分放大器将两路鉴相信号变换为平均电压输出的原理电路。图用差分放大器转换图为本次实验中采用的滤波电路。主要功能是将鉴相器二〇〇七年十月十八日星期四输出脉冲的宽度转换为平均电压输出，这里采用的方法主要是将触发器输出的脉冲先经过低通滤器，这里输出的脉冲经过低通滤器，另路输出的脉冲经过低通滤器后，再进行差值比较放大。环路滤波器输出的平均电压反映了触发器两路输出相位信息。若两路信号同频同相，则环路滤波器输出稳定的直流电压。图环路滤波电路必须注意调制器与解调器采用的环路滤波电路完全相同，但调制器的环路带非常窄仅小于如图所示，而解调器的环路带宽要比语音信号的带宽，即大于。低通滤波电路分析与设计图为低通滤波网络，其归化后低通滤波网络的传输函数可写为或为式中为任意正整数。按此式画出的曲线如图图所示。具有最平特性曲线。二〇〇七年十月十八日星期四图归化后的低通滤波衰减特性界限图给定滤波网络和衰减特性界限图如图所示。图中为滤波网络的输入电压，为容许的通带最大衰减若为，指容许的最低衰减值若为，为信号源内阻，为其负载电阻，指通带边缘角频率，指阻带边缘角频率。滤波网络滤波网络二〇〇七年十月十八日星期四衰减特性界限图图滤波网络和衰减特性界限图本次实验采用低通滤波电路如图所示，其阻带衰减约设。图具有最平传输特性的阶低通滤波电路表具有最平传输特性低通滤波器阶丌型网络参数的取值已知选定的低通滤波器的衰减特性，信号源内阻负载电阻。根据低通滤波器的技术要求，表给出了设计具有最平传输特性低通滤波器阶丌型网络参数的取值。本次实验选用了个具有最平传输特性的阶低通滤波电路如图所示。若图所示型二〇〇七年十月十八日星期四网络的元件参数如表中所列的数值时，则该网络具有最平型的传输函数。注表中首行内的项目与丌型网络相意事项先焊单个电阻或电容，焊接时先在焊点处加点焊锡，用镊子把元件放到焊接处，先焊元件的边，再焊另边。掌握了贴片元件的焊接技巧后再焊管脚多的集成块。焊接方法是先焊集成块的个脚，确定位置无误后再焊对角线的那个角。焊接时间不宜太长，太长易烫坏集成块，其它元件也样，焊接时间不宜太长。实验室配置了台热吹分机，便于取下焊错的贴片元件和集成块。尽量避免焊错,完上海交通大学黄少军诸勤敏二〇〇七年十月十八日星期四基于锁相技术的调制解调器电路设计总体设计方案众所周知，利用无线电通信系统可以将信息从个地方传送到另个地方。个通信系统的基本组成结构如图所示，它主要有调制器发射机传输媒介接收机及解调器组成。各功能模块功能说明请参阅有关书籍或手册。图通信系统组成结构框图设计任务本次实验的主要任务是设计个基于锁相技术的频率调制器和解调器。其原理方框图如图和图所示。图锁相环频率调制器原理方框图发射机传输媒介接收机解调器调制器信息信息环路滤波器鉴相器调制信号低通滤波器放大晶体振荡器压控振荡器分频二〇〇七年十月十八日星期四解调输出调频波输入图锁相环频率解调器原理方框图图为锁相环构成的锁相调频电路系统框图。它主要由晶体振荡器分频器鉴相器环路滤波器放大器压控振荡器组成。锁相调频电路能够得到中心频率稳定度很高的调频信号。实现锁相调频的条件是，调制信号的频谱要处于低通滤波器通带外，并且调制指数不能太大。这样，调制信号不能通过环路低通滤波器，因而在环路内不能形成交流负反馈，调制频率对环路无影响。锁相环只对平均中心频率不稳定所引起的分量处于低通滤波器通带内起作用，使其中心频率锁定在晶振频率上。锁相调频克服了直接调频中心频率稳定度不高的缺点。这种锁相环路叫载波跟踪型。图所示为锁相环构成的锁相鉴频电路系统框图。它主要由带通滤波器选频放大器分频器鉴相器环路滤波器放大器压控振荡器组成。当输入为调频波时如果将环路滤波器的带宽设计的足够宽，保证鉴相器的输出电压顺利通过，则就能跟踪输入调频波中反映调制规律变化的瞬时频率，即的输出是个具有相同调制规律的调频波。这时，环路滤波器输出的控制电压就是所需的调频波解调电压。称为调制跟踪型锁相环。压控振荡器器放大带通滤波器选频放大器分频鉴相器环路滤波器二〇〇七年十月十八日星期四设计基本要求掌握基于锁相技术的频率调制器和解调器的工作原理控振荡器的中心频率为反馈系数图所示为压控振荡器路中，组成直流偏置电路，主要为振荡器提供合适的偏置，保证放大器开机就能满足起振振条件，使，为放大器在小信号时的增益，为反馈系数。反馈系数般按取。在图所示为压控振荡器路中，为变容二极管提供的直流偏压。变容二极管上的控制电压来自于环路滤波器的输出电压，反映了压控振荡器瞬时频率的变化规律。放大电路图所示为非谐振高频放大器，主要作用是对压控振荡器产生的正弦波调制信号进行放大，以推动后级的分频电路。要求输出电压幅度足够大，至少大于以上。图中组成直流偏置电路，主要为放大器提供合适的偏置，保证放大器工作在放大状态。