课程设计（论文）-数字调制电路测试与FMDEM2电路设计.doc

武汉理工大学课程设计目 录摘要2Abstract31 数字调制电路测试41.1 FSK数字频率调制实验FSK141.1.1电路工作原理41.1.2测试项目和方法51.1.3测试结果及分析51.2 FSK数字频率解调实验 FSK271.2.2测试项目和方法91.2.3 测试结果及分析91.3 PSK移相键控调制实验 PSK1111.3.1电路工作原理111.3.2测试项目和方法141.3.3测试结果及分析151.4 PSK移相键控解调（含载波提取）实验 PSK2151.4.1电路工作原理151.4.2测试项目和方法161.4.3测试结果及分析161.5数字同步技术（位同步）实验 PSK3171.5.1电路工作原理171.5.2 测试项目和方法191.5.3 测试结果及分析191.6 QPSK调制实验QPSK191.6.1电路工作原理191.6.2测试项目和方法202乘积型相位鉴频实验 FMDEM2232.1实验目的232.2实验仪器与设备232.3实验原理232.4实验步骤252.5电路仿真262.6仿真结果263 制作JZ的PCB电路283.1 实验原理图283.2 制作原件283.3 生成PCB293全文总结31参考文献32本科生基础强化训练成绩评定表33摘要文章介绍交织器性能及交织器在MULTISIM中的仿真。主要讲述交织编码的基本思想和原理，并根据交织编码的思想利用MULTISIM进行仿真，最后根据结果分析了仿真结果的性能及交织深度对系统传输质量的影响另外，Protel DXP中虽然提供了比较丰富的PCB元件库，但是在实际使用中这些元件库往往不能够满足现行元件的需求，因此研究扩充元件库是十分必要的。创建新元件并扩充到元件库，利用手工绘制新元件，整理原来的元件库，以达到实用的效果。用实际的案例创建新元件，整理原元件库，导入其他版本的元件库，达到实用的目的。Protel PCB元件库的编辑、整理使得在使用Protel过程中，编辑PCB电路板时调用PCB封装元件显得十分轻松。关键字：数字调制电路, 乘积型相位鉴频，FSK,PSK ,QPSK.AbstractThis article mainly introduced interweaves the performance and interweaves in the MULTISIMsimulationBased on this drew out has interwoven the code definition and the basic philosophy，related in detail has interwoven the code principle and its functionAccording to interwove the code thought to give interwove the design，simultaneously introduced simply the MULTISIM simulation software，and will interweave places in MULTISIM to carry on the simulationThe author has carried on the further analysis according to the result to its performance and analyzed the interweaving depth system transmission quality influence simplyIn addition，Protel DXP provides a rich library of the PCB。but in the actual use of these 1ibraries are often not able to meet the needs of the existing components，so the research of expanding libraries is essentialCreating new components and expanding them to libraries，with the use of handpainted new components，sorting out the original library，to achieve practical resuitsWith actual cases to create new components，sorting out the original library into the other version of the component library can achive practical purposesThe editing and compiling of Protel PCBcomponent library makes the calling of PCB packaging components very easy in the use of Protel finishing processKeyword：digital modulation circuits，FMDEM2，FSK,PSK ,QPSK.1 数字调制电路测试1.1 FSK数字频率调制实验FSK11.1.1电路工作原理（一）电路工作原理数字频率调制是数字通信使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据通信系统中得到了广泛的应用。数字调频又可称作移频键控FSK，它是利用载频频率变化来传递数字信息。若两个振荡器频率分别由不同的独立振荡器提供，它们之间相位互不相关，这就叫相位离散的数字调频信号；若两个振荡频率由同一振荡信号源提供，只是对其中一个载波进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。