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1、厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越高频电子线路试验高频电子线路试验厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越本次试验项目：涉及的通信电路为：本次试验项目：涉及的通信电路为：变容二极管直变容二极管直接调频电路、接调频电路、FMFM相位鉴频相位鉴频核心器件：核心器件：变容二极管变容二极管试验探讨与验证的内容是：试验探讨与验证的内容是：模拟基带信模拟基带信号与频带信号与频带信号之间的转号之间的转换换 调制技术类型：调制技术类型：直接直接FMFM解调技术类型：解调技术类型：PDPD鉴频鉴频 厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓
2、越追求卓越高频电子线路试验高频电子线路试验【5-15-1】厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越通过实验进一步加深对变容二极管调频电通过实验进一步加深对变容二极管调频电路工作原理的理解路工作原理的理解 2 21 1初步掌握变容二极管调频电路的分析方法初步掌握变容二极管调频电路的分析方法 3 3掌握变容二极管静态与动态调频特性的掌握变容二极管静态与动态调频特性的调整和测试方法调整和测试方法 一、试验目的一、试验目的厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越1 1、变容二极管静态调制特性试验、变容二极管静态调制特性试验 2 2、变容二极管动态调制
3、特性试验、变容二极管动态调制特性试验 二、试验内容二、试验内容厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问在调制技术中，常将在调制技术中，常将“频率调制和相位调制频率调制和相位调制”统称统称为角度调制。为角度调制。角度调制属于频谱的非线性变换，即已调信号的频谱结构不再角度调制属于频谱的非线性变换，即已调信号的频谱结构不再保持原调制信号频谱的内部结构，且调制后的信号带宽通常比原调保持原调制信号频谱的内部结构，且调制后的信号带宽通常比原调制信号带宽大得多，因此角度调制信号的频带利用率不高，但其抗制信号带宽大得多，因此角度调制信号的频带利用率不高
4、，但其抗干扰和噪声的实力较强。在现代通信系统中应用较多。干扰和噪声的实力较强。在现代通信系统中应用较多。角度调制的特点角度调制的特点：在无线通信系统中，除振幅调制外，在无线通信系统中，除振幅调制外，频率调制和相频率调制和相位调制位调制是又一类重要的调制方式。是又一类重要的调制方式。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问所谓调频，就是把所要传送的信息（例如语言、音乐等）作所谓调频，就是把所要传送的信息（例如语言、音乐等）作为调制信号为调制信号,去限制载波信号的频率，使其依据调制信号幅度的去限制载波信号的频率，使其依据调制信号幅度的大小变
5、更大小变更,而振幅保持恒定的一种调制方式。而振幅保持恒定的一种调制方式。1 1什么是频率调制（什么是频率调制（FMFM）tVttVctVFM 由此可见由此可见:UFM:UFM为等幅疏密波，疏密的变更与调制为等幅疏密波，疏密的变更与调制信号有关，调制信号寄予于等幅波的疏密之中或单位信号有关，调制信号寄予于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。其数学表达式为时间内过零点的数目之中。其数学表达式为:结论结论1 1：调制信号的幅度越大，调频指数调制信号的幅度越大，调频指数m mf f 越大，越大，调制信号的频率越高，调频指数调制信号的频率越高，调频指数m mf f 越小。通常越小。通常m mf
6、 f11结论结论2 2：调制信号的幅度越大，调频信号的调频范围越大，调制信号的幅度越大，调频信号的调频范围越大，即即k kf f*u u(t)=(t)=m m。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问干脆法的特点是干脆法的特点是:振荡器与调制器合二为一。振荡器与调制器合二为一。2.2.常用调频方法常用调频方法产生调频信号的常用方法有：产生调频信号的常用方法有：1)1)干脆法干脆法干脆法主要有变容二极管干脆调频、电抗管干脆调频和晶体振干脆法主要有变容二极管干脆调频、电抗管干脆调频和晶体振荡器干脆调频等方法。其中，变容二极管干脆调频最常用。
