頻器實驗

1、電容耦合相位鑒頻器實驗周子楠實驗?zāi)康腛進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握頻率解調(diào)相關(guān)理論。O 了解電容耦合回路相位鑒頻器的工作原 理。#實驗使用儀器O電容耦合相位鑒頻器實驗板O變?nèi)荻O管調(diào)頻器模塊O低頻信號源模塊O20MH雙蹤示波器o萬用表3調(diào)頻鑒頻過程低頻調(diào)制信號變?nèi)荻O管調(diào)頻FM信號解調(diào)信號鑒頻器 #鑒頻O從調(diào)頻波中取出原來的調(diào)制信號，稱為頻率檢波，又 稱鑒頻。O完成鑒頻功能的電路，稱為鑒頻器。O在調(diào)頻波中，調(diào)制信息包含在高頻振蕩頻率的變化量 中，所以調(diào)頻波的解調(diào)任務(wù)就是要求鑒頻器輸出信號 與輸入調(diào)頻波的瞬時頻偏成線性關(guān)系。鑒頻方法O直接鑒頻：O利用鎖相環(huán)直接把頻率取出來O脈沖計數(shù)式鑒頻器O間接鑒頻-把調(diào)頻波

2、進(jìn)行某種變換，使得變換后的波形包含有 反應(yīng)調(diào)頻波瞬時頻率變化規(guī)律的某種參量（比如電壓、相位 等），然后再把這個參量檢測出來，即可得到原始調(diào)制信號。O分為以下幾種實現(xiàn)方法：O將調(diào)頻波通過頻率-幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)一振幅鑒頻器O將調(diào)頻波通過頻率-相位線性變換網(wǎng)絡(luò)一相位鑒頻器鑒頻特性曲線鑒頻器的輸出電壓Uq與輸入FM信號瞬時頻偏之間的關(guān) 系曲線。頻偏Af=f(t)-f0 f°是調(diào)制信號中心頻率 當(dāng)頻偏&按照調(diào)制信號的變化規(guī)律在的兩邊變動時，鑒頻器就能檢測出FM波中所包含的頻率變化信息，從而能還原出原調(diào)制信號。理論上要求這一關(guān)系是線性的，實際上它只能在某一 范圍內(nèi)保持線形。性能指標(biāo)O鑒頻

3、器的兩個性能指標(biāo)： 人鑒頻靈敏度Sb單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小Sd = a%/紂幡一5*1線性范圍（帶寬）鑒頻特性中近似直線的范圍BW = 2<ax7振幅鑒頻器O基本原理：將調(diào)頻波通過頻率-幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)，使變換后調(diào) 頻波的振幅能按其瞬時頻率的規(guī)律變化，即把調(diào)頻波 變換成調(diào)頻-調(diào)幅波，再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映 幅度變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器， 又稱振幅鑒頻器。O電路模型:振幅鑒頻器一一單失諧回路電路組成輸入的調(diào)頻波經(jīng)LC諧振回路變換為調(diào)幅-調(diào)頻波， 然后經(jīng)V、C、飩所組成的包絡(luò)檢波器解調(diào)出原調(diào) 制信號。11振幅鑒頻器單失諧回路o如果把并聯(lián)諧振回路的諧振頻率fo選的高

4、于FM波的載 頻fc時，對FM信號而言，將工作在并聯(lián)諧振回路的失 諧區(qū)。o工作在失諧區(qū)的并聯(lián)諧振回路，其幅頻特性曲線有一 段以載頻fc為中心的傾斜區(qū)。o當(dāng)FM波的電流流過回路時，由于對不同的瞬時頻率， 回路失諧阻抗大小不同，因此LC諧振回路的端電壓是 一 FM-AM 波。o該FM-AM波的振幅隨FM波的瞬時頻偏而變化。#頻4幅務(wù)換凍理直諾：調(diào)頻信號中心 頻戟失諧于諧 振回路的諧振 頻率/o,調(diào)頻波 的中心頻率處 于回路諧振曲 線的傾斜部 分，接近直線 段的中心點A, 則失諧回路可 將調(diào)頻波變換 為隨瞬時頻率 變化的調(diào)幅一 調(diào)頻波。13振幅鑒頻器雙失諧回路R131CAD11c電路組成2一ILC2