本实验电路中，由CLK模板提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号，则为相位连续的数字调频信号。（二）电路组成主要有以下电路部分组成：1射随器。 2选频滤波器。3模拟开关。 4倒相，相加器。图1-1 FSK调制电原理图由图1-1可知，输入的基带信号由转换开关J6转接后分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“1”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f1=32KHz，当基带信号为“0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz，于是可在输出端得到已调的FSK信号。电路中的两路载频（f1、f2）由CLK模板产生，经过J1，J2送入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U1：A与U1：B（4066）。1.1.2测试项目和方法1将CLK模板上的32KHz、16KHz方波输出分别联接到FSK1模板上的J1，J2；将CLK模板上的PN伪码输出联接到FSK1模板上的J6，伪码时钟选择2K。2测试FSK调制电路TP1TP7各测量点波形，并作详细分析。 测量点说明： TP1：32KHz方波信号 TP2：16KHz方波信号 TP3：作为fc1=32KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R6。 TP4：作为fc2=16KHz载频信号，幅度不等时，可调节电位器R13。 TP6：F=2KHz的数字基带信码信号输入，输入码元速率为2KHz的1110010码。 TP5：波形与TP6反相。 TP7：FSK调制信号输出。1.1.3测试结果及分析理论TP1-TP7脉冲波形： ）图1-2 各路脉冲信号波形实际测试波形：图1-3 TP1波形& TP2波形图1-4 TP3波形&TP4波形图1-5 信码&反信码波形图1-6 信码&TP5波形图1-7 TP6&TP7波形经验证，实验结果与理论结果一致。1.2 FSK数字频率解调实验 FSK21.2.1电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越、价格低廉，体积小。所以得到了越来广泛的应用。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理简单是十分简单的，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。解调器框图如图1-8所示。解调器电原理图如图1-9所示。图1-8 FSK解调电路原理框图图1-9 FSK解调电路电原理图FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046。MC14046集成电路内有两个数字式鉴相器（PD、PD）、一个压控振荡器（VCO），还有输入放大电路等，环路低通滤波器接在集成电路的外部。压控振荡器的中心频率设计在32KHz。图1-9中R4R7、C2主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R8、C3构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通频带要宽一些；从提高环路的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下，尽量减小环路低通滤波器的带宽。由图1-8可知，当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHz载波处于跟踪状态，32KHz载波（正弦波）经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PD输出端（引脚13）为低电平，锁定指示输出（引脚1）为高电平，鉴相器PD输出（引脚2）为低电平，PD输出和锁定指示输出经或非门U2：A（74LS32）和U3：A（74LS04）后输出为低电平，再经积分电路和非门U3：B（74LS04）输出为高电平。再经过U3：C（74LS04）、U3：D（74LS04）整形电路反相后后从输出信号插座J3输出。1.2.2测试项目和方法1在FSK调制实验完成的基础上，将FSK1的J7与FSK2的J1用电缆线联接在一起。2示波器双踪观察CLK的32KHz时钟方波和FSK2的TP2，调节R5，R7使其同步。3示波器双踪观察CLK的2KPN码和FSK2的TP3，可以观察到FSK解调信号输出。4测试FSK解调电路TP1TP3各测量点波形，并作详细分析。 测量点说明： TP1：FSK解调信号输入。 TP2：FSK解调电路工作时钟，正常工作时应为32KHz左右，频偏不大于2KHz，若有偏差，可调节电位器R5或R7和C2的电容值。 TP3：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出。1.2.3 测试结果及分析理论波形：图1.2.2 理论波形 图1-10 各路信号波形实际测试波形：图1-11 CLK的32KHz时钟方波和FSK2的TP2波形 图1-12 CLK的2KPN码和FSK2的TP3波形图1-13 FSK解调电路TP&TP2波形图1-14 FSK解调电路TP1&TP3波形 经验证，实验结果与理论结果一致。1.3 PSK移相键控调制实验 PSK11.3.1电路工作原理在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。PSK在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。当传送消息为一随机序列时，例如话音信号经过编码后的数字信号或其它数据信号，则传送的调相信号也相应的为一随机的振荡序列，其相位与传送消息相对应，如图41-3所示。