湖南大学正交鉴频及锁相鉴频实验报告

实验十一锁相环调频与鉴频电路实验目的1. 加深锁相环工作原理和锁相环调频与鉴频的原理的理解。

2.掌握锁相环调频与鉴频的测试方法。

二、实验使用仪器1．锁相环调频与测试实验板、锁相环鉴频实验板2．高频信号源、低频信号源、100MHz双踪示波器、谱分析仪、万用表。

三、实验基本原理与电路1．锁相调频电路锁相调频原理框图如图11-1所示。

载波为频率稳定性很高的方波。

相位比较器的输出中包含了载波与已调波之间的相位差形成的直流电压和信号的交流电压，若低通滤波器的幅频特性与信号的幅频特性之间基本互不重叠，那么低通滤波器的输出中将不包含信号的频率分量，而只有与载波锁定后的直流电压，所以已调波的载频被锁定在输入载波的频率上。

图11-1锁相调频原理框图与频谱关系采用CD4046锁相环集成芯片来实现鉴频的实验电路如图10-5所示。

2．锁相鉴频电路锁相环鉴频电路的系统原理框图如图11-2所示，设输入为，输出为，低通滤波器的传递函数为。

图11-2锁相鉴频电路的原理框图为直流分量，经隔直电路将被隔除，输出端仅有由输入引起的输出。

由正弦信号进过线性系统的输出为幅值被传递函数的幅频特性函数加权，相位增加传递函数的相频特性函数，输出可表示为采用CD4046锁相环集成芯片来实现鉴频的实际电路如图11-3所示。

调频信号FM从相位比较器I输入（14端），PLL入锁后，VCO的振荡频率将跟踪调频信号的频率变化，经低通滤波器滤去载频信号后，从10端输出解调信号。

四、实验内容1.锁相环路调频电路调频2.锁相环路鉴频电路鉴频五、实验步骤1. 锁相环路调频电路调频实验电路如图10-5选择相位比较器1。

接通J1、J3下、J4， J2下。

用高频信号源输出频率为500KHz、幅值为10V的01方波，作为载波由IN1输入到实验电路。

用低频信号源输出频率为1kHZ、幅值为1V的调制信号从IN2加入。

在OUT 端可得到调频波中心频率为500KHz的调频信号。

16MHz 调频接收机的设计无43 孙忆南2004011007第一部分：正交鉴频器的设计装调设计指标与要求：使用MC1496 设计正交鉴相鉴频器，能够解调50mV e.m.f，调制信号1kHz，频偏20kHz，载频为1.709MHz 的调频信号，对于寄生调幅的抑制没有要求。

提供的主要器件为MC1496，LM741，10x10 型50uH中周。

一、实验目的：1．加深对相乘器工作原理的认识；2．掌握正交鉴相鉴频器的工程设计方法；3．掌握用频率特性测试仪调试移相网络和鉴频特性曲线的方法。

二、正交鉴频器的电路设计2．1 正交鉴频器的工作原理常见的鉴频器有双失谐鉴频器，比例鉴频器，正交鉴相鉴频器等。

其核心都是将调频波转化为调频调幅波或调频调相波。

其中，正交鉴相鉴频器性能较好，便于集成化，应用逐渐广泛，其他两种形式一般只在过去的分立元件电路中应用。

正交鉴相鉴频器由移相网络和鉴相器构成。

2．2 移相网络使用LC 谐振回路构成的移相网络。

如图1 所示。

图1 图2由电路分析，可以知道：≈)(jf H 常数，0022)(f f f Q f --≈πϕ，)(21210C C L f +=π完成了调频波到调频调相波的转换。

由 f 0 =1.704MHz ，L = 50μH ，计算得到C 1 ≈170 pF 。

取C2=8.2pF 。

2．3 鉴相器采用模拟相乘器构成。

常用的模拟相乘器有LM1496。

内部电路见图2。

LM1496 内部没有偏置电路，需要外接，偏置电路见图3。

Q9,Q8,Q7 构成镜像电流源，由5脚设置工作电流，一般为1mA 。

外接电阻Ω=Ω--=k I V R S EE 8.65007.08。

1，4脚经小电阻接地，电位为0。

8，10脚接到R9,R14分压，电位为+6V 。

输出端负载电阻取3.3K ，电位约为8.7V 。

由此，可以判断各个晶体管均工作在放大区。

2,3脚之间为增益调整电阻，取1K ，为中等的增益。

正交鉴相鉴频器实验报告一. 设计方案:1. 实验原理：先将调频波经过一个移相网络变换成调相调频波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。

