鎖相頻率合成器課程設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1?鎖相頻率合成器原理及電路 2\o"CurrentDocument"2?鎖相頻率合成器環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"3?鎖相頻率合成器環(huán)路測(cè)量方法 7\o"CurrentDocument"4?實(shí)驗(yàn)步驟 8\o"CurrentDocument"5.鎖相頻率合成器的各項(xiàng)性能測(cè)試數(shù)據(jù) 12\o"CurrentDocument"6?心得體會(huì) 14鎖相頻率合成器1■鎖相頻率合成器原理及電路移動(dòng)通信系統(tǒng)必須配置多個(gè)無線頻道，允許多個(gè)用戶同時(shí)通話,這樣系統(tǒng)才能容納大量用戶。因而移動(dòng)通信系統(tǒng)中的收發(fā)信機(jī)工作頻率必須能在系統(tǒng)配置的多個(gè)頻率間切換。這些眾多頻率點(diǎn)的產(chǎn)生通常用頻率合成技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前應(yīng)用最廣的鎖相頻率合成器，常用的單環(huán)鎖相頻合成方框圖如圖圖中，PD為鑒相器；LF為環(huán)路濾波器；VCO為壓控振蕩器，其震蕩頻率fv受控制電壓uc的控制而改變，一般有fv=f0+K0*uc式中，f0為VCO的固有震蕩頻率，K0為壓控靈敏度；FN為程序分頻器，其分頻比由CPU程序設(shè)置可變；FR為參考分頻器，將穩(wěn)定的晶體振蕩器頻率fR分頻得到的環(huán)路參考頻率fro2■鎖相頻率合成器環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)2?1環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)公式U1內(nèi)部的鑒相器PD采用電荷泵PD輸出，如圖是采用單端三態(tài)電流型電荷泵及外接的環(huán)路濾波器電路。圖中，兩只場(chǎng)效應(yīng)管工

作與開關(guān)狀態(tài)：Ip為恒流源；R2,C1為環(huán)路濾波器；環(huán)路按照理想二階環(huán)設(shè)計(jì)，有關(guān)公式如下環(huán)路自然諧振頻率Wn=[IpK0/(2nNCI)](1/2)式中K0為壓控靈敏度，N為分頻比環(huán)路阻尼系數(shù)Z=R2C1wn/2要保證環(huán)路穩(wěn)定余量足夠大及瞬態(tài)響應(yīng)快應(yīng)選取Z=0.6--1.0鎖相調(diào)頻當(dāng)鎖相頻合器作為調(diào)頻發(fā)射機(jī)的主頻時(shí)，其電路如圖，基帶調(diào)制信號(hào)Um由VCO前單點(diǎn)注入環(huán)路，與環(huán)路控制電壓uc相加后去控制VCO的頻率。當(dāng)環(huán)路設(shè)計(jì)成載波跟蹤環(huán)時(shí)，uc為直流，um無畸變的到達(dá)VCO輸入端，實(shí)現(xiàn)了理想調(diào)頻。鎖相調(diào)頻頻合器的相位模型框圖理想二階環(huán)誤差頻率特性截止頻率Z0.5000.7071.000Wc/Wn0.791.001.552?2環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)之前Ip,K0，N及fr等已經(jīng)確定，再按照一下步驟進(jìn)行：首選選定環(huán)路阻尼系數(shù)；折中選取wn；將值帶入公式，求出環(huán)路濾波器元件值。2.3環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)舉例試驗(yàn)系統(tǒng)中BS發(fā)射機(jī)鎖相頻率合成器的VCO壓控特性實(shí)測(cè)結(jié)果如表1所示。表1BS發(fā)射機(jī)VCO壓控特性CH120fTx(MHz)46.00046.475Uct(V)0.780.98電荷泵PD充放電流Ip=2.5mA；各頻道分頻比N見表2,環(huán)路參考信號(hào)頻率fr=5KHz，根據(jù)以下步驟可以設(shè)計(jì)出環(huán)路參數(shù)。選擇Z=1，已知話音信號(hào)最低頻率fL=300Hz。由已知條件求VCO壓控靈敏度平均值為：K0=(46.475-46.000)/(0.98-0.78)V。由表1求環(huán)路分頻比平均值為：N=(9295+9200)/2=9247.5今8248。將Ip、K0、N及3n代入式C1=2.5X1.49X10000000/(2X3.14X9248X(2X3.14X100)(2X3.14X100))=1.62uF。實(shí)際可取C1=1uF。算出R2=3.3K歐姆。為進(jìn)一步濾除鑒相波紋，在實(shí)際的環(huán)路中通常在濾波器前或后串連第二的附加低通濾波器，但其截止頻率要遠(yuǎn)高于R2,C1組成的低通濾波器的截止頻率，實(shí)際的環(huán)路濾波器電路及元件參數(shù)不見得如此環(huán)路濾波器對(duì)環(huán)路性能有重大影響。