7、荡器干脆调频等方法。其中，变容二极管干脆调频最常用。干脆法干脆法间接法间接法干脆法就是用调制信号限制振荡器的频率（通过变更振荡回干脆法就是用调制信号限制振荡器的频率（通过变更振荡回路元件参数来实现）。路元件参数来实现）。这种方法的主要优点这种方法的主要优点:在实现线性调频的要求下，可以获得较在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏大的频偏.其主要的缺点其主要的缺点:频率稳定度差。频率稳定度差。直接调频性能要求直接调频性能要求中心频率稳定中心频率稳定线性调制好线性调制好调制灵敏度要求高调制灵敏度要求高 要有要有大的最大角频偏大的最大角频偏厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓
8、越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问2)2)间接调频法间接调频法 间接法就是把振荡与调制器分开，即接受高稳定度的晶体振荡器作为主振级,先对调制信号积分，再调相，然后从调相器获得调频信号。这样一来就可得中心频率稳定度高的调频信号，但最大相偏有限。因因为为在在间间接接调调频频时时，要要获获得得线线性性调调频频必必需需以以线线性性调调相相为为基基础础。但但在在实实现现线线性性调调相相时时，要要求求最最大大瞬瞬时时相相位位偏偏移移 ，因因而而线线性性调调相相的的范范围围很很窄窄，因因此此转转换换成成的的调调频频波波的的最最大大频频偏偏 很很小小，即即：m mf f11，这这是是间间接接调调频频法
9、法的主要缺点。的主要缺点。但但最最大大频频偏偏小小的的缺缺点点可可以以通通过过多多级级倍倍频频器器后后获获得得符符合合要要求求的的调调频频频频偏偏，另另外外采采用用混混频频器器变变换换频频率率可可以以得得到到符符合合要要求求的的调调频频波工作范围。波工作范围。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 它是瞬时角频偏它是瞬时角频偏 的最大值；反映了频率受调制的程度，的最大值；反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标，他与是衡量调频质量的重要指标，他与U U(调制电压）和和K Kf f（调制灵敏度）成正比，成正比，与调制信号角频率与调制信号角频率无关无关。三、试验
10、应知学问三、试验应知学问3.3.调频信号的参数调频信号的参数（1 1）最大角频偏）最大角频偏（2 2）调制系数（调制灵敏度）调制系数（调制灵敏度 )它表示它表示 对瞬时（角）频率的控制能力，即单位调制电压所引起对瞬时（角）频率的控制能力，即单位调制电压所引起的频偏量，是表征调频电路的重要参数。的频偏量，是表征调频电路的重要参数。（3 3）调频指数）调频指数 mf 它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量，又称调制深度。它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量，又称调制深度。但但 与与F F成反比。成反比。可以大于可以大于1 1，而且常常远远，而且常常远远大于大于1 1。（4 4）带宽带宽若若
11、1 1，则，则 ，为宽带调频。，为宽带调频。由于由于FMFM信号的能量主要集中在信号的能量主要集中在 附近，因此，忽略掉其附近，因此，忽略掉其它一些振幅很小的边频分量，在工程上定义它一些振幅很小的边频分量，在工程上定义FMFM信号带宽为：信号带宽为：若若 1 1，则，则 ，为窄带调频；，为窄带调频；厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问5.5.变容二极管的特点与压控特性变容二极管的特点与压控特性二极管的二极管的PNPN结结具有电容效应具有电容效应 扩散电容，扩散电容，正向偏置正向偏置，电容效应比较小。，电容效应比较小。势垒电容，势垒电
12、容，反向偏置反向偏置 ，电容效应大。，电容效应大。所以所以为利用为利用PNPN结的势垒电容，变容二极管应工作在反向偏置状态结的势垒电容，变容二极管应工作在反向偏置状态.当当PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变更，而专用的变容结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变更，而专用的变容二极管，是经过特殊工艺处理（限制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使二极管，是经过特殊工艺处理（限制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变更而呈现较大变更的压控变容元件。势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变更而呈现较大变更的压控变容元件。1)变容二极管结构特点变容二极管结构特点厚德博学厚德
