实验十一锁相环调频发射与接收实验
121180166 赵琛
一、实验目的
1. 加深锁相环工作原理和调频波解调原理的理解。
2. 掌握NE564构成的锁相环鉴频电路的原理和调试方法。
3. 锁相环调频发射电路与锁相环鉴频接收电路进行通信实验，加深对通信系统的理解。
二、实验使用仪器
1．NE564锁相和调频实验板
2．100MHz泰克双踪示波器
3. FLUKE万用表
4. 高频信号源
5. 低频信号源
三、实验基本原理与电路
1. 锁相环鉴频电路
用锁相环路可实现调频信号的解调。如果将环路的频带设计得足够宽，则压控振荡器的振荡频率跟随输入信号的频率而变。若压控振荡器的电压-频率变换特性是线性的，则加到压控振荡器的电压，即环路滤波器输出电压的变化规律必定与调制信号的规律相同。故从环路滤波器的输出端，可得到解调信号。用锁相环进行已调频波解调是利用锁相环的跟踪特性，这种电路称调制解调型PLL。锁相鉴频原理框图如图11-1所示
图11-1锁相鉴频原理框图
采用NE564锁相环集成芯片来实现鉴频，由于其内部的压控振荡器转换增益不高，为了获得有效的解调输出信号，要求输入调频信号的频偏尽可能的大一些。
下图11-2是NE564构成调频信号解调的典型电路图。
图11-2 NE564构成调频信号解调的典型电路图
2.实验电路
锁相环鉴频实验电路见图11-3：
图11-3 调频信号解调实验电路图
电路原理：
电容C12和C13是5V的直流电源的去耦电容，NE564的1脚和10脚外接5V 正电源，8脚接地。12脚和13脚之间有一个可变电容，可以微调压控振荡器的中心频率，跳线开关S8可以切换固定电容，决定了载波中心频率的范围。已调频信号从TP1处输入，电容C1是隔直电容，调频信号从6脚输入鉴相器，电阻R1和电容C2是7脚外接的滤波电路。9脚是压控振荡器的输出端，电阻R3是上拉电阻。3脚是鉴相器的另外一个输入端，9脚和3脚相连构成调频解调电路。调频信号可以从9脚输出，在TP4端可以通过示波器观察调频信号。芯片的4，5脚分别外接低通滤波器的滤波电容。TP3是环路低通滤波器的输出端。滑动变阻器W1可以调节芯片2脚的基准电流，从而调整NE564的频率锁定范围。16脚是FSK解调的输出端。在16脚处可以外接示波器观察FSK解调出的TTL电平的数字基带信号。14脚是普通调频信号的解调输出端，在TP3处可以用示波器观察到解调输出的调制信号，电容C14是解调信号输出端外接的积分电容。15脚是NE564内部斯密特触发器的迟滞电压控制端。
四、实验内容
1. 锁相环路的调整。
2. 锁相环路调频电路的调整。
3. 锁相环路鉴频电路的调整。
4. 锁相环调频发射电路与接收电路的通信实验。
五、实验步骤
1. 锁相环路调频电路的调整
在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块和锁相环鉴频实验电路模块，接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。根据实验十调整好锁相环调频电路，产生中心频率为10.7MHz的调频信号输出。
2. 锁相环路鉴频电路的调整
将开关S8的1端合上，微调滑动变阻器W1和可变电容CW，使得在TP4处测得的压控振荡器的振荡频率为10.7M。
锁相环路调频电路的调整完毕后，将锁相环调频与测试电路实验板产生的调频信号（FM）由OUT端接入锁相环路鉴频电路模块TP1端。当锁相环鉴频电路模
块的锁相环在FM信号中心频率上锁定时，压控振荡器将跟踪这个信号的时变频率，VCO的输入电压是来自鉴相器输出经低通滤波后的误差电压，它相当于解调输出，TP2端的输出应为解调后的信号。用示波器双踪观察原始的调制信号和解调信号，并判断两者的波形和频率是否一致。
逐步增加原始调制信号的频率，当调制信号的幅度增加到一定大小时，锁相环鉴频电路将无法正确解调，记录下此时的调制信号幅度。
逐步增加原始调制信号的频率，当调制信号的频率增加到一定大小时，锁相环鉴频电路将无法正确解调，记录下此时的调制信号的频率。
从图中可以看出，被解调波形和FM波形的包络基本一致，说明锁相环能够正确实现调频波的解调功能。
数据记录：
取载波峰峰值为1V，频率10.7MHz
当频率为1kHz时，频偏大约在1.2MHz时失真。
当频偏为600KHz时，频率大约在15KHz时，输出信号幅度小于50mV，认为失真。
数据分析：从数据来看，基本符合NE564的工作状态。
实验感想：
本次实验是我本学期高频实验的最后一个实验，主要验证了锁相环的另一个用途，那就是作为鉴频器。通过本次实验，我对于锁相环工作原理和调频博解调原理有了更深的认识。最后也感谢姜乃卓老师本学期以来辛勤的指导，使我受益万分！
综合课程设计 频率合成器的设计与仿真
前言 现代通信系统中，为确保通信的稳定与可靠，对通信设备的频率准确率和稳定度提出了极高的要求. 随着电子技术的发展，要求信号的频率越来越准确和越来越稳定，一般的振荡器已不能满足系统设计的要求。晶体振荡器的高准确度和高稳定度早已被人们认识，成为各种电子系统的必选部件。但是晶体振荡器的频率变化范围很小，其频率值不高，很难满足通信、雷达、测控、仪器仪表等电子系统的需求，在这些应用领域，往往需要在一个频率范围内提供一系列高准确度和高稳定度的频率源，这就需要应用频率合成技术来满足这一需求。 本次实验利用SystemView实现通信系统中锁相频率合成器的仿真，并对结果进行了分析。 一、频率合成器简介 频率合成是指以一个或少量的高准确度和高稳定度的标准频率作为参考频率，由此导出多个或大量的输出频率，这些输出频率的准确度与稳定度与参考频率是一致的。用来产生这些频率的部件就成为频率合成器或频率综合器。频率合成器通过一个或多个标准频率产生大量的输出频率，它是通过对标准频率在频域进行加、减、乘、除来实现的，可以用混频、倍频和分频等电路来实现。其主要技术指标包括频率范围、频率间隔、准确度、频率稳定度、频率纯度以及体积、重量、功能和成本。 频率合成器的合成方法有直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接模拟合成法利用倍频、分频、混频及滤波，从单一或几个参数频率中产生多个所需的频率。该方法频率转换时间快(小于100ns)，但是体积大、功耗大，成本高，目前已基本不被采用。锁相频率合成器通过锁相环完成频率的加、减、乘、除运算，其结构是一种闭环系统。其主要优势在于结构简化、便于集成，且频率纯度高，目前广泛应用于各种电子系统。直接式频率合成器中所固有的那些缺点，在锁相频率合成器中大大减少。 本次实验设计的是锁相频率合成器。
