基于Multisim的FM調(diào)頻與鑒頻電路設(shè)計(jì)與仿真

1、 *師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆通信工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：基于Multisim的FM調(diào)頻與鑒 頻電路設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名： * 學(xué)生學(xué)號(hào)： * 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 通信工程 屆 別： 2014屆 指導(dǎo)教師： * 電氣信息工程學(xué)院制2013年3月目錄1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求41.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)41.2 課程設(shè)計(jì)的要求41.3 課程設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)42基于鎖相環(huán)FM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)方案制定52.1 方案提出52.2 方案論證52.2.1調(diào)頻與鑒頻的概念52.2.2 間接調(diào)頻電路62.2.3變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路73 Multisim軟件介紹134實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻

2、與鑒頻的電路元件144.1FM的調(diào)制144.2FM的解調(diào)155實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析165.1調(diào)頻仿真165.2鑒頻仿真176總結(jié)18參考文獻(xiàn)2023基于Multisim的FM調(diào)頻與鑒頻電路設(shè)計(jì)與仿真學(xué)生：* 指導(dǎo)教師：*電氣信息工程學(xué)院通信工程專(zhuān)業(yè)摘要：頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線(xiàn)路中非常重要且比較關(guān)鍵的一部分，調(diào)頻電路在通信電子線(xiàn)路中運(yùn)用非常廣泛且作用很大,如何學(xué)好此部分對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是學(xué)習(xí)基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計(jì)與仿真。用Multisim仿真軟件進(jìn)行調(diào)頻電路調(diào)頻和解調(diào)，得到仿真結(jié)果。調(diào)制信號(hào)的仿真結(jié)果是彈簧波形圖,解調(diào)信號(hào)的仿真結(jié)果是調(diào)制信號(hào)波形圖。從仿真結(jié)果中更

3、好地理解頻率的調(diào)制和解調(diào)。Abstract: frequency modulation and demodulation is a part of communication electronic circuit is very important and key, frequency modulation circuit is widely applied and plays a great role in the communication electronic circuit, how to learn this part is very important for us. The co

4、ntent of the curriculum design is the study of design and Simulation of frequency modulation circuit based on Multisim. FM frequency modulation and demodulation, using Multisim simulation software, the simulation results are obtained. Simulation of modulation signal is the result of spring waveform,

5、 simulation of signal demodulation results are modulated waveform. From the simulation results in better understanding of frequency modulation and demodulation.關(guān)鍵詞：調(diào)制與解調(diào)；Multisim;仿真分析Keywords: modulation and demodulation; Multisim; simulation analysis and demodulation1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，掌

6、握通信原理中模擬基帶信號(hào)通過(guò)FM的調(diào)制與解調(diào)。在硬件電路上采用鎖相環(huán)進(jìn)行直接調(diào)頻頻和基于Mulitisim軟件進(jìn)行仿真和測(cè)試，并進(jìn)行分析。1.2 課程設(shè)計(jì)的要求本課程設(shè)計(jì)課題主要研究FM調(diào)制與解調(diào)模擬系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)和基于Mulitisim軟件仿真。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，需完成以下幾個(gè)任務(wù)：1.掌握模擬系統(tǒng)FM調(diào)制與解調(diào)的基本原理；2.掌握模擬系統(tǒng)FM調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)方法；3.掌握應(yīng)用Multisim如何實(shí)現(xiàn)FM調(diào)制和解調(diào)的仿真，并記錄仿真結(jié)果。1.3 課程設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)高頻電子線(xiàn)路主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容是無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)中發(fā)射和接收設(shè)備中單元電路的形式及工作原理等。在無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)中，需要發(fā)射的低頻調(diào)制信號(hào)（如