頻率()環(huán)F頻率()本振頻率()本振環(huán)?表

3■鎖相頻率合成器環(huán)路測(cè)量方法3?1誤差頻率特性發(fā)射機(jī)輸出調(diào)頻信號(hào)由調(diào)頻接收機(jī)解調(diào)后得到基帶信號(hào)，其系統(tǒng)框圖和數(shù)學(xué)模型如圖：(a)(a)3?2環(huán)路捕捉時(shí)間CPU控制鎖相環(huán)切換頻道，環(huán)路重新捕捉，鎖定于切換后的新頻道上。捕捉過程中，環(huán)路控制電壓uc發(fā)生變化，其瞬態(tài)過程時(shí)間即環(huán)路捕捉時(shí)間。為了便于觀測(cè)，CPU以50ms為周期循環(huán)往復(fù)在兩個(gè)頻道間切換環(huán)路頻率，uc波形為圖11.8所示周期信號(hào)，可用示波器觀測(cè)。環(huán)路捕捉時(shí)間Tp按捕捉過程是否處于快捕帶內(nèi)而不同，如圖所示:4■實(shí)驗(yàn)步驟（一）測(cè)量實(shí)驗(yàn)儀發(fā)射機(jī)鎖相頻率合工作頻率按單臺(tái)實(shí)驗(yàn)配置實(shí)驗(yàn)，將數(shù)字頻率計(jì)電纜接至（或）收發(fā)信機(jī)輸出端或，去掉發(fā)射機(jī)音頻調(diào)制，利用“前后”以及“確認(rèn)”進(jìn)入操作界面。利用“前后”選擇頻道，利用“ ”改變頻道值，利用“清除”選定發(fā)射機(jī)。按一下“”鍵該發(fā)射機(jī)發(fā)射，數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量出被測(cè)發(fā)射機(jī)在該頻道的發(fā)射信號(hào)頻率。重復(fù)，測(cè)出被測(cè)發(fā)射機(jī)在個(gè)頻道上發(fā)射信號(hào)頻率利用“清除”選定發(fā)射機(jī)，重復(fù)-測(cè)量發(fā)射機(jī)個(gè)頻道發(fā)射機(jī)信號(hào)頻率。測(cè)量結(jié)束再按一下“ ”關(guān)閉發(fā)射機(jī)。將測(cè)量結(jié)果與理想值比較。（二）測(cè)量發(fā)射機(jī)VCO調(diào)制靈敏度利用“前后”選擇“調(diào)制”，利用“”選擇“O。利用“前后”選擇“調(diào)制”，利用“ ”選擇某一頻道，利用“清除”選定發(fā)射機(jī)。按一下“”該發(fā)射機(jī)發(fā)射，用示波器觀測(cè)接收機(jī)解調(diào)輸出 。調(diào)節(jié)電位器 ，使解調(diào)輸出端輸出的 音頻信號(hào)幅度小于 。同時(shí)，用示波器另一通道（置于方式）或高輸出阻抗電壓表測(cè)量發(fā)射機(jī)環(huán)路電壓 及接收機(jī)一本振環(huán)路控制電壓 。重復(fù)，測(cè)量發(fā)射機(jī)及接收機(jī)在個(gè)頻道下的鎖相頻率合環(huán)路控制電壓，記錄數(shù)據(jù)。利用“清除”選定發(fā)射機(jī)，按以上方法，測(cè)量發(fā)射機(jī)及接收機(jī)在各頻道下的鎖相頻合環(huán)控制電壓，記錄數(shù)據(jù)。按公式計(jì)算出個(gè)鎖相頻 的平均壓控靈敏度及各頻道壓控靈敏度。利用“清除”選定或發(fā)射機(jī)，按一下“”該發(fā)射機(jī)發(fā)射，將示波器兩個(gè)測(cè)量探頭分別接在該發(fā)射機(jī)和對(duì)方接收機(jī)的鎖相頻合歡路控制電壓輸出端及，示波器掃描時(shí)間置于格利用“前后”選擇“掃描”，收發(fā)信機(jī)自動(dòng)掃描個(gè)信道值，示波器現(xiàn)實(shí)兩個(gè)環(huán)路控制電壓自動(dòng)步進(jìn)跳變，直觀的現(xiàn)實(shí)鎖相頻合輸出頻率的控制變化過程。（三）測(cè)量發(fā)射機(jī)鎖相環(huán)調(diào)制頻率特性及環(huán)路自然諧振頻率wn將示波器的測(cè)量探頭接在側(cè)輸出，示波器測(cè)量探頭接至接收機(jī)輸出 ，用于檢測(cè)調(diào)制輸入及解調(diào)輸出音頻信號(hào)的幅度。