实验十一锁相环调频发射与接收实验 121180166 赵琛 一、实验目的 1. 加深锁相环工作原理和调频波解调原理的理解。 2. 掌握NE564构成的锁相环鉴频电路的原理和调试方法。 3. 锁相环调频发射电路与锁相环鉴频接收电路进行通信实验，加深对通信系统的理解。 二、实验使用仪器 1．NE564锁相和调频实验板 2．100MHz泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 低频信号源 三、实验基本原理与电路 1. 锁相环鉴频电路 用锁相环路可实现调频信号的解调。如果将环路的频带设计得足够宽，则压控振荡器的振荡频率跟随输入信号的频率而变。若压控振荡器的电压-频率变换特性是线性的，则加到压控振荡器的电压，即环路滤波器输出电压的变化规律必定与调制信号的规律相同。故从环路滤波器的输出端，可得到解调信号。用锁相环进行已调频波解调是利用锁相环的跟踪特性，这种电路称调制解调型PLL。锁相鉴频原理框图如图11-1所示 图11-1锁相鉴频原理框图
采用NE564锁相环集成芯片来实现鉴频，由于其内部的压控振荡器转换增益不高，为了获得有效的解调输出信号，要求输入调频信号的频偏尽可能的大一些。 下图11-2是NE564构成调频信号解调的典型电路图。 图11-2 NE564构成调频信号解调的典型电路图 2.实验电路 锁相环鉴频实验电路见图11-3： 图11-3 调频信号解调实验电路图
电路原理： 电容C12和C13是5V的直流电源的去耦电容，NE564的1脚和10脚外接5V 正电源，8脚接地。12脚和13脚之间有一个可变电容，可以微调压控振荡器的中心频率，跳线开关S8可以切换固定电容，决定了载波中心频率的范围。已调频信号从TP1处输入，电容C1是隔直电容，调频信号从6脚输入鉴相器，电阻R1和电容C2是7脚外接的滤波电路。9脚是压控振荡器的输出端，电阻R3是上拉电阻。3脚是鉴相器的另外一个输入端，9脚和3脚相连构成调频解调电路。调频信号可以从9脚输出，在TP4端可以通过示波器观察调频信号。芯片的4，5脚分别外接低通滤波器的滤波电容。TP3是环路低通滤波器的输出端。滑动变阻器W1可以调节芯片2脚的基准电流，从而调整NE564的频率锁定范围。16脚是FSK解调的输出端。在16脚处可以外接示波器观察FSK解调出的TTL电平的数字基带信号。14脚是普通调频信号的解调输出端，在TP3处可以用示波器观察到解调输出的调制信号，电容C14是解调信号输出端外接的积分电容。15脚是NE564内部斯密特触发器的迟滞电压控制端。 四、实验内容 1. 锁相环路的调整。 2. 锁相环路调频电路的调整。 3. 锁相环路鉴频电路的调整。 4. 锁相环调频发射电路与接收电路的通信实验。 五、实验步骤 1. 锁相环路调频电路的调整 在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块和锁相环鉴频实验电路模块，接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。根据实验十调整好锁相环调频电路，产生中心频率为10.7MHz的调频信号输出。 2. 锁相环路鉴频电路的调整 将开关S8的1端合上，微调滑动变阻器W1和可变电容CW，使得在TP4处测得的压控振荡器的振荡频率为10.7M。 锁相环路调频电路的调整完毕后，将锁相环调频与测试电路实验板产生的调频信号（FM）由OUT端接入锁相环路鉴频电路模块TP1端。当锁相环鉴频电路模
惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY 高频电子线路课程设计 设计题目调频发射机 系别 专业 班级 姓名 学号
一、设计题目:调频发射机的设计 二、设计的技术指标与要求: 1工作电压：Vcc =+12V ； (天线)负载电阻：R L =51欧； 3发射功率：Po ≥500mW ； 4工作中心频率：f 0=5MHz ； 5最大频偏：kHz f m 10=?； 6总效率：%50≥A η； 7频率稳定度：小时/10/4 00 -≤?f f ； 8调制灵敏度S F ≥30KH Z /V ； 三、设计目的: 设计一个采用直接调频方式实现的工作电压为12V 、输出功率在500mW 以上、工作频率为5MHz 的无线调频发射机，可用于语音信号的无线传输、对讲机中的发射电路等。 四、设计框图与分析: （一）总设计方框图 与调幅电路相比,调幅系统由于高频振荡输出振幅不变, 因而具有较强的抗干扰能力与效率.所以在无线通信、广播电视、遥控测量等方面有广泛的应用。 （二）实用发射电路方框图 ( 实际功率激励输入功率为 1.56mW) 变容二极管直接调频电路 调制信号 调频信号 载波信号 图3-1 变容二极管直接调频电路组成方框图
拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下，应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减少级间的相互感应、干扰和自激。 由于本题要求的发射功率P o 不大，工作中心频率f 0也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，整机电路可以设计得简单些，设组成框图如图3-2所示，各组成部分的作用是： (1)LC 调频振荡器：产生频率f 0=5MHz 的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏kHz f m 10=?，整个发射机的频率稳定度由该级决定。 (2)缓冲隔离级：将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。 (3)功率激励级：为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。 (4)末级功放 将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。若整机效率要求不高如%50≥A η而对波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。但是本题要求 %50≥A η，故选用丙类功率放大器较好。 五、设计原理图: 1 考虑到频率稳定度的因素，调频电路采用克拉泼振荡器和变容二极管直接调频电路。电路的工作原理是：利用调制信号控制变容二极