下面对下图中的电路作一分析：图1-15 PSK移相键控调制实验电原理图1内载波发生器 电路如图21所示：图1.3.2 1.024MHz内载发生器图1-16 1.024MHz内载发生器从电路中可知，来自信号发生器的1.024MHz方波信号输入至C3的耦合电容上，由L1、C4、C5可调电容，将1.024MHz方波信号变换成1.024MHz的正弦波信号，其中调节R5可改变输出信号的幅波，由BG1等组件组成的是射随器电器，它起隔离作用。输出信号送至载波信号转换开关K1的1脚。内载波亦可由K1切换成512K正弦波。2载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，在本实验电路中，如图41-5所示，电路由U4（LM318）、R10、R11组成，来自1.024MHz载波信号经电阻R10输入到高速运放LM318的反相输入端2脚，在运放的输出端即可得到一个反相的载波信号，即相载波信号。为了使后面的合路后的0相载波与相载波的幅度相等，在载波倒相器电路中加了增益调整电位器R11。3信码反相器由U1：C（74LS04）组成。4模拟开关相乘器对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验采用的是模拟开关4066作乘法器，电路如图右半部分。图1-17 载波倒相器，模拟开关相乘器5差分编码器DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，即把数据信息源（如：伪随机码发生器输出的伪随机码序列、增量调制编码器输出的数据信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列an，通过差分编码器变成相对码序列bn，然后再用相对码序列bn，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。图1.3.4 差分编码器电路图1-18 差分编码器电路在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中一个相位作基准的。因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0相变相或相变0相），则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某各种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则并不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现。但如果传输的是计算机输出的数据信号，这将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。图1-19 PSK DPSK编码波形绝对码是以基带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。设输入的绝对码an为1110010码，则经过转码器后输出的相对码bn为1110010，即图1-19是它的工作波形图。图1-20 差分编码器的工作波形图1.3.2测试项目和方法本实验需要准备“时钟与三级伪码发生实验”（CLK）模块。（一）二相PSK调制器1用内载波发生器产生的1.024MHz信号作输入载波信号来观察TP6TP11各测量点的波形。2用内载波信号发生器产生的512KHz信号作输入载波信号来观察TP6TP11各测量点的波形。（二）二相DPSK调制器测量点性质：（用20MHz双踪示波器同步观察）TP1：输入频率为1024KHz的方波信号。TP2：输入频率为512KHz的方波信号。TP3：输入PN32K三级伪随机码TP4：K21-2，PN32K绝对码；K22-3，PN32K相对码TP5：32KHz方波输入（产生相对码时用）TP6：K11-2时，1024KHz正弦波，波形不好时可调节R5和C3 K12-3时，514KHz正弦波，波形不好时可调节R7和C9 TP7：波形同TP6TP8：波形同TP6，波形不好时可调节R11TP9：PSK调制第二路（相）输出波形，当开关K3都断开时。TP10：PSK调制第一路（0相）输出波形，当开关K3都断开时。TP11：当开关K303都合上时，则为PSK调制信号输出波形。1.3.3测试结果及分析理论波形如图：图1-14 理论波形图 图1-21 理论波形实际波形：图 1.22 DPSK TP6波形图 1.23 DPSK TP7波形图 1.24 DPSK TP8波形图 1.25 DPSK TP9、TP10波形图 1.26 DPSK TP11波形分析：通过原理分析可知，TP6TP8的波形实为相同，理应输出波形频率为1.024MHz左右，然而实验中，这三个波形的实际频率一直处在47MHz左右，并且无论如何调节电容和电阻都不变。另外，TP11为PSK调制信号输出波形，理应正弦波在特定处会有相位变化，而实验中输出的波却如图1.26，即处处不改变相位的正弦波。这个实验中，4个步骤实验出来的波形都如图1.22图1.26。因此我们可判断，该实验测试失败。而电路故障的地方可能是CLK板上的信号产生电路部分，以及PSK1板内载发生器等部分。二相PSK调制信号波形理论上应如图1.27所示：图1.27 二相PSK调制信号波形1.4 PSK移相键控解调（含载波提取）实验 PSK21.4.1电路工作原理二相PSK（DPSK）解调器的总电路方框图如图42-1所示。二相PSK（DPSK）的载波为1.024MHz，数字基带信号的码元速率为32bit/s。图1-28 解调器总方框图从图1-21可见，该解调器由三部分组成：载波提取电路、位定时恢复电路与信码再生整形电路。载波恢复和位定时提取，是数字载波传输系统必不可少的重要组成部分。载波恢复的具体实现方案是和发送端的调制方式有关，以相位键控为例，有：N次方环、科斯塔斯环(Constas)、逆调制环和判决反馈环等。