鎖相環調頻發射與接收實驗

 
一、實驗目的
1. 加深鎖相環工作原理和調頻波解調原理的理解。
2.掌握鎖相環調頻與鑒頻的測試方法。
3. 鎖相環調頻發射機與鎖相環鑒頻接受機進行通信實驗，加深對通信系統的理解。
二、實驗使用儀器
1．鎖相環調頻與測試實驗板、鎖相環鑒頻實驗板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實驗基本原理與電路
1．鎖相調頻電路
 
     在普通的直接調頻電路中，振蕩器的中心頻率穩定度較差，而采用晶體振蕩器的調頻電路，其調頻范圍又太窄。采用鎖相環的調頻器可以解決這個矛盾。其鎖相調頻原理框圖如圖11-1所示
 

 
圖11-1鎖相調頻原理框圖
實現鎖相調頻的條件是調制信號的頻譜要處于低通濾波器通帶之外。使壓控振蕩器的中心頻率鎖定在穩定度很高的晶振頻率上，而隨著輸入調制信號的變化，振蕩頻率可以發生很大偏移。這種鎖相環路稱載波跟蹤型PLL。
 2．鎖相鑒頻電路
 
 用鎖相環路可實現調頻信號的解調。如果將環路的頻帶設計得足夠寬 ，則壓控振蕩器的振蕩頻率跟隨輸入信號的頻率而變。若壓控振蕩器的電壓-頻率變換特性是線性的，則加到壓控振蕩器的電壓，即環路濾波器輸出電壓的變化規律必定與調制信號的規律相同。故從環路濾波器的輸出端，可得到解調信號。用鎖相環進行已調頻波解調是利用鎖相環的跟蹤特性，這種電路稱調制解調型PLL。鎖相鑒頻原理框圖如圖11-3所示
 

 

 
圖11-3鎖相鑒頻原理框圖
 
采用CD4046鎖相環集成芯片來實現鑒頻，其鑒頻實際電路如圖11-4所示。
調頻信號FM從相位比較器I輸入（14端），PLL入鎖后，VCO的振蕩頻率將跟蹤調頻信號的頻率變化，經低通濾波器濾去載頻信號后，從10端輸出解調信號。
 3.實驗電路
    鎖相環鑒頻實驗電路見圖11-5

 
圖11-5 鎖相環鑒頻實驗電路
 
四、實驗內容
 1.鎖相環路的調整
2.鎖相環路調頻電路的調整
3.鎖相環路鑒頻電路的調整
4.鎖相環調頻發射機與接受機的通信實驗
五、實驗步驟
1.鎖相環路調頻電路的調整
在實驗箱主板上插上鎖相環調頻與測試電路實驗模塊和鎖相環鑒頻實驗電路模塊，接通實驗箱上電源開關，電源指標燈點亮。 根據實驗十調整好鎖相環電路。
2. 鎖相環路調頻電路的調整
    在鎖相環路調整好[連接J1、J2右，J3左，J4]后，即可進行調頻實驗。在鎖相環調頻與測試電路實驗板IN2端接入調制信號[1KHz、2V]，在OUT端可觀測到調頻信號（FM）輸出。
3.鎖相環路鑒頻電路的調整
鎖相環路調頻電路的調整完畢后，將鎖相環調頻與測試電路實驗板產生的調頻信號（FM）由OUT端接入鎖相環路鑒頻電路模塊IN1端[連J2]。當鎖相環路鑒頻電路模塊的鎖相環在FM信號上鎖定時，壓控振蕩器跟蹤這個信號頻率的瞬間，VCO的輸入電壓是來自相位檢測的經濾波的誤差電壓，它相當于解調輸出，其OUT端的輸出應為解調后信號。
4.鎖相環調頻發射機與接受機的通信實驗
將音頻信號由在鎖相環調頻與測試電路實驗板IN端接入，在OUT端得到調頻信號（FM）輸出。該調頻信號（FM）接入鎖相環路鑒頻電路模塊IN端其OUT端的輸出應為解調后信號， 將此信號送人實驗箱音頻放大器即可完成通信實驗，調節實驗箱音頻放大器的音量電位器，可控制音量大小。
3.低頻功率放大器
由于從相環路鑒頻電路TP3/out端輸出的正弦波信號比較微弱，我們可以經過低頻功率放大器來帶動喇叭。
本實驗采用由集成芯片LM386組成的低頻功率放大器 。
4.通話實驗
    將低頻源產生的1K音頻信號接到鎖相環調頻，構成鎖相環調頻發射，產生的調頻信號送到鎖相環鑒頻電路進行鑒頻，輸出的音頻信號送到由揚聲器（LM386）組成的低頻功率放大器放大，經揚聲器產生聲音。
六、實驗報告要求
1.觀察并記錄解調后的波形。
2.畫出鎖相環調頻發射機和鎖相環鑒頻接收機統調的電路示意圖。
3. 總結由本實驗的收獲、體會及對本實驗的建議。