目录 1. 内容摘 要 ........................................................................................................................................... .. (2) 2. 设计目 的 ........................................................................................................................................... .. (2) 2.1掌握调频发射机接收机,整机组成原理,建立调频系统概 念 . ....................................... 2 2.2 掌握系统联调的方法,培养解决实际问题的能 力 (2) 3. 设计内 容 ........................................................................................................................................... .. (3) 3.1完成调频发射机整机联 调 . ........................................................................................................... 3 3.2完成调频接收机整机联调 . ........................................................................................................... 3 3.3进行调频发送与接收系统联 调 . (3) 4 .设计原 理 ........................................................................................................................................... .. (3) 4.1 FM发射机试 验 ................................................................................................................................ 3 4.2 FM接收机调 试 ................................................................................................................................ 6 4.3
锁相环（PLL）频率合成调谐器 调谐器俗称高频头，是对接收来的高频电视信号进行放大（选频放大）并通过内部的变频器把所接收到的各频道电视信号，变为一固定频率的图像中频（38MHz）和伴音中频以利于后续电路（声表面滤波器、中放等）对信号进行处理。 调谐器（高频头）原理： 高频放大：把接收来的高频电视信号进行选频放大。 本机振荡器：产生始终高于高频电视信号图像载频38MHz的等幅载波，送往混频器。 混频器：把高频放大器送来的电视信号和本机振荡器送来的本振等幅波，进行混频产生38MHz的差拍信号（即所接收的中频电视信号）输出送往预中放及声表面滤波器。 结论：简单的说：只要改变本机振荡器的频率即可达到选台的目的） 一、电压合成调谐器：早期彩色电视接收机大部分均采用电压合成高频调谐器，其调谐器的选台及波段切换均由CPU输出的控制电压来实现（L、H、U波段切换电压及调谐选台电压），其中调谐选台电压用来控制选频回路和本振回路的谐振频率，调谐选台电压的任何变化都将导致本机振荡器频率偏移，选台不准确、频偏、频漂。为了保证本机振荡器频率频率稳定，必须加上AFT系统。由于AFT系统中中放限幅调谐回路和移相网络一般由LC谐振回路构成，这个谐振回路是不稳定的，这就造成了高频调谐器本机振荡器频率不稳，也极易造成频偏、频漂。
二、频率合成调谐器 1、频率合成的基本含义：是指用若干个单一频率的正弦波合成多个新的频率分量的方法（频率合成调谐器的本振频率是由晶振分频合成的）。 频率合成的方法有很多种。下图为混频式频率合成器方框图 以上图中除了三个基频外还有其“和频”及“差频”输出（还有各个频率的高次谐波输出）。 输出信号的频率稳定性由基准信号频率稳定性决定，而且输出信号频率误差等于各基准信号误差之和，因此要想减少误差除了要提高基准信号稳定度之外还应减少基准信号的个数。 2、锁相环频率合成器： 其方框图类似于彩色电视接收机中的副载波恢复电路，只是在输入回路插入了一个基准信号分频器（代替色同步信号输入）而在反馈支路插入一个可编程分频器（代替900移相）。当环路锁定时存在如下关系： ∵ fk=f0 / K 式中：fvco为压控振荡器输出信号频率。 fn=fvco / N f0 为晶振基准频率。 fk=fn K为分频系数。 ∴ fvco=N?fo / K N为可变分频器的分频系数（分频比） 彩色电视机幅载波恢复电路
摘要 频率调制又称调频，它是使高频载波信号的频率按调制信号振幅的规律变化，即使瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系，而振幅保持基本恒定的一种调制方式。调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。本文主要讨论了调频发射机的原理实现方式并设计了电路图，将调频发射机的电路分为了振荡器、调制器、混频电路、倍频电路和功率放大器几部分，分别讨论它们的原理及其特性。 关键字：调频振荡器混频倍频功放