7、由語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)的電信號(hào)）都要經(jīng)過(guò)調(diào)制才能發(fā)送傳輸。所謂調(diào)制是指用低頻調(diào)制信號(hào)去改變高頻振蕩波，使其隨低頻調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律（幅度、頻率或相位）相應(yīng)變化的過(guò)程。由這些經(jīng)過(guò)調(diào)制后的已調(diào)波攜帶低頻信號(hào)的信息到空間進(jìn)行傳輸，完成信號(hào)的發(fā)射。從頻譜的角度來(lái)看，調(diào)制是將低頻調(diào)制信號(hào)的頻譜從低頻端搬到高頻端的過(guò)程。所謂解調(diào)是在無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)中，從接收到的已調(diào)波信號(hào)中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)之為解調(diào)。從頻譜的角度來(lái)看，解調(diào)則是將信號(hào)的頻譜從高頻端搬回到低頻端的過(guò)程。調(diào)頻電路廣泛運(yùn)用于無(wú)線(xiàn)廣播、電視節(jié)目傳播、移動(dòng)通信、微波和衛(wèi)星等信系統(tǒng)中，頻率調(diào)制信號(hào)比調(diào)幅信號(hào)抗干擾性強(qiáng)。使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制

8、方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母FM表示。Multisim 是一個(gè)能進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)、對(duì)電路功能進(jìn)行測(cè)試分析的仿真軟件。Multisim 的功能更強(qiáng)大，更適合于對(duì)模擬電路、數(shù)字電路和通信電路等的仿真與測(cè)試。它的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供仿真選用，提供的虛擬測(cè)試儀器儀表種類(lèi)齊全，還有較為詳細(xì)的電路分析功能，仿真速度更快。它將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中創(chuàng)建的電路原理圖、使用到的儀器、電路測(cè)試分析后結(jié)果的顯示圖表等全部集成到同一個(gè)電路窗口中，具有直觀(guān)、方便、實(shí)用和安全的優(yōu)點(diǎn)。2

9、基于鎖相環(huán)FM調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)方案制定2.1 方案提出許多調(diào)頻發(fā)射電路中采用直接調(diào)頻電路：如無(wú)線(xiàn)麥克風(fēng)發(fā)射電路、無(wú)線(xiàn)遙控玩具的發(fā)射機(jī)電路及對(duì)講機(jī)電路等。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)習(xí)過(guò)各種振蕩器，這些振蕩器產(chǎn)生的是頻率、幅度不變的單頻余弦波。按照調(diào)頻波的定義，若這些振蕩器的頻率能夠被低頻信號(hào)直接控制而改變，則振蕩器就可輸出調(diào)頻波，相應(yīng)的稱(chēng)這些電路為直接調(diào)頻電路。2.2 方案論證2.2.1調(diào)頻與鑒頻的概念調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)控制載波的振蕩頻率，使載波的頻率隨著調(diào)制信號(hào)變化。已調(diào)波稱(chēng)為調(diào)頻波。調(diào)頻波的振幅保持不變，調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率偏離載波頻率的量與調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)值成比例。調(diào)頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)稍復(fù)雜，占用的頻

10、帶遠(yuǎn)較調(diào)幅波為寬，因此必須工作在超短波波段?？垢蓴_性能好，傳輸時(shí)信號(hào)失真小，設(shè)備利用率也較高。 把含有信息的低頻信號(hào)從經(jīng)過(guò)傳輸?shù)恼{(diào)頻波中解調(diào)出來(lái)，還原含有信息的低頻信號(hào)，稱(chēng)為鑒頻。使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母 FM表示。2.2.2 間接調(diào)頻電路調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表示式，在調(diào)制信號(hào)為u(t)時(shí)，為uFM(t)=Ucmcosct+kf （2.2.2-1）可見(jiàn)調(diào)頻波的相位偏移為kf ，與調(diào)制信號(hào)u(t)的積分成正比。若將調(diào)制信號(hào)先通過(guò)積

