实验六鉴频器实验报告

实验六鉴频器——PB12210187魏劲松，PB12210235李炎一、实验目的1、了解鉴频器的基本原理。2、掌握用频谱仪测量鉴频特性曲线的方法。二、实验仪器、设备1．《ZKDFXD-Ⅰ》条幅与调频接收模块2．GPD-3303D直流稳压源3．SDG5112函数/任意波形发生器4．DSO-X2014A数字存储示波器5．SA1010频谱分析仪三、实验原理1.鉴频（频率检波）：从调频信号中解调出原调制信号2.鉴频器：实现鉴频功能的电路。3.鉴频器的主要性能指标（1）鉴频特性曲线(S曲线）指鉴频器的输出电压uo(t)与输入FM信号频率f或频偏Δf(t)之间的关系曲线。（2）鉴频器的中心频率f0即为鉴频特性曲线原点处（）的频率。（3）鉴频跨导(鉴频灵敏度定义：即在中心频率附近，单位频偏所引起的输出电压的变化量。（4）鉴频线性范围(鉴频带宽)鉴频特性曲线接近于直线段的频率范围，用2△fmax表示。2△fmax(鉴频带宽)2Δfm(调频带宽)⒋波形变换鉴频法0|odffuSfuoff0uofBWD2fmax变换器将调频波瞬时频率f（或频偏△f）的变化变换成输出电压uo变化。⑴斜率鉴频：将等幅调频波通过线性频率—振幅变换网络，变成振幅随FM信号瞬时频率变化的调频—调幅波，然后由包络检波器进行幅度检波恢复低频调制信号。⑵相位鉴频：将等幅调频波通过线性频率—相位变换网络，变成其附加相移随FM信号瞬时频率变化的调相波。然后由相位检波器将它与调频波的瞬时相位进行比较，检出反映附加相移变化的解调电压（调制信号）。⑶脉冲计数式鉴频：由非线性网络将调频波变换成等幅等宽调频脉冲序列，当FM信号频率增大时，单位时间内的脉冲数增多，平均值（直流分量）增大；反之，平均值减小。调频脉冲序列的平均值反映了调制信号的变化规律，用低通滤波器取出平均值，就还原了调制信号。5.鉴频电路①斜率鉴频器风优点：电路简单缺点：鉴频特性受回路Q值影响Q值大，灵敏度高，线性范围窄；Q值小，线性范围宽，但灵敏度低。②相位鉴频器耦合回路有电感耦合和电容耦合两种，本实验采用电容耦合方式。鉴相器有叠加型和乘积型两种,本实验采用两个并联二极管构成的叠加型鉴相电路。相位鉴频器实验电路2K3拨向“相位鉴频”构成相位鉴频器，双调谐回路2L7、2C39、2C40和2C44、2C45、2L8为移相网络，初、次级回路都谐振于输入FM信号的中心频率fc，2C46为耦合电容，两个并联二极管及电容2C47和电阻2C48构成平衡叠加型鉴相器。13IjCU112/2RrUKUU12()0odRRuKUUf=fc时:12()0odRRuKUUffc时，12()0odRRuKUUffc时:212/2RrUKUU③脉冲计数式鉴频器基本思想是将调频波变换成瞬时频率与调频波相等的等幅等宽脉冲序列，其平均分量就是原调制信号。4.锁相鉴频器锁相环路用于调频信号的解调时，调频信号从相位比较器输入，环路入锁后，VCO的振荡频率将跟踪调频信号瞬时频率的变化。鉴相器检测VCO输出信号与输入调频波之间的瞬时相位差，并转化成误差电压，经环路（低通）滤波器滤除高频载波后，输出低频调制信号。四、实验内容1．相位鉴频器特征性参数测试（1）用频谱仪测量相位鉴频器的鉴频特性（S）曲线如下图在途中两个极点是（-32kHz，+28kHz）2Δ（2）相位鉴频参数测试a．幅正弦信号输入/MHz6.106.156.206.256.306.356.406.456.50/-0.43-1.01-0.997-0.9200.0830.8770.9370.9130.865如图是s曲线，可以看到中间的三个点表示了线性区。则应该用中间三个点求（用matlab求值）b．FM信号输入当中心频率为6.3MHz、幅度1、调制频率1KHz、频偏为20KHz时输出信号波形：且幅值为541mV频偏/kHz510152025/30053077010001210f如图可以看出电压和频偏的成线性正相关。2．脉冲计数鉴频器限幅放大分频微分输出整型输出低通滤波输出如图：从上倒下看图：第一条为限幅放大输出波形第二条为分频输出波形第三条为微分输出波形从上倒下看图：第一条为限幅放大输出波形第二条为分频输出波形第三条为整型输出波形/KHz50100150200250300350400450500/0.280.510.771.011.231.461.731.972.252.51如图可以看到和的关系曲线近似为一条直线，经过线性拟合后的近似方程为：3．锁相鉴频器特性参数测试用示波器观察记录的和波形如下图如图：下面的曲线是上面的曲线是/KHz20406080100120140160180200/0.921.572.252.973.664.305.035.676.357.04如图可以看到和的关系曲线近似为一条直线，经过线性拟合后的近似方程为：五、思考题1、对鉴频器的性能指标要求有哪些？答：1.线性范围（鉴频带宽）：鉴频特性那个曲线近似直线段的频率范围，用表示。辨明鉴频器不失真解调所允许的频率变化范围。要求：鉴频带宽大于输入调频波带宽的两倍，即（为调频信号最大频偏）2.鉴频灵敏度（鉴频跨导）Sd（单位V/Hz或V/KHz）:输入调频波中心频率附近，单位频偏产生的解调输出电压的大小，及（或）附近鉴频特性曲线的斜率。3.中心频率4.鉴频特征曲线（S曲线）2、分析鉴频器输出波形出现失真的原因，实验中应如何保证鉴频输出不失真？答：频率偏移超过了鉴频带宽时会发生波形失真。在实验中要先测量鉴频带宽和中心频率，然后合理的选择鉴频带宽