一、前言 调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。调频电台的频带通常大约是200～250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。 调频发射机作为一种简单的通信工具，它首先将音频信号和高频载波调制为调频波,使高频载波的频率随音频信号发生变化,再对所产生的高频信号进行混频，倍频，功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,发送出去的装置。本文主要讨论了调频发射机的原理实现方式并设计了电路图，将调频发射机的电路分为了载波振荡器、调制器、混频电路、倍频电路和功率放大器等部分组成，分别讨论它们的原理及其特性。 通过调频发射机电路的设计，使得建立无线电发射收机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射的各个单元电路：包括晶体振荡电路、变容二极管调频电路、二极管单平衡混频电路、三极管倍频电路、丙类谐振功率放大电路设计、元器件选择。发射机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解调频发射机电路，又可以提高对于Multisim的应用能力和运用书本知识的能力。
锁相电路（PLL）及其应用 自动相位控制（APC）电路，也称为锁相环路（PLL），它能使受控振荡器的频率和相位均与输入参考信号保持同步，称为相位锁定，简称锁相。它是一个以相位误差为控制对象的反馈控制系统，是将参考信号与受控振荡器输出信号之间的相位进行比较，产生相位误差电压来调整受控振荡器输出信号的相位，从而使受控振荡器输出频率与参考信号频率相一致。在两者频率相同而相位并不完全相同的情况下，两个信号之间的相位差能稳定在一个很小的围。 目前，锁相环路在滤波、频率综合、调制与解调、信号检测等许多技术领域获得了广泛的应用，在模拟与数字通信系统中已成为不可缺少的基本部件。 一、锁相环路的基本工作原理 1．锁相环路的基本组成 锁相环路主要由鉴频器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分所组成，其基本组成框图如图3-5-16所示。 图1 锁相环路的基本组成框图 将图3-5-16的锁相环路与图1的自动频率控制（AFC）电路相比较，可以看出两种反馈控制的结构基本相似，它们都有低通滤波器和压控振荡器，而两者之间不同之处在于：在AFC环路中，用鉴频器作为比较部件，直接利用参考信号的频率与输出信号频率的频率误差获取控制电压实现控制。因此，AFC系统中必定存在频率差值，没有频率差值就失去了控制信号。所以AFC系统是一个有频差系统，剩余频差的大小取决于AFC系统的性能。 在锁相环路（PLL）系统中，用鉴相器作为比较部件，用输出信号与基准信号两者的相位进行比较。当两者的频率相同、相位不同时，鉴相器将输出误差信号，经环路滤波器输出
控制信号去控制VCO ，使其输出信号的频率与参考信号一致，而相位则相差一个预定值。因此，锁相环路是一个无频差系统，能使VCO 的频率与基准频率完全相等，但二者间存在恒定相位差（稳态相位差），此稳态相位差经鉴相器转变为直流误差信号，通过低通滤波器去控制VCO ，使0f 与r f 同步。 2．锁相环路的捕捉与跟踪过程 当锁相环路刚开始工作时，其起始时一般都处于失锁状态，由于输入到鉴相器的二路信号之间存在着相位差，鉴相器将输出误差电压来改变压控振荡器的振荡频率，使之与基准信号相一致。锁相环由失锁到锁定的过程，人们称为捕捉过程。系统能捕捉的最大频率围或最大固有频带称为捕捉带或捕捉围。 当锁相环路锁定后，由于某些原因引起输入信号或压控振荡器频率发生变化，环路可以通过自身的反馈迅速进行调节。结果是VCO 的输出频率、相位又被锁定在基准信号参数上，从而又维持了环路的锁定。这个过程人们称为环路的跟踪过程。系统能保持跟踪的最大频率围或最大固有频带称为同步带或同步围，或称锁定围。 捕捉过程与跟踪过程是锁相环路的两种不同的自动调节过程。 由此可见，自动频率控制（AFC ）电路，在锁定状态下，存在着固定频差。而锁相环路控制（PLL ）电路，在锁定状态下，则存在着固定相位差。虽然锁相环存在着相位差，但它和基准信号之间不存在频差，即输出频率等于输入频率．这也表明，通过锁相环来进行频率控制，可以实现无误差的频率跟踪．其效果远远优于自动频率控制电路． 3．锁相环路的基本部件 1）鉴相器（PD —Phase Detector ） 鉴相器是锁相环路中的一个关键单元电路，它负责将两路输入信号进行相位比较，将比较结果从输出端送出。 鉴相器的电路类型很多，最常用的有以下三种电路． （1）模拟乘法器鉴相器，这种鉴相器常常用于鉴相器的两路输入信号均为正弦波的锁相环电路中。 （2）异或门鉴相器，这种鉴相器适合两路输入信号均为方波信号的锁相环电路中，所以异或门鉴相器常常应用于数字电路锁相环路中。 （3）边沿触发型数字鉴相器，这种鉴相器也属于数字电路型鉴相器，对输入信号要求不严，可以是方波，也可以是矩形脉冲波．这种电路常用于高频数字锁相环路中。 图2 是异或门鉴相器的鉴相波形与鉴相特性曲线。
高频实验报告 2014年11 月
实验一、调幅发射系统实验 一、实验目的与内容： 通过实验了解与掌握调幅发射系统，了解与掌握LC三点式振荡器电路、三极管幅度调制电路、高频谐振功率放大电路。 下图为实验中的调幅发射系统结构图： 二、实验原理： 1、LC三点式振荡器电路： LC三点式振荡器由放大器加LC振荡回路构成，反馈电压取自振荡回路中的元件，与晶体管发射极相连的两个回路元件，其电抗性质必须相同，不与晶体管发射极相连的两个回路元件，其电抗性质相反。对于上图LC三点式振荡电路，由5BG1组成的振荡电路，和由5BG2组成的放大电路构成。5D2是一个变容管，5K1是控制端，控制反馈系数的大小。V5-1为示波器测试点，接入扫频器观察波形。通过以三极管5BG1为中心所构成的电感三点式LC振荡电路产生所需的30MHz高频信号，再经下一级晶体三极管5BG2进行放大处理后输出至后面的电路中以进行工作。 2、三极管幅度调制电路： 本振 功率 放大 调幅 信源
图T5-4为三极管基极幅度调制电路（幅度调制电路），能使高频载波信号的幅度随调制信号的规律而变化的电路。调幅电路有多种形式，根据调制信号接入调制调制器电路位置的不同，调幅电路可以划分为基极调幅电路、集电极调幅电路和发射极调幅电路。原理：输入30MHz的高频信号和1KHz的调制信号分别经隔直电容7C9，7C8加于三极管的基极经幅度调制电路调幅后，得到所需的30MHz 的已调幅信号并输出至下一级电路中。 3、高频谐振功率放大电路：