13、博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问2)2)变容二极管变容二极管压控特性压控特性 变变容容二二极极管管结结电电容容Cj的的大大小小,随随其其PN结结所所加加反反偏偏电电压压uR变变更更的的关关系系，称变容二极管的压控特性。称变容二极管的压控特性。结电容结电容C Cj j与反偏电压与反偏电压u uR R 的关系：的关系：可可以以看看出出Cj与与uR之之间间是是非非线线性性关关系系，即即变变容容二二极极管管属属于于非非线线性性电电容容，这这种种非非线线性性电电容容基基本本上上不不消消耗耗能能量量，产产生生的的噪噪声声量量级级也也较较小小，是是较较志
14、志向向的的高高效效率率，低低噪噪声声非非线线性性电容。电容。C0为未外加电压时的结电容为未外加电压时的结电容(u=0)UBPN结势垒电位差（硅管结势垒电位差（硅管0.4-0.7v、锗管锗管0.2-0.3v）结电容变更指数，由结的类型和结电容变更指数，由结的类型和掺杂浓度确定，在掺杂浓度确定，在1/3-6变更。变更。变容管变容管BB148的电容值随反的电容值随反向电压变化的特性曲线向电压变化的特性曲线厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问 干干脆脆调调频频基基本本原原理理是是：用用调调制制电电压压干干脆脆限限制制振振荡荡器器谐谐振振回回
15、路路的的参参数数，使使载载频频信信号号的的频频率率按按调调制制信信号号变变更更规规律律线线性性地地变变更更，由由此此完完成成调调频频任任务务。一一般般接接受受变变容容二二极极管管对对振振荡荡器器电电路进行干脆调频的方式。其典型电路如下图所示。路进行干脆调频的方式。其典型电路如下图所示。6 6变容二极管干脆调频原理变容二极管干脆调频原理 变变压压器器L L1 1与与L L2 2的的耦耦合合形形成成正正反反馈馈，使使之之产产生生自自激激振振荡荡，振振荡荡频频率率取取决决于于L L1 1、C C1 1和和变变容容二二极极管管的的结结电电容容C CD D所所组组成成LCLC谐谐振振回回路。路。当调制信
16、号电压当调制信号电压v v变大时，变容二变大时，变容二极管所加反向电压增大，其结电容变小，极管所加反向电压增大，其结电容变小，振荡频率随之提高；反之，调制信号电振荡频率随之提高；反之，调制信号电压压v v变小时，变容二极管承受的反向电变小时，变容二极管承受的反向电压减小，结电容变大，振荡频率随之降压减小，结电容变大，振荡频率随之降低，从而实现频率调制。低，从而实现频率调制。t载波信号t调制信号t调频信号厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越1 1）全接入式变容二极管干脆调频电路）全接入式变容二极管干脆调频电路7.7.变容二极管干脆调频法的接入方式变容二极管干脆调频法
17、的接入方式若若CjCj为为回回路路的的总总电电容容，如如图图所所示示，为为全全接接入入式式变变容容二二极极管管干干脆脆调调频频电电路路。图图中中C1C1很很大大，所所以以确确定定振振荡荡频频率率的的等等效效电电路路如如图图，其其振振荡频率为荡频率为LCj三、试验应知学问三、试验应知学问2)2)结论结论：u 实现志向干脆调频的条件：实现志向干脆调频的条件：u =2u 最大角频偏最大角频偏u 致命的缺点：中心频率不稳定致命的缺点：中心频率不稳定厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2）变容二极管部分接入干脆调频）变容二极管部分接入干脆调频电路：电路：电容串并概念电容串并
18、概念C Cj j不串也不并不串也不并0C Cj j串串C C2 2C Cj j并并C C1 1C Cj j串串C C2 2并并C C1 1w(t)w(t)v vW W(t)(t)1)1)电容串并后调制的线性改善，但牺牲电容串并后调制的线性改善，但牺牲了调制灵敏度；了调制灵敏度；u 结论：结论：2)2)实际实际 2 2，应取，应取 2 2，通过电容串并后使，通过电容串并后使 2 2，即可实，即可实现近似志向的调频。现近似志向的调频。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越试验现场操作规程试验现场操作规程 a a、留意平安操作规程，确保人身平安、留意平安操作规程，确保人身
