实验十四 正交鉴频锁相鉴频实验
实验目
1 熟悉相位鉴频器基工作原理
2 解鉴频特性曲线（S曲线）正确调整方法
二 实验容
1 调测鉴频器静态工作点
2 联回路波形影响
3 逐点法扫频法测鉴频特性曲线S曲线计算鉴频灵敏度Sd线性鉴频范围2Δfmax
三 实验原理实验电路说明
1．积型鉴频器
（1）鉴频调频逆程广泛采鉴频电路相位鉴频器鉴频原理：先调频波线性移相网络变换成调频调相波然原调频波起加相位检波器进行鉴频实现鉴频核心部件相位检波器
相位检波分叠加型相位检波积型相位检波利模拟法器相原理实现积型相位检波基原理：法器输入端输入调频波设表达式
式中 调频系数中调制信号产生频偏输入端输入线性移相网络移相调频调相波设表达式
式中第项高频分量滤波器滤掉第二项需频率分量线性移相网络相频特性调频波频率变化范围线性 时鉴频器输出电压变化规律调频波瞬时频率变化规律相实现相位鉴频相位鉴频器线性鉴频范围受移相网络相频特性线性范围限制
(2)鉴频特性
相位鉴频器输出电压V0调频波瞬时频率关系称鉴频特性特性曲线(称S曲线)图141示鉴频器性指标鉴频灵敏度Sd 线性鉴频范围2Δfmax Sd定义鉴频器输入调频波单位频率变化引起输出电压变化量通常鉴频特性曲线中心频率 处斜率表示 2Δfmax 定义鉴频器失真解调调频波时允许频率线性变化范围2Δfmax鉴频特性曲线求出
(3)积型相位鉴频器
MCl496构成积型相位鉴频器实验电路图142示中C13联谐振回路L1C18组成线性移相网络调频波瞬时频率变化转变成瞬时相位变化分析表明该网络传输函数相频特性表达式
时式似表示
图142 正交鉴频（积型相位鉴频）(45MHz)
式中回路谐振频率
调频波中心频率相等
Q回路品质数
△f瞬时频率偏移
相移频偏△f特性曲线图143示
图见：ff0△f0时相位等范围相位频偏呈线性变化实现线性移相MCl496作调频波调频调相波相输出RC滤波网络输出
2．锁相鉴频
锁相环三部分组成图144示相位较器PD低通滤波器LF压控振荡器VCO三部分组成环路
锁相环种消频率误差目反馈控制电路调频信号没频偏时压控振荡器频率外载波信号频率差异时通相位较器输出误差电压误差电压频率较低低通滤波器滤含
高频成份控制压控振荡器振荡频率趋外载波信号频率误差越越直压控振荡频率外信号样压控振荡器频率锁定外信号相频率环路处锁定状态
图145 锁相鉴频 (45MHz)
调频信号频偏时原稳定载波中心频率压控振荡器相位较结果相位较器输出误差电压图145示压控振荡器外信号频率压控振荡器始终想外信号频率锁定达锁定条件相位较器低通滤波器压控振荡器输出误差电压必须外信号载波频率偏移变化变化说误差控制信号调制信号频率变化解调信号实现鉴频
四 实验步骤
1．积型鉴频器
1）调谐联谐振回路谐振(谐振频率fC45MHz)
方法峰－峰值Vpp500mV左右fC45MHz调制信号频率fΩ1KHz调频信号J6端输入FM开关FM频偏旋钮旋调节谐振回路电感L1输出端获低频调制信号波形失真幅度
2）鉴频特性曲线(S曲线)测量
测量鉴频特性曲线常方法逐点描迹法扫频测量法
①逐点描迹法操作：高频信号发生器作鉴频器输入 (见图142)频率 fC45MHz幅度鉴频器输出端接数字万表(置直流电压档)测量输出电压值(调谐联谐振回路谐振)改变高频信号发生器输出频率(维持幅度变)记应输出电压值填入表根表中测量值描绘S曲线
F(MHz)
45
46
4 7
48
49
50
51
52
53
54
55
V0(mV)
表141 鉴频特性曲线测量值
②扫频测量法操作：扫频仪(BT3G型)输出信号作鉴频器输入信号扫频仪检波探头电缆换成夹子电缆线接鉴频器输出端先调节BT3G中心频率f05MHz(联谐振回路谐振)然调节BT3G频率偏移输出衰减Y轴增益等旋钮BT3G直接显示出鉴频特性曲线利频标绘出S曲线．调节图142中谐振回路电感L1改变S曲线斜率称性
2．锁相鉴频
1）观察系统鉴频情况
峰－峰值Vpp500mV左右fC45MHz调制信号频率fΩ1KHz调频信号J4输入S13拨观察J2输出解调信号调制信号改变调制信号频率观察解调信号变化改变RA1观察J1J2处波形
五 实验报告求
1 说明积型鉴频鉴频原理
2 根实验数绘出鉴频特性曲线
3 说明锁相鉴频原理
六 实验仪器
1． 高频实验箱 1台
2． 双踪示波器 1台
3． 频率特性测试仪（选） 1台
4． 万表 1块
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实验目