高频谐振功率放大电路，多用于发射机的末级电路，是发射机的重要组成部分。可分为甲类谐振功率放大器、乙类谐振功率放大器、丙类谐振功率放大器等几种常用类型。上图中输入信号为经上一级晶体三极管调幅后的30MHZ调幅信号，分别通过两级三极管6BG1和6BG2进行放大后得到所需的放大信号。 4、调幅发射系统： 原理简要分析：信源产生信号经放大电路放大后输出并送至调制器；本振1产生一个固定频率的中频信号，输出也送至调制器；调制器输出是已调制中频信号，该信号经滤波后与本振2信号混频；混频器输出信号经带通或低通滤波器滤波，功放级将载频信号的功率放大到所需发射功率后通过天线进行发射。 三、实验方法与步骤： 1、LC三点式振荡器电路： a.调节静态工作点：调节5W2使5BG1管射极电流即流经5R8的电流约为3mA。 b.调节5C4使输出稳定成正弦波且最大不失真。 c.从V5-1观测到频率约为28MHz的正弦波。 2、三极管幅度调制电路： a.调节静态工作点；将7K1打开高频信号源输入端并接入30MHZ 100mVpp ，用示波 器测试V7-2, 调节7C10直至使示波器波形最大且不失真; b.从7K1输入30MHZ 100mVpp的高频载波。 c.从7K2接1KHZ的调制信号。 d.测数据并记录。 3、高频谐振功率放大电路： a.将电流表打到200mA档串入电路，信源输入处输入30MHZ 400mVpp单载波。 b.在信号源处将幅度调到300mV，每次增加100mV，观察电流表示数，当电流突变到 20mA以上时（小于等于60mA），可以调节波形。 c.将6K1打到50Ω档，调节6C5，用示波器观测V6-2的波形，使之达到最大不失真。 d.调节6C13，使V6-3处示波器中的波形输出最大且不失真。 4、调幅发射系统： 连接各个电路板前检查每部分的输出无误，然后逐次连接，需要注意的是I＜60mA.四、测试指标与测试波形： 1．LC三点式振荡器电路： 1.1、振荡器反馈系数k fu对振荡器幅值U L的影响关系： 表1-1：测试条件：V1 = +12V、Ic1≈3mA、f0≈28MHz k fu = 0.1—0.5
锁相频率合成器的设计 引言： 锁相频率合成器是基于锁相环路的同步原理，有一个高准确度、高稳定度的参考晶体振荡器，合成出许多离散频率。即将某一基准频率经过锁相环的作用产生需要的频率。 一． 设计任务和技术指标 1. 工作频率范围：300kHz —700kHz 2. 电源电压：Vcc=5V 3. 通过原理图确定电路，并画出电路图 4. 计算元件参数选取电路元件（R1，R2，C1及环路滤波器的配置） 5. 组装连接电路，并测试选取元件的正确性 6. 调试并测量电路相关参数（测量相关频率点，输出波形，频率转换时间t c ） 7. 总结并撰写实验报告 二． 设计方案 原理框图如下： 由上图可知，晶体振荡器的频率f i 经过M 固定分频后得步进参考频率f REF ，将f REF 信号作为鉴相器的基准与N 分频器的输出进行比较，鉴相器的输出U d 正比于两路输入信号的相位差，U d 经环路滤波得到一个平均电压U c ，U c 控制VCO 频率f 0的变化，使鉴相器的两路输入信号相位差不断减小，直到鉴相器的输出为零或某一直流电平。锁定后的频率为f i /M=f 0/N=f REF 即f 0=(N/M)f i =Nf REF 。当预置分频数N 变化时，输出信号频率f 0随着发生变化。 三． 电路原理与设计 （一） 晶体振荡器的设计 用2.5M 晶体和非门组成2.5MHz 振荡器。如下图所示： （二） M 分频电路
分频器选用74LS163，M=100 （三）锁相环的设计 CD4046压控振荡电路图如下： 数字锁相环CD4046有两个鉴相器、一个VCO、一个源极跟随器（本实验未用）和一个齐纳二极管组成。鉴相器有两个共用的输入端PCA IN和PCB IN，输入端PCA IN既可以与大信号直接匹配，又可间接与小信号相接。
用锁相环路设计FM调制解调器 一、基于锁相环的调频调制原理 FM调制原理图（PLL调制器） 根据环路的线性相位模型，可以导出在调制信号U f(t)作用下，环路的输出相位（以下均用它的拉普拉斯变换表示）：﹒ =He（s）﹒（1/s）﹒K0﹒UF(s) VCO输出频率相对于自由振荡频率ω0的频偏即为sθ2(s)。有以上式得 Sθ2(s)= He（s）﹒K0 ﹒UF(s) 由于K0是常数，He（s）具有高通特性，可见只要在He（s）的带通之内，输出频偏与调制信号的幅度成正比，这样就产生了FM信号。由以上说明可知，完成FM依赖于锁相环路的误差传递函数He（s），必须使调制频率Ω在频率特性He（jΩ）的通带之内才行。因为He （jΩ）具有高通特性，所以图方案在调制频率Ω很低，进入He（j Ω）的阻带之后，调制频偏是很小的。 二，simulink仿真框图（FM调制）为：
各元器件参数如下： 环路滤波器的参数为： 电压控制振荡器的参数为：
调制信号的参数为： 输出波形图为：
三,基于锁相环的调频解调原理 调制跟踪的锁相环路本身就是一个FM解调器，从压控振荡器输入端得到解调输出。 发射机部分用PLL集成电路构成，VCO作为FM调制器，PD用一个相乘器，这里用作缓冲发大，只要在另一端加一固定偏置电压即可。接收机是一通用的线性PLL电路。利用PLL良好的调制跟踪特性，使PLL跟踪输入FM信号的瞬时相位的变化，从而从VCO控制端获得解调输出。 四，simulink仿真框图为：
各元器件参数如下： 环路滤波器的参数为： 电压控制振荡器的参数为： 调制信号的参数为：
等级: 课程设计 课程名称高频电子线路 课题名称小功率调频发射机 专业电子信息工程 班级 学号 姓名 指导老师浣喜民 2016年6月24日
课程设计任务书 课程名称高频电子线路题目小功率调频发射机设计 学生姓名专业班级学号 指导老师浣喜明课题审批下达日期 2016年06月07日 一、设计内容 设计一小功率调频发射机。主要技术指标： 发射功率Pa=3W；负载电阻（天线）RL=75Ω； 中心工作频率fo=88MHZ；调制信号幅度VΩm=10mV； 最大频偏Δfm=75KHZ；总效率η>70%。 二、设计要求 1、给出具体设计思路和整体设计框图； 2、绘制各单元电路电路图，并计算和选择各器件参数； 3、绘制总电路原理图； 4、编写课程设计说明书； 5、课程设计说明书和所有图纸要求用计算机打印(A4纸)。 三、进度安排 第1天：下达设计任务书，介绍课题内容与要求； 第2、3天：查找资料，确定系统组成； 第4～7天：单元电路分析、设计； 第8～9天：课程设计说明书撰写； 第10天：整理资料，答辩。（共两周）。 四、参考文献 1、《高频电子线路》，张肃文主编.，高等教育出版社.。 2、《电子技术基础实验》陈大钦主编,高等教育出版社出版 3、《高频电子线路实验与课程设计》,杨翠娥主编,哈尔滨工程大学出版社出版 4、《通信电路》沈伟慈主编,西安电子科技大学出版社出版 6、《电子线路设计·实验·测试》谢自美主编, 华中理工大学出版社 五、说明书基本格式 1）课程设计封面； 2）设计任务书； 3）目录； 4）设计思路，系统基本原理和框图； 5）单元电路设计分析； 6）设计总结； 7）附录； 8）参考文献； 9）电路原理图； 10）评分表