19、平安请留意人身平安和仪器设备的平安！请留意人身平安和仪器设备的平安！为了防止器件损坏，在切断试验电路板上的电源后才能改接电路。为了防止器件损坏，在切断试验电路板上的电源后才能改接电路。调换仪器时应切断试验台的电源。调换仪器时应切断试验台的电源。逐步养成单手操作的习惯。逐步养成单手操作的习惯。b b、疼惜仪器设备、疼惜仪器设备仪器在运用过程中，不必常常开关电源。仪器在运用过程中，不必常常开关电源。切忌切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随意调换配件。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随意调换配件。留意仪表允许平
20、安电压（或电流），切勿超过！留意仪表允许平安电压（或电流），切勿超过！当被测量值的大小无法估计时，应从仪表的最大量程起先测试，当被测量值的大小无法估计时，应从仪表的最大量程起先测试，然后渐渐减小量程。然后渐渐减小量程。c c、试验完成后、试验完成后 请将全部设备电源关断，试验箱盖按号还原，请将全部设备电源关断，试验箱盖按号还原，连接线、工具请放回箱内，并将试验台面清理干净，养连接线、工具请放回箱内，并将试验台面清理干净，养成良好的习惯。成良好的习惯。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越试验用变容二极管调频器电路电原理图如下：试验用变容二极管调频器电路电原理图如下：
21、四、试验板介绍四、试验板介绍DC变容变容二极管二极管V1 V1 振荡管振荡管 V2 V2放大管放大管V3V3射随器射随器W1W1变容管偏变容管偏置调整置调整W2W2振荡管偏振荡管偏置调整置调整W3W3调制信号调制信号幅度调整幅度调整EdEd变容管偏置变容管偏置电压测量电压测量ININ调制信号调制信号输入端点输入端点F F或或OUTOUT调频信号调频信号测量端点测量端点变容二极管调频电路的等效电路变容二极管调频电路的等效电路 由图可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器，由图可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器，属于变容二极管部分接入的电路。属于变容二极管部分接入的电路。式中，式中，C
22、C=(C2CjC4)+(C5C6C7)=(C2CjC4)+(C5C6C7)（若接通（若接通 K1K1，则用，则用 C3+C4 C3+C4 取代取代 C4C4，C C）变容二变容二极管偏极管偏置调整置调整等效电等效电路路 明显，振荡频率明显，振荡频率 fo fo 为：为：厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越1 1、LCLC振荡电路调整振荡电路调整 输入输入“IN”“IN”端先不接音频调制信号，同时将耦合电容端先不接音频调制信号，同时将耦合电容C3C3不接不接(K1(K1跳线开跳线开关置左）。将数字存贮示波器的关置左）。将数字存贮示波器的“CH1”“CH1”探头接到调
23、频器单元探头接到调频器单元“OUT”“OUT”端，检测端，检测LCLC振荡器的输出信号，适当调整振荡器振荡器的输出信号，适当调整振荡器V1V1管的基极偏置电位器管的基极偏置电位器W2(W2(或或RP2)RP2)，使，使得振荡器输出信号波形（正弦波）不失真。此后保持得振荡器输出信号波形（正弦波）不失真。此后保持W2(W2(或或RP2)RP2)不变。不变。适当调整放大器适当调整放大器V2V2管的输出幅度调整电位器管的输出幅度调整电位器W3(W3(或或RP3)RP3)，使输出信号的，使输出信号的幅度为幅度为2Vp-p 2Vp-p。此后保持。此后保持W3(W3(或或RP3)RP3)不变。不变。记录此时
24、记录此时LCLC振荡器输出信号的频率、幅度与波形。振荡器输出信号的频率、幅度与波形。五、试验内容五、试验内容CH1CH1厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2 2、变容二极管调频振荡器静态调制特性调测、变容二极管调频振荡器静态调制特性调测变容管直流偏置Ed（V）12345678不接不接C3C3K1:K1:左左fo(MHZ)fo(MHZ)接入接入C C3 3K1:K1:右右 按表所列的数据要求，分别接或不接耦合电容按表所列的数据要求，分别接或不接耦合电容C3C3，电表量，电表量EdEd点电压，以点电压，以1V1V电压为步进，逐点调整电压为步进，逐点调整W1(W1(或
25、或RP1)RP1)电位器，将测试数据记录于表中。电位器，将测试数据记录于表中。五、试验内容五、试验内容 当以上各点测试完成后，当以上各点测试完成后，不接不接C3C3，适当调整适当调整W1(W1(或或RP1)RP1)、W3(W3(或或RP3)RP3)电位器，电位器，使调频振荡频率输出信号的频率为使调频振荡频率输出信号的频率为6.5MHz/1.5Vp-p6.5MHz/1.5Vp-p，并用电压表记录此时，并用电压表记录此时Ed=Ed=?V?V。依据依据 中测量数据结果作出中测量数据结果作出f-VDf-VD特性曲线。体会变容二极管结电容特性曲线。体会变容二极管结电容CjCj随随EdEd电压变更的关系电
