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实验十一 相位调制器实验
一、 实验目的：
掌握相位调制器的原理和调试方法。 二、 预习要求：
复习相位调制的三种方法：可变移相法、可变时延法、向量合成法。 复习可变移相法调相电路的基本原理。 三、 实验电路说明
UcR115KC13300pL110uHC23300pVoutC41uR5150KD12CC1CC30.47uUsL247uH+12VR250KC60.1uFC50.1uR41K
图2—13 相位调制器电路
Uc为载波信号的输入端，Us为调制信号的输入端。该电路是利用由电感L和变容二
极管组成的谐振回路的谐振频率随变容二极管结电容变化而变化来实现调相的。图中C1、C2对载波频率相当于短路，是耦合电容。C3的作用是保证变容二极管上能加上反向直流偏压，而对于载波相当于短路。R5为隔离电阻。 四、 实验仪器 1、双踪示波器
2、实验箱及小功率调频接收、相位调制模块 3、调制度测量仪 五、 实验内容及步骤
（1）调节高频信号源使其产生fc =6.5MHz，1V左右的正弦信号作为载波接到相位调制电路的Uc端，从函数波发生器输出频率为fΩ=1KHz左右的正弦调制信号到Us端，示
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波器接相位调制电路输出端Vout。
（2）反复调节电位器W及输入调制信号的幅值，使输出端出现较明显的调相波。用调制度测量测量并计算调相指数m。
（3）在保证fc、fΩ和Ucm一定的情况下测量m—UΩm（调制信号幅度）曲线。 六、实验报告要求：
分析实验过程中遇到的问题，总结调试经验。
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实验十二 锁相环及压控振荡器电路实验
一、实验目的：
1、通过实验深入了解锁相环的工作原理和特点；
2、了解锁相环环路的锁定状态、失锁状态、同步带、捕捉带等基本概念。 3、掌握锁相环主要参数的测试方法。 二、预习要求：
1、复习及锁相环工作原理，掌握环路主要部件、环路性能参数的测量方法； 2、熟悉实验电路元器件和各部分的作用。 三、实验电路说明：
本实验电路如图2-14所示。
图2-14
U1构成一个振荡器，作为锁相环的输入信号。改变W，可改变其输出信号的频率。U2构成锁相环，它的输出信号频率受输入信号的控制。
锁相环由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）及压控振荡器（VCO）组成，如图2-15所示。
ui(t)PDud(t)uc(t)LFVCOuo(t)
图2-15 锁相环方框图
模拟锁相环中，PD是一个模拟乘法器，LF是一个有源或无源低通滤波器。锁相环路
是一个相位负反馈系统，PD检测ui(t)与uo(t)之间的相位误差并进行运算形成误差电压
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ud(t)，LF用来滤除乘法器输出的高频分量（包括和频及其它的高频噪声）形成控制电压uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。设ui(t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，则ud(t)=Udsinθe(t)，θe(t)=θi(t)-θo(t)，故模拟锁相环的PD是一个正弦PD。设uc(t)=ud(t)F(P)，F(P)为LF的传输操作数，VCO的压控灵敏度为K o，则环路的数学模型如图2-16所示。
?i(t)++?e(t)-Udsin( )ud(t)F(P)uc(t)Ko?o(t)
P图2-16 模拟环数学模型
当θe(t)≤π/6时，Udsin?e(t)?Ud?e，令Kd=Ud为PD的线性化鉴相灵敏度、
单位为V/rad，则环路线性化数学模型如图2-17所示。
?i(t)+-+?e(t)KdF(P)KoP?o(t)
图2-17 环路线性化数学模型
由上述数学模型进行数学分析，可得到以下重要结论：
? 当uI(t)是固定频率正弦信号(θI(t)为常数)时，在环路的作用下，VCO输出信号频率可以由固有振荡频率ωo（即环路无输入信号、环路对VCO无控制作用时VCO的振荡频率），变化到输入信号频率ωI，此时θo(t)也是一个常数，ud(t)、uc(t)都为直流。我们称此为环路的锁定状态。定义Δωo=ωI-ωo为环路固有频差，Δωp表示环路的捕捉带，ΔωH表示环路的同步带，模拟锁相环中Δωp<ΔωH。当|Δωo|<ΔωP时，环路可以进入锁定状态。当|Δωo|<ΔωH时环路可以保持锁定状态。当|Δωo|>ΔωP时，环路不能进入锁定状态，环路锁定后若Δωo发生变化使|Δωo|>ΔωH，环路不能保持锁定状态。这两种情况下，环路都将处于失锁状态。失锁状态下ud(t)是一个上下不对称的差拍电压，当ωI>ωo，ud(t)是上宽下窄的差拍电压；反之ud(t)是一个下宽上窄的差拍电压。
? 环路对θI(t)呈低通特性，即环路可以将θI(t)中的低频成分传递到输出端，θ
I
(t)中的高频成分被环路滤除。或者说，θo(t)中只含有θI(t)的低频成分，θI(t)中的
高频成分变成了相位误差θe(t)。所以当uI(t)是调角信号时，环路对uI(t)等效为一个带通滤波器，离ωI较远的频率成分将被环路滤掉。
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? 环路自然谐振频率ωn及阻尼系数ζ两个重要参数。ωn越小，环路的低通特性截止频率越小、等效带通滤波器的带宽越窄；ζ越大，环路稳定性越好。
? 当环路输入端有噪声时，θI(t)将发生抖动，ωn越小，环路滤除噪声的能力越强。 有关锁相环理论的详细论述，请读者参阅有关文献。
在本套实验装置中，鉴相器、环路滤波器、压控振荡器采用集成锁相环芯片CD4046，CD4046它包括鉴相器和压控振荡器。它的组成框图如下:
图2—18
该片内有两个鉴相器供选择，一个是异或门鉴相器，一个是鉴频-鉴相器。 四、实验仪器： 1、双踪示波器 2、万用表 3、数字频率计
4、实验箱及集成锁相环、频率合成模块 五、实验步骤:
1、观察模拟锁相环的锁定状态、失锁状态及捕捉过程。
环路锁定时，TP2处的电压ud为近似锯型波的稳定波形，环路输入信号频率等于反馈
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