全数字锁相环原理及应用 2011年11月18日 摘要：锁相环是一种相位负反馈系统，它能够有效跟踪输入信号的相位。随着数字集成电路的发展，全数字锁相环也得到了飞速的发展。由于锁相精度和锁定时间这组矛盾的存在使得传统的全数字锁相环很难在保证锁定时间的情况下保证锁定精度。鉴于此，本文对一些新结构的全数字锁相环展开研究，并用VHDL语言编程，利用FPGA仿真。 为解决软件无线电应用扩展到射频，即射频模块软件可配置的问题和CMOS工艺中由于电压裕度低、数字开关噪声大等因素,将射频和数字电路集成在一个系统中设计难度大的问题，本文尝试提出数字射频的新思路。全数字锁相环是数字射频中最重要的模块之一，它不仅是发射机实现软件可配置通用调制器的基础，还是为接收机提供宽调频范围本振信号的基础。本文针对数字射频中的数字锁相环的系统特性以及其各重要模块进行了研究。 关键词：全数字锁相环；锁定时间；锁定精度；PID控制；自动变模控制；数控振荡器；时间数字转换器；数字环路滤波器；FPGA； Principle and Application of all-digital phase-locked loop Abstract: Phase-Locked Loop is a negative feedback system that can effectively track the input signal’s phase. With the development of digital integrated circuits, all-digital phase-locked loop has also been rapidly developed. Because of the contradiction between the existence of phase-locked precision and phase-locked time, it makes the traditional all-digital phase-locked loop difficult to ensure the lock time meanwhile as well as phase-locked precision. So some new structures of all-digital phase-locked loop are analyzed in this paper and programmed in VHDL language with simulation under FPGA. In order to extend the application from radio to RF, which including RF modules software configurable problems and the difficulty to integrate RF and digital circuit in one system due to some factors contain the low voltage and large noise of the digital switches etc. This paper will try to put out a new thought for digital RF. All-digital phase-locked loop is one of the most important modules in digital RF. It is not only the foundation of transmitter which can be realized by software configurable general modulator, but also the foundation of receiver which can be provided wide range of local vibration signal. This paper particularly makes a study of the system character of tall-digital phase-locked loop and its vital modules. Keywords: ADPLL; Locked time; Locked precision; PID control; Auto modulus control; DCO;TDC; Digital Loop Filter; 1. 引言 锁相环路是一种反馈控制电路,锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop，简称PLL。目前锁相环在通信、信号处理、调制解调、时钟同步、频率综合和自动化控制等领域应用极为广泛，已经成为各种电子设备中不可缺少的基本部件。随着电子技术向数字化方向发展，需要采用数字方式实现信号的锁相处理。因此，对全数字锁相环的研究和应用得到了越来越多的关注。虽然锁相环(PLL)技术已经有了半个多世纪的发展，但是其应用领域也在不断扩大，随着高新科技的发展，使得它的性能需要不断地改进和提高，因此，锁相环的设计与分析也成立集成电路设计者的热点。设计者们也不断提出了新的锁相环结构[1-3]，以适应不同场合的需求。