26、压变更的关系.厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越3 3、变容二极管调频动态调制特性的测量、变容二极管调频动态调制特性的测量 不接不接C3C3耦合电容。将调制信号加到调频器的输入耦合电容。将调制信号加到调频器的输入“ININ”端。并以此信号作端。并以此信号作示波器的同步信号，加入示波器的示波器的同步信号，加入示波器的“CH1CH1”通道。通道。载波信号：载波信号：6.5MHz/1.5-2Vp-p(6.5MHz/1.5-2Vp-p(调整电位器调整电位器RP3)RP3)调制信号调制信号:1-5KHz/2Vp-p:1-5KHz/2Vp-p 用示波器的用示波器的“CH2”
27、“CH2”通道视察通道视察FMFM调制器的调制器的“OUT”“OUT”端的调频信号输出波形。端的调频信号输出波形。由于载波的频率为由于载波的频率为6.5MHZ6.5MHZ，视察时，应适当调整示波器的，视察时，应适当调整示波器的“秒秒/格格”旋钮，再协旋钮，再协作作“暂停暂停/运行运行”功能键。记录此条件时的调制信号与调频信号的时域与频域波功能键。记录此条件时的调制信号与调频信号的时域与频域波形。形。接入电容接入电容C3C3，按以上操作步，按以上操作步骤，记录此时的调制信号与调频骤，记录此时的调制信号与调频信号的波形。信号的波形。五、试验内容五、试验内容厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越
28、追求卓越追求卓越追求卓越高频电子线路试验高频电子线路试验【5-25-2】厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2 2通过实验进一步加深对鉴频电路通过实验进一步加深对鉴频电路工作原理的理解与掌握工作原理的理解与掌握 1 1初步掌握鉴频电路的分析方法初步掌握鉴频电路的分析方法 3 3掌握鉴频电路主要参数的调整和测试掌握鉴频电路主要参数的调整和测试方法方法 一、试验目的一、试验目的厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 二、试验内容二、试验内容1 1鉴频过程观察：用示波器观测鉴频器输鉴频过程观察：用示波器观测鉴频器输入、输出波形入、输出波形2
29、2鉴频特性曲线的测定鉴频特性曲线的测定厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越所谓鉴频：就是要从调频波所谓鉴频：就是要从调频波:复原出原调制信号复原出原调制信号这个过程称为频率检波，又称为鉴频，完成对调频信号这个过程称为频率检波，又称为鉴频，完成对调频信号解调的电路称为鉴频器。解调的电路称为鉴频器。1.1.什么是鉴频什么是鉴频 三、试验应知学问三、试验应知学问厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2.2.鉴频的实现方法鉴频的实现方法鉴频的方法很多，其特点是将调频波进行某种特定的波形变换，然后依鉴频的方法很多，其特点是将调频波进行某种特定的波
30、形变换，然后依据波形变换的不同特点选择不同的解调电路。从鉴频器的工作原理来区分，据波形变换的不同特点选择不同的解调电路。从鉴频器的工作原理来区分，实现频率检波的方法有三种类型。实现频率检波的方法有三种类型。1）斜率鉴频）斜率鉴频将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变更的调幅将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变更的调幅波波(即调频即调频FM-调幅调幅AM波波)然后用振幅检波器将振幅然后用振幅检波器将振幅的变更检测出来。斜率鉴频的关键是实现频率的变更检测出来。斜率鉴频的关键是实现频率-幅度的幅度的线性变换网络。线性变换网络。2）相位鉴频）相位鉴频将等幅调频波变换成相位随瞬时频率变更的调相将等幅调频波变换
31、成相位随瞬时频率变更的调相波波(即调频即调频FM-调相调相PM波波)，然后用相位检波器将相位，然后用相位检波器将相位的变更检测出来。相位鉴频的关键是实现频率的变更检测出来。相位鉴频的关键是实现频率-相位的相位的线性变换网络。线性变换网络。3）脉冲计数式鉴频）脉冲计数式鉴频对调频波通过零点的数目进行计数，因为其单位时间内的数目正比于调对调频波通过零点的数目进行计数，因为其单位时间内的数目正比于调频波的瞬时频率。这种鉴频器的最大优点是线性良好。频波的瞬时频率。这种鉴频器的最大优点是线性良好。三、试验应知学问三、试验应知学问厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越实现鉴频器
