图3.2-斜率鉴频器的原理框图
频率解调电路采用单失谐LC回路斜率鉴频电路。原理框图如图3.2所示,调频波输入,经线性网络变成调频调幅波,调频调幅波经包络检波电路输出调制信号。分析其可行性,可以得出能够进行频率的解调。
3.3 基于Multisim的频率的调制与解调仿真分析
3.3.1 频率的调制电路及分析
图3.1为锁相环调频电路图。直接调频电路的振荡中心频率稳定度较低,而采用晶体振荡器的调频电路,其调频范围又太窄。采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。
实现锁相环调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外,也就是说,锁相环路只对慢变化的频率偏移有响应,使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度高的晶振频率上。而随着输入调制信号的变化,振荡器可以发生很大偏移。
根据图3.1建立的仿真电路如图3.3所示。图中设置压控振荡器V1在控制电压为0时,输出频率为0;输出电压为5V时,输出频率为50KHz。这样,实际上就选定了压控振荡器的中心频率为25KHz,为此设定直流电压V3为2.5V。调制电压V4通过电阻R5接到VCO的输入端,R5实际上作为调制信号源V4的内阻,这样可以保证加到VCO输入端的电压是低通滤波器的输出电压和调制电压之和,从而满足了原理图的要求。本电路中,相加功能也可以通过一个加法器来完成,但电路要变得相对复杂一些。元器件的参数如图中所示。
XSC1Ext Trig+_A+_+B_05A1YX1R150k|?R210k|?4R310k|?5 V/V 0 V 7V23.54 Vrms 25kHz 0?? R56V31k|?1.414 Vrms 200 Hz 0?? 2C110nF3V12.5 V V5-1V 1V0
图3.3-频率调制电路
运行仿真电路得到图3.4所示的仿真结果。图的上半部分是调频输出波,下半部分是输入调制电压V3的波形。由图可见,输出信号随输入信号的变化而变化,从而实现了调频功能。
图3.4-频率调制仿真结果
3.3.2频率的解调电路及分析
XSC1R110|?V1FM1D1DIODE_VIRTUALC1L1510pF1uH23AB+_+_Ext Trig+_C2180nF0R2150|?02 V 1MHz 70kHz 图3.5-频率的解调电路
图3.5为单失谐回路斜率鉴频器,用于将调频波解调出原始信号。图中给出一调频信号源幅值为2v,中心频率为1MHz,调制信号频率为70kHz,C1为510pf,L1为1uH,L1,C1是幅频变换电路,D1,C2,R2组成包络检波电路。D1为二极管,C2是180nF,R2为150欧姆。
电路原理是:将一调频信号经过幅频变换电路变成调频调幅波,调频调幅波再经过由二极管与RC电路构成的包络检波电路检出调制信号,实现频率的解调。实现电路图是图3.5 图3.5的运行结果为图3.6.
仿真结果:如下图所示,仿真结果图中上半部分为一调频调幅波,下半部分为二极管峰值包络检波电路将调频调幅波解调出的包络部分,即恢复调制信号。 解释:上半部分为示波器A通道测出的信号波形,由解调图3.4可以分析出A通道所接的部分为调频波经过调频调幅电路出来的调频调幅波。所以示波器上显示的就是一调频调幅波信号波形。而B通道接的是调频调幅波经过包络检波电路输出的节点端口,所以示波器B通道现实的是一调制信号的波形。
图3,6-频率解调电路仿真结果
第四章 总结
这次课程设计为时2周,两周的时间非常短暂,课设题目下来后我明确任务,去图书馆查阅文献资料,寻找有关的书籍作为参考。然后熟悉软件,进行系统分析设计,完成有关的系统流程图及其模型。完成上述两个步骤后开始进行单元电路的设计及整机调试,然后撰写设计说明书。之后进行答辩。
本次的课程设计过程当中,我深深体会到平时学习的不足以及动手能力的缺乏。课设要求用Multisim软件仿真出来,我再寻找电路图的过程中遇到一些困难,要么是电路图有问题,要么是调不出来。调频波形应为弹簧波而我却只能跳出正弦波形。老师鼓励学生做实物图,我就去尝试了一下,发现自己动手能力不足,经验也不丰富,关于电阻的认识及电容的读写。做实物的过程,是学习的过程,能教会很多,也能体会到很多。
在这次课程设计中我学到了很多,我学会了独自完成一件事情所需要的毅力和勇气及坚持,当你做完之后会有一种成就感。
过程中学会与人沟通,锻炼了自己从外界获取信息的能力。懂得做一件事情前所需要做各种准备工作,才能在接下来的问题中越来越轻松自如。