锁相环调频发射与接收实验

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. 掌握锁相环调频与鉴频的测试方法。
3. 锁相环调频发射机与锁相环鉴频接受机进行通信实验，加深对通信系统的理解。
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
2．20MH双踪示波器
3. 万用表
三、实验基本原理与电路
1．锁相调频电路
在普通的直接调频电路中，振荡器的中心频率稳定度较差，而采用晶体振荡器的调频电路，其调频范围又太窄。采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。其锁相调频原理框图如图11-1所示

图11-1锁相调频原理框图
实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外。使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上，而随着输入调制信号的变化，振荡频率可以发生很大偏移。这种锁相环路称载波跟踪型PLL。
2．锁相鉴频电路
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11-3所示

图11-3锁相鉴频原理框图
采用CD4046锁相环集成芯片来实现鉴频，其鉴频实际电路如图11-4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。
3.实验电路
锁相环鉴频实验电路见图11-5

图11-5 锁相环鉴频实验电路
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.锁相环调频发射机与接受机的通信实验
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电路。
2. 锁相环路调频电路的调整
在锁相环路调整好[连接J1、J2右，J3左，J4]后，即可进行调频实验。在锁相环调频与测试电路实验板IN2端接入调制信号[1KHz、2V]，在OUT端可观测到调频信号（FM）输出。
3.锁相环路鉴频电路的调整
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IN1端[连J2]。当锁相环路鉴频电路模块的锁相环在FM信号上锁定时，压控振荡器跟踪这个信号频率的瞬间，VCO的输入电压是来自相位检测的经滤波的误差电压，它相当于解调输出，其OUT端的输出应为解调后信号。
4.锁相环调频发射机与接受机的通信实验
将音频信号由在锁相环调频与测试电路实验板IN端接入，在OUT端得到调频信号（FM）输出。该调频信号（FM）接入锁相环路鉴频电路模块IN端其OUT端的输出应为解调后信号，将此信号送人实验箱音频放大器即可完成通信实验，调节实验箱音频放大器的音量电位器，可控制音量大小。
5.低频功率放大器
由于从相环路鉴频电路TP3/out端输出的正弦波信号比较微弱，我们可以经过低频功率放大器来带动喇叭。
本实验采用由集成芯片LM386组成的低频功率放大器。
6.通话实验
将低频源产生的1K音频信号接到锁相环调频，构成锁相环调频发射，产生的调频信号送到锁相环鉴频电路进行鉴频，输出的音频信号送到由扬声器（LM386）组成的低频功率放大器放大，经扬声器产生声音。
六、实验报告要求
1. 观察并记录解调后的波形。
2. 画出锁相环调频发射机和锁相环鉴频接收机统调的电路示意图。
3. 总结由本实验的收获、体会及对本实验的建议。