32、的电路实现鉴频器的电路斜率（振幅）鉴频器斜率（振幅）鉴频器单失谐回路斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器集成斜率鉴频（或称差分）器集成斜率鉴频（或称差分）器相位鉴频器相位鉴频器乘积型相位鉴频器（或称正交鉴频器）乘积型相位鉴频器（或称正交鉴频器）叠加型相位鉴频器叠加型相位鉴频器互感耦合相位鉴频器互感耦合相位鉴频器比例鉴频器比例鉴频器干脆脉冲计数式鉴频法干脆脉冲计数式鉴频法 三、试验应知学问三、试验应知学问厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2.1.1 2.1.1 分别元件斜率鉴频器（也称单失谐回路斜率分别元件斜率鉴频器（也称单失谐回
33、路斜率鉴频器）鉴频器）在工程上，频率在工程上，频率幅度线性变换网络常接受幅度线性变换网络常接受LC谐振回路，并使谐振回谐振回路，并使谐振回路工作在失谐状态。若用一个路工作在失谐状态。若用一个LC谐振回路，则称单失谐回路。电路如图所谐振回路，则称单失谐回路。电路如图所示：示：将调频波通过频率幅度线性变换网络，变换成调频调幅波，再通过包络检波器检测出反映幅度变更的解调电压。这种鉴频器称为斜率鉴频器，或称振幅鉴频器，其原理电路框图如图所示：其工作原理如下：其工作原理如下：LC LC 谐振回路中心频率为：谐振回路中心频率为：由于谐振回路工作在失谐状态，即由于谐振回路工作在失谐状态，即0 0c c。c
34、失谐在失谐在 LC 单调谐回路幅频特性的上升或单调谐回路幅频特性的上升或下降沿的线性段中点，下降沿的线性段中点，利用该点旁边的一段近利用该点旁边的一段近似线性的幅频特性，将调频波转变成调幅调频似线性的幅频特性，将调频波转变成调幅调频波。波。由由于于是是利利用用调调谐谐回回路路幅幅频频特特性性倾倾斜斜部部分分对对FMFM波解调的，因此称为斜率鉴频法。波解调的，因此称为斜率鉴频法。可见，通过可见，通过LC回路，将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变更的调频回路，将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变更的调频调幅波，然后用二极管包络检波器将振幅变更检测出来，以复原调制信号，调幅波，然后用二极管包络检波器将振
35、幅变更检测出来，以复原调制信号，从而达到鉴频的目的。从而达到鉴频的目的。缺点：缺点：线性度较差；线性度较差；线性范围小线性范围小厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越双失谐回路斜率鉴频器的原理电路如下图所示：双失谐回路斜率鉴频器的原理电路如下图所示：图中，图中，L L1 1C C1 1和和L L2 2C C2 2两个谐振回路分别调谐在两个谐振回路分别调谐在f f0101和和f f0202上，上，f f0101高于调频高于调频波的中心频率波的中心频率ff，f f0202低于调频波的中心频率低于调频波的中心频率ff，f f0101和和f f0202对称分布对称分布ff两
36、两侧，因此称为双失谐回路斜率鉴频器。侧，因此称为双失谐回路斜率鉴频器。双失谐回路斜率鉴频器 双失谐回路的合成鉴频特性 调频信号调频信号VFM VFM 在两个谐振回路产生的调幅在两个谐振回路产生的调幅调频调频波分别为波分别为ulul和和u2u2，由于二极管，由于二极管V1V1与与V2V2组成的两个包络组成的两个包络检波器的参数完全一样，所以它们的输出电压检波器的参数完全一样，所以它们的输出电压volvol和和vo2vo2大小相同、相位相反，鉴频器的总输出电压为大小相同、相位相反，鉴频器的总输出电压为vo=vo=vol-vo2vol-vo2。因此，。因此，vovo随随f f变更的规律就是变更的规律
37、就是vol-vo2vol-vo2随随f f变变更的规律，将更的规律，将volvol与与vo2vo2两曲线相减，可得到双失谐回两曲线相减，可得到双失谐回路的合成鉴频特性曲线。路的合成鉴频特性曲线。2.1.2 2.1.2 分别元件斜率鉴频器（也称双失谐回路斜率分别元件斜率鉴频器（也称双失谐回路斜率鉴频器）鉴频器）由于单调谐回路由于单调谐回路的谐振曲线，其倾的谐振曲线，其倾斜部分的线性范围斜部分的线性范围是很小的。是很小的。为了扩展鉴频特为了扩展鉴频特性的线性范围，实性的线性范围，实用的斜率鉴频器都用的斜率鉴频器都是是采用两个单失谐采用两个单失谐回路构成的平衡电回路构成的平衡电路路。合成鉴频特性曲线