射频发射与接收机实验 一、实验目的 1、学习掌握频谱仪的使用。 2、了解发射机、接收机的基本知识。 3、了解发射机、接收机的基本组成及其结构。 4、利用频谱仪测量发射机、接收机的主要技术指标；培养系统实验和测试技能 二、实验设备 GSP-810频谱分析仪1台 GRF-3100射频电路实验系统1套 函数信号发生器1台 示波器1台 二、实验原理 射频通信设备一般包括收发信机、天线设备、输入输出设备（如话筒、耳机等）、供电设备（如稳压电源、电池）等。其中发送机将电信号变换为足够强度的高频电振荡，发送天线则将高频电振荡变换为电磁波，向传输媒质辐射。接收机则是接收发送装置发送的高频调制信号，将其还原为消息或基带信号，完成通信功能。收信机与发信机在体制上（如频段划分、调制解调方式等）是相同的。在某些情况下，也允许收发信机存在着不相对应的差异。下面分别介绍发射机和接收机。 2.1、发射机的工作原理 射频发射机是无线系统的重要子系统，无论是话音、图像还是数据信号，要利用电磁波传送到远端，都必须使用发射机产生的信号，然后经调制放放大送到天线。发射机将电信号变换为足够强度的高频电振荡,天线则将高频电振荡变换为电磁波,向传输媒质辐射。 2.1.1、发射机的基本结构 要发射的低频信号与射频信号的调制方式有三种可能形式： 1）直接产生发射机输出的微波信号频率，再调制待发射信号。在雷达系统中常用脉冲调制
微波信号的幅度，即幅度键控。调制电路就是PIN开关。调制后信号经功放、滤波输出到天线。 2）将待发射的低频信号调制到发射中频（如70MHz）上，与发射本振混频得到发射机输出频率，再经功放、滤波输出到天线。图像通信中，一般先将图像信号先做基带处理（6.5MHz），再进行调制。 3）待发射的低频信号调制到发射中频（如70MHz）上，经过多次倍频得到发射机频率，然后再经过功放、滤波输出到天线。近代通信中常用此方案。 本系统中射频发射机模块主要由音频处理电路、PLL、前置放大器、功率放大器及天线组成，它的模块方框图如图1-1所示。其功能是将所要发送的信息（又称基带信号）经过调制后，将频谱搬移到射频上，再经过高频放大，达到额定功率之后，馈送到天线，发送到空间去。每一模块的具体原理在此就不一一赘述。 图1-1 发射机框图 2.1.2、发射机的重要参数 1）频率或频率范围：用来考查振荡器的频率及相关指标、温度频率稳定度、时间频率稳定性、频率负载牵引变化、压控调谐范围等，相关单位为MHz、GHz、ppm、MHz/V等。 2）功率：与功率有关的最大输出功率、频带功率波动范围、功率可调范围、功率的时间和温度稳定性，相关单位为mW、dBm、W、dBW等。 3）效率：供电电源到输出功率的转换效率。这一参数对于电池供电系统尤为重要。 4）噪声：包括调幅、调频和调相噪声，不必要的调制噪声将会影响系统的通信质量。 5）谐波抑制：工作频率的高次谐波输出功率大小。通过对二次、三次谐波抑制提出要求。 基波与谐波的功率比为谐波抑制指标。工程实际中，基本与谐波两个功率dBm的差为dBc。6）杂波抑制：除基波与谐波外的任何信号与基波信号的大小比较。直接振荡源的杂波就是本地噪声，频率合成器的杂波除本底噪声外，还有可能是参考频率及其谐波。 2.2、接收机的工作原理
基本组成和锁相环电路 1、频率合成器电路 频率合成器组成： 频率合成器电路为本机收发电路的频率源，产生接收第一本机信号源和发射电路的发射 信号源，发射信号源主要由锁相环和VCO 电路直接产生。如图3-4 所示。 在现在的移动通信终端中，用于射频前端上下变频的本振源（LO ），在射频电路中起着非常 重要的作用。本振源通常是由锁相环电路（Phase-Locked Loop ）来实现。 2.锁相环： 它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域 3.锁相环基本原理： 锁相环包含三个主要的部分:⑴鉴相器(或相位比较器,记为PD 或 PC):是完成相位比较的单元, 用来比较输入信号和基准信号的之间的相位.它的输出电压正比于两个输入信号之相位差.⑵低通滤波器(LPF): 是个线性电路,其作用是滤除鉴相器输出电压中的高频分量,起平滑滤波的 作用 .通常由电阻、电容或电感等组成，有时也包含运算放大器。⑶压控振荡器（VCO ）：振
荡频率受控制电压控制的振荡器，而振荡频率与控制电压之间成线性关系。在PLL 中，压控振荡器实际上是把控制电压转换为相位。 1、压控振荡器的输出经过采集并分频； 2、和基准信号同时输入鉴相器； 3、鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压； 4、控制 VCO ，使它的频率改变； 5、这样经过一个很短的时间，VCO的输出就会稳定于某一期望值。 锁相环电路是一种相位负反馈系统。一个完整的锁相环电路是由晶振、鉴相器、R 分频器、N 分频器、压控振荡器（VCO ）、低通滤波器（LFP）构成，并留有数据控制接口。 锁相环电路的工作原理是：在控制接口对R 分频器和N 分频器完成参数配置后。晶振产生 的参考频率（ Fref）经 R 分频后输入到鉴相器，同时VCO 的输出频率（ Fout）也经 N 分频后输入到鉴相器，鉴相器对这两个信号进行相位比较，将比较的相位差以电压或电流的方式 输出，并通过 LFP 滤波，加到 VCO 的调制端，从而控制 VCO 的输出频率，使鉴相器两输入端的 输入频率相等。 锁相环电路的计算公式见公式: Fout=(N/R)Fref 由公式可见，只要合理设置数值N 和 R，就可以通过锁相环电路产生所需要的高频信号。 4.锁相环芯片 锁相环的基准频率为13MHz ，通过内部固定数字频率分频器生成5KHz 或 6.25KHz 的参考频率。 VCO 振荡频率通过IC1 内部的可编程分频器分频后，与基准频率进行相位比较，产 生误差控制信号，去控制VCO，改变VCO的振荡频率，从而使VCO输出的频率满足要求。如图 3-5 所示。 N=F VCO /F R N：分频次数 F VCO： VCO 振荡频率
用Multisim设计调频发射机 目录 摘要 一．设计要求 (2) 二．设计的作用、目的 (3) 三.设计的具体实现 (3) 1.系统概述 (3) 2.单元电路设计、仿真与分析 (4) 2.1振荡级 (4) 2.1.1调频波的产生....... 错误!未定义书签。 2.1.2振荡电路的选择 2.1.3 参数的计算 2.2缓冲级 (6) 2.2.1 元器件的选择及参数的确定错误!未定义书签。 2.3 功率输出级 (10) 2.3.1 元器件的选择和参数的确定错误!未定义书签。 2.4调频发射机总原理电路图 (10) 三 四.Multisim的相关介绍 五.心得体会及建议 (12) 六．附录 (12) 七.参考文献 (14)