二〇〇七年十月十八日星期四图放大电路分频电路图所示为除分频器。主要作用是将放大后的正弦波调制信号进行除分频，得到整形后的方波信号，送到鉴相电路的时钟输入端口，即端。并与来自晶体参考频率的振荡信号进行相位比较。二〇〇七年十月十八日星期四图参考频率振荡电路图所示为高稳定性的晶体振荡电路。主要作用是产生个与经过二分频的压控振荡器频率相等的参考频率。并将此信号送到鉴相器与经过二分频的压控振荡器的信号进行相位比较。二〇〇七年十月十八日星期四图晶体振荡电路鉴相电路图所示为鉴相电路，主要由两个具有复位功能的触发器作状态寄存器构成。设触发器为上升沿触发，且经过二分频的压控振荡器的信号和晶振振荡器的参考频率信号分别作为两个触发器的。触发器的数据端接高电平，输出取自和。复位后的初始状态，当信号，即参考晶振频率信号上升沿来到时保持为，直到经过二分频的信号的上升沿到来，变为，此时两个触发器的输出变为，通过组成的电路，使两个触发器复位，回到初始状态。由此可看出，只有个短暂的时间二极管和触发器的时延使两个触发器同时置，因此电路不可能在状态停留，另方面有段时间同时为高，但是它们的平均值仍然正确反映了输入频率与相位的差值。图所示鉴相电路的功能是取出两输入信的相位差，通过低通滤波器将相位差转变为控制的平均电压。图二〇〇七年十月十八日星期四图鉴相电路注解调器采用了相同的鉴相电路，其工作原理，分析设计方，组成结构。采用贴片元件设计个基于锁相技术的频率调制器和解调器。给定频率调制器和解调器电路原理图以及相应的印制线路板图。根据给定的工作频率等设计技术指标对锁相环路中压控振荡选频放大带通滤波器限幅放大器元件参数进行分析与计算。根据调制信号的频率等设计技术指标对环路低通滤波器的元件参数进行分析与计算。频率调制器和解调器能实现直联通信。记录环路各模块输入输出波形图，已调波频谱分析图等。设计技术指标调制技术指标输出幅度几百载波频率频偏电源电压经稳压后实际加到电路中的为电压负载调制信号可以传音频信号也可以传数字信号即序列信号解调技术指标灵敏度信纳比失真度信噪比越高越好接收机带宽本振频率根据调制器的工作频率自定电源工作电压经稳压后实际加到电路中的为电压扩展部分从以下任选项根据调频通信特点和原理，通信扩展部分在调制信号上做文章。以下列举些常见的针对调制信号的例子。话音通信根据本系统特点，可实现单工话音通信。数字遥控发射端采用简单的数字键盘实现对指定接收设备的遥控，包括简单或加密的等。无线数字串行接口可实现到之间的数字通信。注扩展部分可以利用科创提供的小系统板实现。能验证传输的是什么数字信号或字符信号。本实验不提供涉及扩展部分的器材或元器件。能完成扩展部分最高可加分。二〇〇七年十月十八日星期四调制器各部分原理电路分析与设计原则压控振荡器的分析与设计本次实验，频率调制器和解调器中采用相同的压控振荡电路。我们以调制器中的压控振荡电路为例，对其工作原理进行分。压控振荡电路如图所示。图压控振荡电路二〇〇七年十月十八日星期四图压控振荡器的交流通路图所示为压控振荡器的交流通路其振荡类型为改进型电容三端式振荡器，具频率稳定度高，输出波形平稳等优点。采用两个变容二极管背对背串联的好处在于减小加在每个变容二极管上的高频电压，以利提高频率稳定度。图中并联谐振回路的角频率为，谐振在基频上即，回路相移为，呈纯阻，两端电压最大。对高次谐波频率具有很强的抑制能力。若忽略并联谐振回路对振荡回路的影响，则压控振荡器振荡频率主要由参数决定，其中为可变电容，为变容二极管静态工作点处的电容，则单级单调谐放大器各项质量参的计算谐振时单级单调谐放大器的电压增益可写成丌二〇〇七年十月十八日星期四式中单级单调谐放大器的通频带⊿式中为回路有载品质因数，其值为丌则单级单调谐放大器的电压增益又可写成丌如果，则丌还可写成如下形式丌当和为定值时，放大器谐振电压增益和通频带的乘积为常数。通频带越宽则放大器谐振电压增益越小。要得到高增益，又保证足够的带宽，除了选用较大的晶体管外，应尽量减小谐振回路的总电容量，即选用小的晶体管或减小回路的外接电容。最大功率增益可写成丌式中为放大电路的工作频率。二〇〇七年十月十八日星期四晶体管最高振荡频率丌最大功率增益也可写成最大电压增益也可写成设计举例单级单调谐放大电路如图所示，其设计要求为，单级单调谐放大器的工作频率，谐振电压放大倍数，谐振放大器的通频带，设采用高频管主要参数为。取该管在频率时共发电路的参数前面已计算出。计算回路参数若回路电感取Η，则回路总电容为丌二〇〇七年十月十八日星期四式中谐振放大器电压增益丌取对数得到单级谐振放大器的谐器的测试利用频谱分析仪带测试低通滤波器的幅频特性。将跳线帽短接和，接入信作为低通滤波器的输入，低通滤波器的输出接频谱分析仪的输入，操作方法查阅课程指导材料使用频谱分析仪跟踪信号发