38、形状除了与两回路的幅频特性曲线形状有关外，主合成鉴频特性曲线形状除了与两回路的幅频特性曲线形状有关外，主要取决于要取决于f f0101、f f0202的配置。的配置。若配置恰当，两回路幅频特性曲线中的弯曲部分就可相互补偿，合成若配置恰当，两回路幅频特性曲线中的弯曲部分就可相互补偿，合成一条线性范围较大的鉴频特性曲线。一条线性范围较大的鉴频特性曲线。否则，配置过大时，合成的鉴频特性曲线就会在否则，配置过大时，合成的鉴频特性曲线就会在f fc c附近出现弯曲；过附近出现弯曲；过小时，合成的鉴频特性曲线线性范围就不能有效扩展小时，合成的鉴频特性曲线线性范围就不能有效扩展厚德博学厚德博学厚德博学厚德博
39、学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 这种类型是将调频波经过移相电路变成调频调相波，其相位的变更正好与调频波瞬时频率的变更成线性关系，然后将调频调相波与原调频波进行相位比较，通过低通滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成，所以称为相移乘法鉴频。其原理电路框图如图所示：2.3相移乘法鉴频型相移乘法鉴频型 乘积型相位鉴频器事实上是一种正交鉴频器：它由移相网络、乘乘积型相位鉴频器事实上是一种正交鉴频器：它由移相网络、乘法器和低通滤波器三部分组成。调频信号一路干脆加至乘法器，另一法器和低通滤波器三部分组成。调频信号一路干脆加至乘法器，另一路经相移网络移相后路经相移网络移相后(参考信号参考信
40、号)加至乘法器。由于调频信号和参考信加至乘法器。由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。鉴频器的输出与输入调频信号的频偏成正比。鉴频器的输出与输入调频信号的频偏成正比。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 调频信号的信息寄予在已调波的频率上。从某种意义上讲，调频信号的信息寄予在已调波的频率上。从某种意义上讲，信号频率就是信号电压或电流波形单位时间内过零点信号频率就是信号电压或电流波形单位时间内过零点(或零交点或零交点)的次数。对于脉冲或数字信号，信号频率就是信号脉冲的个数。的次数。对于脉冲或数字信号，信号频率就是
41、信号脉冲的个数。基于这种原理的鉴频器称为零交点鉴频器或脉冲计数式鉴频器。基于这种原理的鉴频器称为零交点鉴频器或脉冲计数式鉴频器。2.4干脆脉冲计数式鉴频法干脆脉冲计数式鉴频法干脆脉冲计数式鉴频器干脆脉冲计数式鉴频器 厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越3 3、鉴频器的主要性能指标、鉴频器的主要性能指标鉴频跨导鉴频跨导鉴频器的输出电压与输入调频波的瞬时频率偏移成正鉴频器的输出电压与输入调频波的瞬时频率偏移成正比，其比例系数称做鉴频跨导。比，其比例系数称做鉴频跨导。图为鉴频器输出电压图为鉴频器输出电压V V与调频波的频偏与调频波的频偏f f之间的关之间的关系曲线，称为
42、鉴频特性曲线。它的中部接近直线的系曲线，称为鉴频特性曲线。它的中部接近直线的部分的斜率即为鉴频跨导。它表示每单位频偏所产部分的斜率即为鉴频跨导。它表示每单位频偏所产生的输出电压的大小。我们希望鉴频跨导尽可能大。生的输出电压的大小。我们希望鉴频跨导尽可能大。鉴频灵敏度鉴频灵敏度主要是指为使鉴频器正常工作所主要是指为使鉴频器正常工作所需的输入调频波的幅度，其值越需的输入调频波的幅度，其值越小，鉴频器灵敏度越高。小，鉴频器灵敏度越高。鉴频频带宽度鉴频频带宽度从鉴频特性曲线可看出，只有特性曲线中间一部分从鉴频特性曲线可看出，只有特性曲线中间一部分线性较好，我们称线性较好，我们称fmfm为频带宽度。一般
43、，要求为频带宽度。一般，要求fmfm大于输入调频波频偏的两倍，并留有确定余量。大于输入调频波频偏的两倍，并留有确定余量。三、试验应知学问三、试验应知学问厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、试验应知学问三、试验应知学问5、试验用电容耦合相位鉴频器基本原理、试验用电容耦合相位鉴频器基本原理 相位鉴频器是模拟调频的一种最基本的解调电路,它具有鉴频灵敏度高、解调线性好等优点,广泛地应用在移动通信和电视接收中.试验用鉴频电路如图所示：它是一个电容耦合相位鉴频器。电容耦合相位鉴频器点原理图电容耦合相位鉴频器点原理图晶体管晶体管V1V1、V2 V2 组组成差分放大器，成差分
44、放大器，其作用是提高加其作用是提高加于相位鉴频器的于相位鉴频器的输入端电压和抑输入端电压和抑制寄生调幅对解制寄生调幅对解调输出的影响，调输出的影响，对输入双向限幅；对输入双向限幅；V2V2的负载为的负载为 L1/C6L1/C6等组成的初等组成的初级谐振回路，谐级谐振回路，谐振频率振频率=输入输入FMFM波波的中心的中心fo.fo.L1L1、C6C6并联回路并联回路输出信号，通过输出信号，通过电容电容C7 C7、C9C9与与另一回路另一回路L2L2、C8C8耦合组成双谐振耦合组成双谐振回路，起着鉴频回路，起着鉴频器的频相转换电器的频相转换电路作用路作用,将等幅将等幅的调频波变换为的调频波变换为调