5、Z2 cccr工作原理調(diào)頻波經(jīng)兩個失諧回路轉(zhuǎn)換為兩個調(diào)幅-調(diào)頻波, 再經(jīng)各自的包絡(luò)檢波器，得到兩反相的輸出信 號，然后合成得到總的輸出信號。1313當(dāng)調(diào)頻信號的頻率為£時, Sm與Gm大小相等，檢波 輸岀電壓woi=wo2,鑒頻器 輸出電壓=0；當(dāng)調(diào)頻波 頻率為齊寸，%1>%2，鑒頻器輸出電壓 %>0為正值，且為最大； 當(dāng)調(diào)頻信號頻率為/02吋， "11】1<”21十則 U()1V"O2，切 以，<0為負(fù)最大值。15相位鑒頻器O基本原理：O將調(diào)頻波通過頻率-相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，使變換后調(diào) 頻波的相位能按其瞬時頻率的規(guī)律變化，即把調(diào)頻波 變換成

6、調(diào)頻-調(diào)相波，再通過相位檢波器檢測出反映 相位變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為相位鑒頻器。O其實現(xiàn)方法有乘積型鑒相和疊加型鑒相。O電路模型：#相位鑒頻器乘積型叫=5cosq(/ + 0(/)(p(t) = kp%叫=Um sin %to(0 =呂KU価加伽1(p(t) + sm2a)0t +(p(t)12兀1uo (r) = - KUimUrm sin 沁)處)<o(0 = - KUimUrm(p(t)sin(p(t) «(p(t)16相位鑒頻器疊加型O電路模型：17D1udiClR1U°iJC2= R2Urud2相位鑒頻器疊加型uL = Uim cosa)0t +(p

7、(t) 0(T)= kpuQ(t)叫=J sin co.t叫i =(/) +色 C)V如2 =Wr(0-(0#立鑒頻器疊加型以）必）叫2（00(/)<V.Udl =U d2 =輸出電壓振幅Ud“ Ud2隨 e（t）叟化，因此）%2是 調(diào)幅調(diào)相波。yJUf + U;+2UiUr sin 加)Ju； + U；-2UU.sin(p 19相位鑒頻器疊加型O如果包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)Kd1=Kd2=Kd,上下兩個包絡(luò)檢 波器的輸出電壓為：Uo1= ©Udi，U02= KdUd2o疊加型鑒相器輸出的總電壓：U°(t)= UO1" U02= Kd( Ud1- Ud2)UrS

8、 >> u5 = Uruo(t) = 2KdUisin(p(t)Ut) = 2K"sni0(t)從)=2血K0 sm型脈沖計數(shù)式鑒頻器O將調(diào)頻波通過具有合適特性的非線性變換網(wǎng)絡(luò)，使它 變換為調(diào)頻脈沖序列。由于該脈沖序列含有反映該調(diào) 頻信號瞬時頻率變化的平均分量，因而通過低通濾波 器便可以得到反映平均分量變化的解調(diào)電壓。也可以 將調(diào)頻脈沖序列通過脈沖計數(shù)器，直接得到反映順勢 頻率變化的解調(diào)電壓，這種鑒頻器稱為脈沖計數(shù)式鑒 頻器。Ufm非線性變換調(diào)頻脈沖序列低通濾波器或Uq網(wǎng)絡(luò)P脈沖計數(shù)器A23實驗電路Y +12J#實驗電路o DI、D2：對輸入信號正反向限幅o C1：隔直電

9、容o L1.C2.CV1:諧振功率放大器，調(diào)節(jié)CV1可調(diào)節(jié)中心頻 率o D3, D4的正極可看到FM-AM波25實驗步驟O 1調(diào)頻-鑒頻過程O （1）變?nèi)荻O管調(diào)頻器模塊靜態(tài)特性（J1，J2都接上） o a不接交流信號，調(diào)RW1，使TP2處直流電壓為5V,用萬 用表測；調(diào)CV1，使輸出端（TP3處）波形頻率10. 7MHzoo b低頻信號源模塊產(chǎn)生峰峰值2V,頻率lKHz的正弦 波，加到IN端，TP3處可觀察到FM波o c將輸出端連接到鑒頻器電容耦合相位鑒頻器模塊的 輸入IN端。o d用雙蹤示波器觀察并記錄變?nèi)荻O管調(diào)頻模塊的輸 入信號波形和鑒頻輸出信號（OUT）波形。（如果波 形不好，可調(diào)整CV1、CV2、CV3, RW1使鑒頻器輸出波 形幅值盡可能大、波形盡可能好。）實驗步驟(2)改變變?nèi)荻O管調(diào)頻模塊的輸入信號峰峰值，從2V 調(diào)至0.2V,記錄鑒頻輸出信號對應(yīng)的峰峰值。