利用模拟乘法器的相乘原理可以实现乘积型相位检波: 输入信号()cos(sin )s sm c f v t V t m t ω=+Ω移相后的信号为:'''()cos{sin [()]}2sin[sin ()]s sm c f sm c f v t V t m t V t m t πωϕωωϕω=+Ω++=+Ω+得到的输出信号''1()KV sin[2(sin )()]21 V sin ()2o sm sm c F sm sm v t V t m t K V ωϕωϕω=+Ω++其中第一项为高频分量,可以用滤波器滤掉，第二项是所需的频率分量。

只要线性移相网络的相频特性()ϕω在调频波的频率变化范围内是线性的，当()0.4rad ϕω≤时，sin ()()ϕωϕω≈。

因此，鉴频器的输出电压()o v t 的变化规律与调频波瞬时频率的变化规律相同，从而实现了相位鉴频。

2. 各部分电路具体实现：鉴相鉴频器主要由三部分组成：移相网络，模拟相乘器和低频放大器。

具体电路实现如下： (1) 移相网络：v D (t)用LC 谐振回路实现移相网络，使输入信号移相90°。

谐振回路的谐振频率为中频频率2.455MHz 。

(2) 模拟相乘器用MC1496构成相乘器，使输入的两路正交信号相乘。

1,4管脚和8,10管脚间分别接有电位器R2和R5用来调节输入直流平衡。

电源处C7,C8和L2构成 型滤波网络，R12和C9起级间去耦作用。

(3) 低频放大器:用LM741运放来放大输入调制信号，同时运放还能起到低通滤波以及隔离的作用。

通过调节相应的电阻值可以改变放大的倍数。

在运放的两个输入端2脚和3脚加上两个隔直电容，可以滤去直流分量，以保证运放的工作点正确。

一、实验目的1. 理解正交鉴别的基本原理及其在信号处理中的应用。

2. 掌握正交鉴别器的设计与实现方法。

3. 分析正交鉴别器的性能，包括线性度、灵敏度、选择性等。

二、实验原理正交鉴别器是一种广泛应用于信号处理的非线性电路，其主要功能是将调频信号（FM）转换为调频调相信号（FPM），从而实现对信号的解调。

正交鉴别器由两个相互正交的鉴频器组成，分别对输入信号的正弦和余弦分量进行解调，然后将两个解调后的信号相加，得到调频调相信号。

三、实验内容1. 正交鉴别器的设计与搭建（1）根据实验要求，选择合适的电路元件，如二极管、电容、电阻等。

（2）按照原理图搭建正交鉴别器电路，包括两个相互正交的鉴频器。

（3）检查电路连接是否正确，确保电路的稳定性。

2. 正交鉴别器的性能测试（1）输入调频信号，调整输入信号频率和幅度，观察输出信号的变化。

（2）测试正交鉴别器的线性度，通过改变输入信号频率，观察输出信号与输入信号的关系。

（3）测试正交鉴别器的灵敏度，通过改变输入信号幅度，观察输出信号的变化。

（4）测试正交鉴别器的选择性，观察在不同频率输入信号下，输出信号的变化。

四、实验结果与分析1. 正交鉴别器的设计与搭建（1）电路搭建成功，输入调频信号后，输出调频调相信号。

（2）电路连接正确，稳定性良好。

2. 正交鉴别器的性能测试（1）线性度测试：在输入信号频率为1kHz时，改变输入信号幅度，观察输出信号的变化。

结果表明，正交鉴别器的线性度较好，输出信号与输入信号呈线性关系。

（2）灵敏度测试：在输入信号频率为1kHz时，改变输入信号幅度，观察输出信号的变化。

结果表明，正交鉴别器的灵敏度较高，输出信号随着输入信号幅度的增大而增大。

（3）选择性测试：在输入信号频率分别为1kHz和2kHz时，观察输出信号的变化。

结果表明，正交鉴别器的选择性较好，对不同频率的输入信号有较好的鉴别能力。

五、实验总结1. 正交鉴别器是一种有效的信号处理方法，能够将调频信号转换为调频调相信号，实现信号的解调。

：锁相环测试及应用实验试验目的：1．了解锁相环的组成、基本原理及性能特点。

2．掌握集成锁相环4046芯片的使用方法。

3．掌握锁相环路及各部件性能（鉴相特性、压控特性、同步带和捕捉带）的测试方法。

4．掌握锁相调频、锁相鉴频电路的构成、基本原理及参数测试测试方法。

5．掌握简单锁相频率合成器的基本原理及性能指标的测试方法实验设备：1．调幅与调频发射模块。

2．直流稳压电压GPD-3303D3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器实验原理：1. 锁相环的组成及基本原理锁相环路（PLL ）亦称自动相位控制（APC ）电路，它是一种利用相位误差消除频率误差的反馈控制系统。