1 熟悉相位鉴频器基工作原理
2 解鉴频特性曲线（S曲线）正确调整方法
二 实验容
1 调测鉴频器静态工作点
2 联回路波形影响
3 逐点法扫频法测鉴频特性曲线S曲线计算鉴频灵敏度Sd线性鉴频范围2Δfmax
三 实验原理实验电路说明
1．积型鉴频器
（1）鉴频调频逆程广泛采鉴频电路相位鉴频器鉴频原理：先调频波线性移相网络变换成调频调相波然原调频波起加相位检波器进行鉴频实现鉴频核心部件相位检波器
相位检波分叠加型相位检波积型相位检波利模拟法器相原理实现积型相位检波基原理：法器输入端输入调频波设表达式
式中 调频系数中调制信号产生频偏输入端输入线性移相网络移相调频调相波设表达式
式中第项高频分量滤波器滤掉第二项需频率分量线性移相网络相频特性调频波频率变化范围线性 时鉴频器输出电压变化规律调频波瞬时频率变化规律相实现相位鉴频相位鉴频器线性鉴频范围受移相网络相频特性线性范围限制
(2)鉴频特性
相位鉴频器输出电压V0调频波瞬时频率关系称鉴频特性特性曲线(称S曲线)图141示鉴频器性指标鉴频灵敏度Sd 线性鉴频范围2Δfmax Sd定义鉴频器输入调频波单位频率变化引起输出电压变化量通常鉴频特性曲线中心频率 处斜率表示 2Δfmax 定义鉴频器失真解调调频波时允许频率线性变化范围2Δfmax鉴频特性曲线求出
(3)积型相位鉴频器
MCl496构成积型相位鉴频器实验电路图142示中C13联谐振回路L1C18组成线性移相网络调频波瞬时频率变化转变成瞬时相位变化分析表明该网络传输函数相频特性表达式
时式似表示
图142 正交鉴频（积型相位鉴频）(45MHz)
式中回路谐振频率
调频波中心频率相等
Q回路品质数
△f瞬时频率偏移
相移频偏△f特性曲线图143示
图见：ff0△f0时相位等范围相位频偏呈线性变化实现线性移相MCl496作调频波调频调相波相输出RC滤波网络输出
2．锁相鉴频
锁相环三部分组成图144示相位较器PD低通滤波器LF压控振荡器VCO三部分组成环路
锁相环种消频率误差目反馈控制电路调频信号没频偏时压控振荡器频率外载波信号频率差异时通相位较器输出误差电压误差电压频率较低低通滤波器滤含
高频成份控制压控振荡器振荡频率趋外载波信号频率误差越越直压控振荡频率外信号样压控振荡器频率锁定外信号相频率环路处锁定状态
图145 锁相鉴频 (45MHz)
调频信号频偏时原稳定载波中心频率压控振荡器相位较结果相位较器输出误差电压图145示压控振荡器外信号频率压控振荡器始终想外信号频率锁定达锁定条件相位较器低通滤波器压控振荡器输出误差电压必须外信号载波频率偏移变化变化说误差控制信号调制信号频率变化解调信号实现鉴频
四 实验步骤
1．积型鉴频器
1）调谐联谐振回路谐振(谐振频率fC45MHz)
方法峰－峰值Vpp500mV左右fC45MHz调制信号频率fΩ1KHz调频信号J6端输入FM开关FM频偏旋钮旋调节谐振回路电感L1输出端获低频调制信号波形失真幅度
2）鉴频特性曲线(S曲线)测量
测量鉴频特性曲线常方法逐点描迹法扫频测量法
①逐点描迹法操作：高频信号发生器作鉴频器输入 (见图142)频率 fC45MHz幅度鉴频器输出端接数字万表(置直流电压档)测量输出电压值(调谐联谐振回路谐振)改变高频信号发生器输出频率(维持幅度变)记应输出电压值填入表根表中测量值描绘S曲线
F(MHz)
45
46
4 7
48
49
50
51
52
53
54
55
V0(mV)
表141 鉴频特性曲线测量值
②扫频测量法操作：扫频仪(BT3G型)输出信号作鉴频器输入信号扫频仪检波探头电缆换成夹子电缆线接鉴频器输出端先调节BT3G中心频率f05MHz(联谐振回路谐振)然调节BT3G频率偏移输出衰减Y轴增益等旋钮BT3G直接显示出鉴频特性曲线利频标绘出S曲线．调节图142中谐振回路电感L1改变S曲线斜率称性
2．锁相鉴频
1）观察系统鉴频情况
峰－峰值Vpp500mV左右fC45MHz调制信号频率fΩ1KHz调频信号J4输入S13拨观察J2输出解调信号调制信号改变调制信号频率观察解调信号变化改变RA1观察J1J2处波形
五 实验报告求
1 说明积型鉴频鉴频原理
2 根实验数绘出鉴频特性曲线
3 说明锁相鉴频原理
六 实验仪器
1． 高频实验箱 1台
2． 双踪示波器 1台
3． 频率特性测试仪（选） 1台
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