利用“前后”選擇“頻道”，利用“”置收發(fā)信機(jī)工作在某一頻道，利用“清除”選定發(fā)射機(jī)。按一下“”發(fā)射機(jī)發(fā)射。利用3前后”選擇“調(diào)制”，利用“ ”選擇“ ”。通過電位器調(diào)整調(diào)制信號(hào)幅度使示波器測(cè)量的接收解調(diào)輸出音頻信號(hào)為，此時(shí)發(fā)射機(jī)調(diào)制頻偏約。保持調(diào)制輸入音頻信號(hào)幅度不變，利用“”改變調(diào)制信號(hào)頻率，測(cè)量接收機(jī)解調(diào)輸出 音頻信號(hào)幅度，記錄數(shù)據(jù)。測(cè)量完成之后，將 幅度對(duì)時(shí)的幅度進(jìn)行歸一化，得發(fā)射機(jī)鎖相環(huán)歸一化調(diào)制頻率特性為 截止頻率，亦即環(huán)路自然諧振頻率 nO將示波器測(cè)量探頭接至接收機(jī)輸出，利用“清除”選擇發(fā)射機(jī)，重復(fù)-測(cè)量發(fā)射機(jī)鎖相環(huán)調(diào)制頻率特性數(shù)據(jù)記錄，求出環(huán)路誤差頻率特性及環(huán)路自然諧振頻率。測(cè)量結(jié)束再按一下“”關(guān)閉發(fā)射機(jī)，將環(huán)路自然諧振頻率測(cè)量值與前面“環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)舉例”中所取的 比較。（四）觀測(cè)鎖相頻合切換頻道捕捉過程及捕捉時(shí)間將示波器置為上升沿外觸發(fā)方式，觸發(fā)輸入接至試驗(yàn)儀端。利用2清除”選定發(fā)射機(jī)，按一下“”發(fā)射機(jī)發(fā)射；利用“前后”選擇“間跳”， 發(fā)射機(jī)，接收機(jī)鎖相頻合以為周期在 和 之間往復(fù)切換，頻道在 上快速切換顯/示O用示波器觀測(cè)發(fā)射機(jī)，接收機(jī)鎖相頻合環(huán)路控制電壓波形，觀察捕捉過程，根據(jù)捕捉過程中鑒相器 向低通濾波器充放電脈沖寬度是否小魚，判定捕捉過程是否處于快捕捉帶內(nèi)。利用4清除”選定發(fā)射機(jī)，用示波器觀測(cè)發(fā)射機(jī)，接收機(jī)鎖相頻合環(huán)路控制電壓 波形。利用“清除”選定發(fā)射機(jī)，按一下“”發(fā)射機(jī)發(fā)射；利用“前后”選擇“鄰跳”，發(fā)射機(jī)，接收機(jī)鎖相頻合以為周期在和之間循環(huán)往復(fù)切換，頻道在上快速切換顯示，觀測(cè)與鎖相頻合環(huán)路捕捉過程。利用“清除”選定發(fā)射機(jī)，用示波器觀測(cè)發(fā)射機(jī)， 接收機(jī)鎖相頻合環(huán)路控制電壓 。結(jié)束后再按一下“”關(guān)閉發(fā)射機(jī)。5■鎖相頻率合成器的各項(xiàng)性能測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)射接收頻率發(fā)射接收頻率（）()()6■心得體會(huì)通過鎖相頻率合成器課程設(shè)計(jì)的完成,我更進(jìn)一步的了解鎖相頻率合成器的原理，鎖相調(diào)頻的原理，以及對(duì)鎖相頻率合成器性能指標(biāo)的分析。在剛得到課程設(shè)計(jì)書時(shí)，我們組一起就開始分析原理，設(shè)計(jì)電路和測(cè)量設(shè)計(jì)所要求的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。組員之間明確分工，各司其職，最后整合。由于以前做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候都沒怎么接觸過鎖相頻率合成器，所以大家一開先都很茫然，看實(shí)驗(yàn)原理分析看了很久還是處于一知半解的狀態(tài)，同時(shí)測(cè)量各項(xiàng)數(shù)據(jù)也進(jìn)展不順有些數(shù)據(jù)總測(cè)量不對(duì)。但是我們并沒有泄氣，我們各自把對(duì)鎖相頻率合成器的原理的理解說出來，大家一起討論，相互幫助理解，這樣子慢慢大家都了解了工作的原理，同時(shí)每次測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)如果測(cè)量結(jié)果不對(duì)就改變一下方法繼續(xù)測(cè)量，通過大家齊心協(xié)力的努力終于把各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)量了出來。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題