调频发射机的设计报告 摘要 随着科技的发展和人民生活水平的提高，调频发射机也在快速发展，并且在生活中得到广泛应用，它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。在生活中，人们通过无线电发射机可以把需要传播出的信息发射出去，接收者可以通过特制的接收机接受信息，最普通的模式是：广播电台通过无线电发射机发射出广播，收听者通过收音机即可接收到电台广播。 本设计为一简单功能的调频发射机，通过该发射机可以把声音转换为无线电信号发射出去，该信号频率可调，通过普通收音机接收，只要在频率适合时即可收到发射器发送出的无线电信号，并通过扬声器转换出声音。通过这次实验我们可以更好地巩固和加深对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一步理解。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。 一．设计要求 设计一个调频发射机，通过该发射机可以把声音转换为无线电信号发射出去，该信号频率可调，通过普通收音机接收，只要在频率适合时即可收到发射机发送出的无线电信号。 （1）.确定电路形式，选择各级电路的静态工作点； （2）.输入信号能够通过电路进行稳定，调频等； （3）.输出为足够大的高频功率，使其能够发射； （4）.根据上述要求选定设计方案，画出该系统的系统框图，写出详细的设计过程并利用Multisim软件画出一套完整的设计电路图； （5）.列出所有的元件清单并写出参考书目。
四川师范大学本科毕业设计 基于数字式锁相环频率合成器的设计与实现 学生姓名 院系名称 专业名称 班级级班 学号 指导教师 完成时间年月日
基于数字式锁相环频率合成器的设计与实现 电子信息工程专业 学生姓名指导老师 摘要随着通信信息技术的快速发展，信号产生的方式多种多样，然而数字式锁相环频率合成器在信号产生技术中扮演了越来越重要的作用，数字式锁相环频率合成器在频率频率稳定度和频谱纯度上，频率输出个数上有着巨大的优势，是其他器件所不能代替的！因此在军用和民用雷达领域，各种导航器以及通信领域广泛运用！ 基于此，本人设计了一个由晶体振荡器和分频器，锁相环路（鉴相器，低通滤波器，压控振荡器）组成的数字式锁相环频率合成器，晶体振荡器的作用是产生一个固定的频率，然后通过分频器得到一个基准频率，锁相环路对基准频率进行频率合成，到最后，合成后的频率经过放大器，使不同的频率的幅度稳定在一定的范围内，这样的话不会是信号不会随着输出频率的变化而减少！ 数字式锁相环频率合成器是开环系统的，频率转换时间很短，分辨率也较高，结构相对简单，成本也不高，输出的频率在稳定度和精准度上也有很大的优势。但是，由于毕业在即时间紧张，本人经验有些不足，希望老师和同学们帮助与指导。 关键词：锁相环频率合成晶体振荡器分频器锁相环路
The Design and Implementation of Digital Pll Frequency S ynthesizer Abstract With the rapid development of communication technology, signal way is varied, but in signal digital phase locked loop frequency synthesizer technology plays an increasingly important role, digital phase locked loop frequency synthesizer on the frequency stability and frequency spectrum purity, frequency output factor has a huge advantage, is cannot replace by other device! So in the field of military and civilian radar, navigator, and widely used communication field. Based on this, I designed a by the crystal oscillator and a frequency divider, phase locked loop (phase discriminator, low-pass filter, a voltage controlled oscillator) consisting of digital phase locked loop frequency synthesizer, the effect of crystal oscillator is a fixed frequency, then a reference frequency is obtained by frequency divider, phase locked loop frequency synthesis was carried out on the fundamental frequency, in the end, after the synthesis of frequency through the amplifier, the size of the different frequency stability in a certain range, so not the signals are not as the change of output frequency and less! Digital phase locked loop frequency synthesizer is the open loop system, frequency conversion time is short, the resolution is higher also, structure is relatively simple, the cost is not high, the output frequency of the in stability and precision also has a great advantage. However, due to the graduation of time is tight, I experience some shortage, hope the teacher and the students help and guidance. Key words: Phase-locked loop Frequency synthesis Crystal oscillator Divider Phase locked loop