11、分器得 ，然后再通過(guò)調(diào)相器進(jìn)行調(diào)相，即可得到調(diào)制信號(hào)為 的調(diào)相波，即 u(t)=Ucm cosct+kP （2.2.2-2） 因此，調(diào)頻可以通過(guò)調(diào)相間接實(shí)現(xiàn)。通常將這樣的調(diào)頻方式稱(chēng)為間接調(diào)頻，其原理方框圖如圖10-1所示。這樣的調(diào)頻方式采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩器(例如石英晶體振蕩器)作為載波振蕩器，然后在它的后級(jí)進(jìn)行調(diào)相，得到的調(diào)頻波的中心頻率穩(wěn)定度很高。載波振蕩器FM已調(diào)信號(hào)緩沖級(jí)調(diào)相器積分器FM已調(diào)信號(hào)基帶信號(hào) 圖2.2.2-1 間接調(diào)頻原理方框圖2.2.3變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路（1）變?nèi)荻O管的特性 變?nèi)荻O管是根據(jù)PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計(jì)的。在加反向偏壓時(shí)，變?nèi)荻?/p>

12、呈現(xiàn)一個(gè)較大的結(jié)電容。這個(gè)結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。正是利用了變?nèi)荻O管這一特性，將變?nèi)荻O管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會(huì)明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達(dá)到調(diào)頻的目的。 變?nèi)荻O管的反向電壓與其結(jié)電容呈非線(xiàn)性關(guān)系。其結(jié)電容Cj 與反向偏置電壓ur之間有如下關(guān)系：(2.2.3-1)   式中，UD 為PN結(jié)的勢(shì)壘電壓，Cj0 為ur =0時(shí)的結(jié)電容;為電容變化系數(shù)。（2）調(diào)頻基本原理圖2.2.3-1變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 圖2.2.3-1是變?nèi)荻O管調(diào)頻器的原理電路。圖中虛線(xiàn)左邊是一個(gè)LC正弦波振蕩器，右邊是變?nèi)荻O

13、管和它的偏置電路。其中Cc是藕合電容，ZL為高頻扼流圈，它對(duì)高頻信號(hào)可視為開(kāi)路。變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個(gè)組成部分，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓為 ur =Vcc-VB+u(t)=VQ+u(t) （2.2.3-2) 式中，VQ=Vcc-VB是加在變?nèi)荻O管上的直流偏置電壓；u(t)為調(diào)制信號(hào)電壓。圖2.2.3-2結(jié)電容隨調(diào)制電壓變化關(guān)系 圖2.2.3-2 (a)是變?nèi)荻O管的結(jié)電容與反向電壓ur的關(guān)系曲線(xiàn)。由電路可知，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓為直流偏壓VQ和調(diào)制電壓u(t)之和，若設(shè)調(diào)制電壓為單頻余弦信號(hào)，即u (t)=Umcost則反向電壓為: ur (t)= VQ+Um cost (2.2

14、.3-3)如圖2.2.3-2 (b)所示。在ur (t)的控制下，結(jié)電容將隨時(shí)間發(fā)生變化，如圖2.2.3-2 (c)所示。結(jié)電容是振蕩器振蕩回路的一部分，結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)變化，回路總電容也隨調(diào)制信號(hào)變化，故振蕩頻率也將隨調(diào)制信號(hào)變化。只要適當(dāng)選取變?nèi)荻O管的特性及工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化與調(diào)制信號(hào)近似成線(xiàn)性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。（3）電路分析設(shè)調(diào)制信號(hào)為u(t)=Umcost，加在二極管上的反向直流偏壓為 VQ，VQ的取值應(yīng)保證在未加調(diào)制信號(hào)時(shí)振蕩器的振蕩頻率等于要求的載波頻率，同時(shí)還應(yīng)保證在調(diào)制信號(hào)u (t)的變化范圍內(nèi)保持變?nèi)荻O管在反向電壓下工作。加在變?nèi)荻O管上的控制電壓為在變?nèi)荻?/p>