如图1所示，由鉴相器（相位比较器）、环路滤波器（低通滤波器）和压控振荡器三个基本部件组成。

若o i f f ≠，瞬时相位差ϕ∆将随时间而变化；若i of f ϕ∆=保持固定值。

锁相环就是利用两个信号之间相位差的变化，控制压控振荡器的输出信号频率，最终使两个信号相位差保持为常数，达到频率相等。

锁相环的工作过程：如图1所示，若o i f f ≠，必将引起ϕ∆的变化，鉴相器输出正比于ϕ∆的误差电压()d u t 。

经环路滤波器滤除()d u t 中的高频分量和噪声，产生缓慢变动的直流电压()c u t 。

VCO 受控于()c u t ，使得振荡频率o f 与输入参考频率i f 的频差逐渐减小，直到o i f f =，电路达到稳定平衡状态，即锁定状态。

此时，ϕ∆保持一个不变的稳态相差ϕ∞，以维持电路的平衡状态。

需要指出，环路能达到锁定状态，是在o f 与i f 相差不大的范围内。

2. 几个重要概念 ⑴ 失锁与锁定开始工作时， o i f f ≠，ϕ∆不固定，环路处于不稳定状态，称为失锁。

当o i f f =时，ϕ∆保持常数，电路进入稳定状态，称为锁定。

⑵ 跟踪过程与捕捉过程在环路锁定状态下，如果输入信号频率i f 发生变化，环路通过自身的调节作用，使输出信号频率o f 以同样的规律跟随着变化，并且始终保持o i f f =，这个过程称为跟踪过程或同步过程。

计算机与信息技术学院锁相技术实验报告一、实验目的1、 熟悉由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。

2、 观测移相电路的功能及使用方法。

二、实验仪器或设备1、 锁相技术实验性2、 20MHz 双踪示波器3、 连接线三、设计原理1、 移相电路的工作原理U2=jwc R R 1+111U jwc jwRc U ⨯+=⨯ 22)(110)2()(1112wRC wRC U U arctgwRC wRC wRC jwRCjwRC U U +=-<+=+=其模为：π 2、 实验电路本次试验中，实际的RC 移相电路原理如下图所示：四、实验步骤1、将移相器，信号源模块的电源打开。

2、按高频DDS信号源模块的F-PS按键，使LED25亮，按F-UP键，用频率记观察DDSH-OUT的输出，使其输出频率为40K-50K。

3、用连接线将DDSH-OUT连至移相器模块的IN1测试点，用示波器观察移相器OUT1的波形，并对比DDSH-OUT的波形。

4、调节VR161，用示波器同时观察移相器IN1和OUT1的波形。

5、用连接线将相器模块的OUT1连至移相器模块的IN2测试点。

6、调节VR161或VR162，用示波器同时观察移相器IN1和OUT2的波形。

五、结果分析与总结总结：熟悉了由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。

观测了移相电路的功能及使用方法。

图一、DDSH-OUT的输出频率为14K的信号源。

图二、用示波器观察移相器IN1和OUT1的波形，分别为余弦和反余弦。

图三、用示波器观察移相器IN1和OU2的波形，分别为余弦和反正弦。

锁相环调频及锁相环调频发射与接收实验实验报告沈凯捷101180101锁相环调频实验一. 实验目的1．加深对锁相环基本工作原理的理解。

2．掌握锁相环同步带、捕捉带的测试方法，增加对锁相环捕捉、跟踪和锁定等概念的理解。

3．掌握集成锁相环芯片NE564的使用方法和典型外部电路设计。

1.理解用锁相环实现调频的基本原理。

2.掌握NE564构成调频电路的原理和调试，测试方法。

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、实验内容1. 压控振荡器的测试。

2 . 同步带和捕捉带的测量。

3. 调频信号的产生和测量。

四、实验步骤1. 压控振荡器的测试（1）在实验箱主板上插上锁相环调频与测试电路实验模块。

接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。

（2）把跳线S1，S2，S5，S6，S7断开，S3，S4合上。

单独测试压控振荡器的自由振荡频率。

将双排开关S8的4端合上，此时8200pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。

调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。

然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。

将双排开关S8的3端合上，此时820pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。

调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。

然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。

将双排开关S8的2端合上，此时82pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。

调节滑动变阻器W1的值，观察振荡频率是否有变化，并思考原因。

然后调节可变电容CW ，观察振荡频率的变化范围，并记录。

将双排开关S8的1端合上，此时22pF 的固定电容接入12，13脚之间，用示波器观察TP2处的波形（压控振荡器的输出端），并测量此时的振荡频率。