45、频调频FMFM调相调相PMPM波波二极管二极管D1D1、D2D2和电阻和电阻R10R10与与R11R11分分别构成两个别构成两个对称的包络对称的包络检波器检波器鉴频器输鉴频器输出电压出电压uo uo 由由C12 C12 两两端取出端取出厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越电容耦合相位鉴频器基本原理电容耦合相位鉴频器基本原理L1C1L1C1、L2C2L2C2组成电容耦合双组成电容耦合双调谐回路（调谐回路（fo1=fo2=fc)fo1=fo2=fc)为移相电路为移相电路二极管二极管D1D1、D2D2和电阻和电阻R1R1与与R2R2分别构分别构成两个对称成两个对称的包络
46、检波的包络检波器器 电电容容耦耦合合双双谐谐振振回回路路是是一一个个频频率率相相位位线线性性变变换换器器，它它把把FM波波 变变 换换 成成 FMPM波波，而而 FM波波 与与FMPM波波经经叠叠加加后后变变换换成成两两个个FMAM波波，经经包包络络检检波波器器后后即可复原原调制信号即可复原原调制信号.厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越试验现场操作规程试验现场操作规程 a a、留意平安操作规程，确保人身平安、留意平安操作规程，确保人身平安请留意人身平安和仪器设备的平安！请留意人身平安和仪器设备的平安！为了防止器件损坏，在切断试验电路板上的电源后才能改接电路。为了
47、防止器件损坏，在切断试验电路板上的电源后才能改接电路。调换仪器时应切断试验台的电源。调换仪器时应切断试验台的电源。逐步养成单手操作的习惯。逐步养成单手操作的习惯。b b、疼惜仪器设备、疼惜仪器设备仪器在运用过程中，不必常常开关电源。仪器在运用过程中，不必常常开关电源。切忌切忌无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。无目的地拨弄仪器面板上的开关和按钮。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随意调换配件。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随意调换配件。留意仪表允许平安电压（或电流），切勿超过！留意仪表允许平安电压（或电流），切勿超过！当被测量值的大小无法估计时，应从仪表的最大量程起先测试，当被
48、测量值的大小无法估计时，应从仪表的最大量程起先测试，然后渐渐减小量程。然后渐渐减小量程。c c、试验完成后、试验完成后 请将全部设备电源关断，试验箱盖按号还原，请将全部设备电源关断，试验箱盖按号还原，连接线、工具请放回箱内，并将试验台面清理干净，养连接线、工具请放回箱内，并将试验台面清理干净，养成良好的习惯。成良好的习惯。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越1 1 调频调频-鉴频过程视察鉴频过程视察 以调频试验的方法产生以调频试验的方法产生FMFM波（示波器监视），并将调频器波（示波器监视），并将调频器单元的输出（单元的输出（OUTOUT）连接到鉴频器单元的输入（
49、）连接到鉴频器单元的输入（ININ）上。）上。把鉴频器单元上的把鉴频器单元上的K2K2、K3K3、K4K4分别连接三个固定电容分别连接三个固定电容C5C5、C8C8、C9C9，使双谐振回路正常工作。用示波器的，使双谐振回路正常工作。用示波器的CH2CH2接鉴频器输出端接鉴频器输出端（OUTOUT），便可视察到鉴频输出波形。画出观测到的信号波形，），便可视察到鉴频输出波形。画出观测到的信号波形，并与输入调制信号作比较，体会鉴频器的用途。并与输入调制信号作比较，体会鉴频器的用途。若增大调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会相应增大若增大调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会相应增大（在确定范围内）
50、。（在确定范围内）。四、试验内容与操作步骤四、试验内容与操作步骤厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越2 2、鉴频器的鉴频特性曲线（、鉴频器的鉴频特性曲线（S S 曲线）测量曲线）测量接受逐点测量的方法画出鉴频器的鉴频特性曲接受逐点测量的方法画出鉴频器的鉴频特性曲线，方法是：线，方法是：f/MHzFo=？Vo/mV0依据试验所测得的数据，依据试验所测得的数据，画出本试验用鉴频器的鉴频特性画出本试验用鉴频器的鉴频特性曲线，并计算出本试验用鉴频器曲线，并计算出本试验用鉴频器的鉴频跨导的鉴频跨导S=？用高频信号发生器产生用高频信号发生器产生FMFM波，频率波，频率=6.5