15、極管上的反向電壓為 ur =Vcc-VB+u(t)=VQ+u(t) （2.2.3-2) 式中，VQ=Vcc-VB是加在變?nèi)荻O管上的直流偏置電壓；u(t)為調(diào)制信號(hào)電壓。圖2.2.3-2結(jié)電容隨調(diào)制電壓變化關(guān)系 圖2.2.3-2 (a)是變?nèi)荻O管的結(jié)電容與反向電壓ur的關(guān)系曲線(xiàn)。由電路可知，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓為直流偏壓VQ和調(diào)制電壓u(t)之和，若設(shè)調(diào)制電壓為單頻余弦信號(hào)，即u (t)=Umcost則反向電壓為: ur (t)= VQ+Um cost (2.2.3-3)如圖2.2.3-2 (b)所示。在ur (t)的控制下，結(jié)電容將隨時(shí)間發(fā)生變化，如圖2.2.3-2 (c)所示。結(jié)電

16、容是振蕩器振蕩回路的一部分，結(jié)電容隨調(diào)制信號(hào)變化，回路總電容也隨調(diào)制信號(hào)變化，故振蕩頻率也將隨調(diào)制信號(hào)變化。只要適當(dāng)選取變?nèi)荻O管的特性及工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化與調(diào)制信號(hào)近似成線(xiàn)性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。（3）電路分析設(shè)調(diào)制信號(hào)為u(t)=Umcost，加在二極管上的反向直流偏壓為 VQ，VQ的取值應(yīng)保證在未加調(diào)制信號(hào)時(shí)振蕩器的振蕩頻率等于要求的載波頻率，同時(shí)還應(yīng)保證在調(diào)制信號(hào)u (t)的變化范圍內(nèi)保持變?nèi)荻O管在反向電壓下工作。加在變?nèi)荻O管上的控制電壓為ur (t)= VQ+Um cost (2.2.3-4)相應(yīng)的變?nèi)荻O管結(jié)電容變化規(guī)律為 當(dāng)調(diào)制信號(hào)電壓u(t)=0時(shí)，即為載波狀態(tài)。

17、此時(shí)ur(t)=VQ，對(duì)應(yīng)的變?nèi)荻O管結(jié)電容為CjQ: (2.2.3-5)當(dāng)調(diào)制信號(hào)電壓u(t)=Um cost時(shí)， 代入式(2.2.3-5),并令m= Um /(UD+VQ)為電容調(diào)制度，則可得 (2.2.3-6)上式表示的是變?nèi)荻O管的結(jié)電容與調(diào)制電壓的關(guān)系。而變?nèi)荻O管調(diào)頻器的瞬時(shí)頻率與調(diào)制電壓的關(guān)系由振蕩回路決定。由圖2.2.3-1可得，振蕩器振蕩回路的等效電路，如圖2.2.3-3 (a)所示。圖2.2.3-3 振蕩回路等效電路(3)變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容設(shè)C1未接入,Cc較大,即回路的總電容僅是變?nèi)荻O管的結(jié)電容,其等效回路如圖2.2.3-3 (b)所示。加在變?nèi)荻O管上的高

18、頻電壓很小,可忽略其對(duì)變?nèi)荻O管電容量變化的影響,則瞬時(shí)振蕩角頻率為 (2.2.3-7)因?yàn)槲醇诱{(diào)制信號(hào)時(shí)的載波頻率 所以 （2.2.3-8）根據(jù)調(diào)頻的要求,當(dāng)變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容時(shí),實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性調(diào)頻的條件是容二極管的電容變化系數(shù)=2。若變?nèi)荻O管的電容變化系數(shù)不等于2，設(shè)u(t)=Um cost ，則 ， 可以在 mcosWt=0處展開(kāi)成為泰勒級(jí)數(shù), 得 (2.2.3-9)通常m<1，上列級(jí)數(shù)是收斂的。因此,可以忽略三次方項(xiàng)以上的各項(xiàng),則從上式可知,對(duì)于變?nèi)荻O管調(diào)頻器,若使用的變?nèi)荻O管的變?nèi)菹禂?shù)2,則輸出調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生非線(xiàn)性失真和中心頻率偏移。其結(jié)果如下：a.調(diào)頻波的最大角頻

19、率偏移 (2.2.3-10)b.調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生二次諧波失真,二次諧波失真的最大角頻率偏移 （2.2.3-11）調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)為 (2.2.3-12) c調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生中心頻率偏移，其偏離值為 (2.2.3-13)中心角頻率的相對(duì)偏離值為 (2.2.3-14)綜上所述，若要調(diào)頻的頻偏大，就需增大m，這樣中心頻率偏移量和非線(xiàn)性失真量也增大。在某些應(yīng)用中，要求的相對(duì)頻偏較小，而所需要的m也就較小。因此，這時(shí)即使不等于2，二次諧波失真和中心頻率偏移也不大。由此可見(jiàn)，在相對(duì)頻偏較小的情況下，對(duì)變?nèi)荻O管值的要求并不嚴(yán)格(4)變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容的調(diào)頻電路的中心

20、頻率穩(wěn)定度較差，這是因?yàn)橹行念l率fc決定于變?nèi)荻O管結(jié)電容的穩(wěn)定性。當(dāng)溫度變化或反向偏壓VQ不穩(wěn)時(shí)，會(huì)引起結(jié)電容的變化,它又會(huì)引起中心頻率較大變化。為了減小中心頻率不穩(wěn),提高中心頻率穩(wěn)定度，通常采用部分接入的辦法來(lái)改善性能。變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路如圖3-3（a）所示。變?nèi)荻O管和Cc串聯(lián)，再和C1并聯(lián)，構(gòu)成振蕩回路總電容C (2.2.3-15)加調(diào)制信號(hào)u(t)=Um cost后，總回路電容C為 (2.2.3-16)相應(yīng)的調(diào)頻特性方程為 (2.2.3-16)從上式知，調(diào)頻特性取決于回路的總電容C，而C可以看成一個(gè)等效的變?nèi)荻O管，C隨調(diào)制電壓u(t)的變化規(guī)律不僅決定于變?nèi)荻O管

21、的結(jié)電容Cj隨調(diào)制電壓u(t)的變化規(guī)律，而且還與C1和Cc的大小有關(guān)。變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，中心頻率穩(wěn)定度比全部接入振蕩回路要高，但最大頻偏要減小。3 Multisim軟件介紹隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用.電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)手段由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)逐步被EDA技術(shù)所取代.目前國(guó)內(nèi)外常用的EDA軟件有EWB、Protel、Orcad、Pspice系列軟件。Multisim10仿真軟件就是EWB系列軟件中的一種。電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)是針對(duì)電子線(xiàn)路課程的要求，對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用課程中所學(xué)到的知識(shí)，獨(dú)立地解決實(shí)

22、際問(wèn)題的能力。傳統(tǒng)方法是先設(shè)計(jì)電路，然后在面包板或?qū)嶒?yàn)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)，最后再制版、安裝、調(diào)試。傳統(tǒng)方法存在技術(shù)手段陳舊，教、學(xué)、做受到條件的限制，學(xué)習(xí)效率不高等問(wèn)題。Multisim10仿真軟件可以構(gòu)成一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)2，學(xué)生在虛擬環(huán)境下完成電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的選擇元件、創(chuàng)建電路、計(jì)算與調(diào)整參數(shù)以及觀(guān)測(cè)仿真結(jié)果等中心環(huán)節(jié)。并且設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)所用的元器件及測(cè)試儀表齊全，可以完成各種類(lèi)型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。最后進(jìn)行實(shí)物組裝、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化而保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。NI Multisim 10是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI，National I

23、nstruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美國(guó)NI公司的EWB的包含有電路仿真設(shè)計(jì)的模塊Multisim、PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、布線(xiàn)引擎Ultiroute及通信電路分析與設(shè)計(jì)模塊Commsim 4個(gè)部分，能完成從電路的仿真設(shè)計(jì)到電路版圖生成的全過(guò)程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分相互獨(dú)立，可以分別使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4個(gè)部分有增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)版（Power Professional）、專(zhuān)業(yè)版（Professional）、個(gè)人版（Personal）、教育版（Ed

24、ucation）、學(xué)生版（Student）和演示版（Demo）等多個(gè)版本，各版本的功能和價(jià)格有著明顯的差異。4實(shí)現(xiàn)FM調(diào)頻與鑒頻的電路元件4.1FM的調(diào)制直接調(diào)頻電路的振蕩器中心頻率穩(wěn)定度較低,而采用晶體振蕩器的調(diào)頻電路, 其調(diào)頻范圍又太窄。采用鎖相環(huán)的調(diào)頻器可以解決這個(gè)矛盾。其結(jié)構(gòu)原理如圖4-1 所示。晶體振蕩器環(huán)路濾波器調(diào)制信FM已調(diào)信號(hào)壓控振蕩器鑒相器圖4-1鎖相環(huán)鑒頻原理框圖實(shí)現(xiàn)鎖相調(diào)頻的條件是調(diào)制信號(hào)的頻譜要處于低通濾波器通帶之外, 也就是說(shuō), 鎖相環(huán)路只對(duì)慢變化的頻率偏移有響應(yīng), 使壓控振蕩器的中心頻率鎖定在穩(wěn)定度很高的晶振頻率上。而隨著輸入調(diào)制信號(hào)的變化, 振蕩頻率可以發(fā)生很大偏

25、移。4.2FM的解調(diào)用鎖相環(huán)可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào), 其原理框圖如圖4-2 所示。為了實(shí)現(xiàn)不失真的解調(diào), 要求鎖相環(huán)的捕捉帶必須大于調(diào)頻波的最大頻偏, 環(huán)路帶寬必須大于調(diào)頻波中輸入信號(hào)的頻譜寬度。FM已調(diào)信號(hào)調(diào)制信號(hào)鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器 圖4-2鎖相環(huán)鑒頻原理框圖5實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析5.1調(diào)頻仿真根據(jù)圖4-1建立的調(diào)頻仿真電路如圖5-1 所示。圖中,設(shè)置壓控振蕩器V1 在控制電壓為0 時(shí), 輸出頻率為0; 控制電壓為5V 時(shí), 輸出頻率為50kHz。這樣, 實(shí)際上就選定了壓控振蕩器的中心頻率為25kHz, 為此設(shè)定直流電壓V3 為2. 5V。調(diào)制電壓V4 通過(guò)電阻R5 接到V CO 的輸入端,

26、 R5 實(shí)際上是作為調(diào)制信號(hào)源V4 的內(nèi)阻, 這樣可以保證加到VCO 輸入端的電壓是低通濾波器的輸出電壓和調(diào)制電壓之和, 從而滿(mǎn)足了原理圖的要求。本電路中, 相加功能也可以通過(guò)一個(gè)加法器來(lái)完成, 但電路要變得相對(duì)復(fù)雜一些。圖5-1鎖相環(huán)調(diào)頻的仿真電路VCO 輸出波形和輸入調(diào)制電壓V4 的關(guān)系如圖5-2所示。由圖可見(jiàn), 輸出信號(hào)頻率隨著輸入信號(hào)的變化而變化, 從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻功能。圖5-2鎖相環(huán)調(diào)頻實(shí)驗(yàn)波形5.2鑒頻仿真圖5-3相應(yīng)鎖相鑒頻電路的仿真電路。圖中的壓控振蕩器的設(shè)置與鎖相環(huán)調(diào)頻電路相同。為了進(jìn)一步改善低通濾波器的輸出波形, 在R1、C1 的輸出端, 又串接了一級(jí)低通濾波電路(R4、C2 ) 。圖5-3鎖相環(huán)鑒頻的仿真電路由于鎖相環(huán)鑒頻時(shí)要求調(diào)制信號(hào)要處于低通濾波器的通帶之內(nèi), 因