近几年来由于数字电路技术和集成电路的迅速发展，又出现了基带数字处理载波跟踪环，并且已在实际应用领域得到了广泛的使用。但是，为了加强学生基础知识的学习及对基本理论的理解，我们从实际出发，选择同相正交环解调电路作为基本实验。图1-28电原理图。图1-29 PSK移相键控解调实验电原理图1.4.2测试项目和方法（一）在做“PSK移相键控解调（含载波提取）实验”时，首先应使“PSK移相键控调制实验”（PSK1）正常工作，因此，必须准备“PSK移相键控调制实验”（PSK1）和“时钟与三级伪随机码发生实验”（CLK）两块实验模块，并使其工作正常。（二）本实验调试的关键在于压控振荡器输出的4.096MHz载波信号（TP4），需用频率计监视测量点TP4上的频率值，有偏差时，可调节W1和W2，使其准确而稳定地输出4.096MHz的载波信号。必要时，可用20MHz双踪示波器同时检测CLK模块上的4.096MHz方波和PSK2的TP4，微调RW1和RW2，使其同频同相。（三）在实验模块的TP1接上PSK调制波（分绝对码调制和相对码调制），在TP7用双踪观察解调后的三级伪随机码波形。并观察各测量点的波形。1.4.3测试结果及分析理论结果波形：图1-30 同相正交解调环各点波形图实际测试：图1-31 TP5、TP6波形分析：PSK2实验是基于PSK1实验完成的，由于PSK1的实验不能正确输出调制后的波形，PSK2的74LS124的7脚输出频率不能达到4.096MHz，各测量点的波形也不能正常输出。只有TP5和TP6的波形是正确的。1.5数字同步技术（位同步）实验 PSK31.5.1电路工作原理所有数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发送端和接收端正确地同步。同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。在通信系统中，通常遇到的有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。本次实验系统主要是分析位同步的问题，载波同步和群同步不分析。实现位同步的方法有很多种，但基本上可以分为两大类型：一种类型是外同步法，另一种类型是自同步法。所谓外同步法，就是在发送端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号，到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取该信号作为同步之用。所谓自同步法，就是在发送端不专门向接收端发送位同步信号，而接收端所需要的位同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。本次实验中，位同步提取的方法是从二相PSK（DPSK）信号中，对解调出的数字基带信息再直接提取恢复出位同步信号。图1-25是位同步恢复与信码再生电路方框图，图1-33是电原理图。图1-32 位同步恢复与信码再生电路方框图电路如图1-26所示。图133 位同步恢复与信码再生电路电原理图眼图及眼图分析所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。因为对于二进制信号波形，它象一只人的眼睛。眼图是由虚线分段的接收码元波形迭加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。这样，保证正确判决所容许的噪声电平减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码斜率加。“眼睛”张开的大小就指明失真的严重程度。为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图1-34的形状。由此图可以看出：（1）最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；（2）眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；（3）在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；（4）在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；（5）阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。图134 眼图的重要性质衡量眼图质量的几个重要参数有：1眼图开启度（U-2U）/U指在最佳抽样点处眼图幅度“张开“的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。其中U= U+ U-。2“眼皮”厚度2U/U指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。3交叉点发散度2T/T指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉发散度应为0。4正负极性不对称度指在最佳点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变眼图的极性不对称度应为0。最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，因此，即使在示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部准确。不过，原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越准确。所以，还是可以通过眼图的张开来衡量和比较基带信号的质量，并以此为依据来调整信号在信道中的传输特性，使信号在通信系统信道中传输尽最大可能接近于最佳工作状态。1.5.2 测试项目和方法本实验为综合性实验，需要在CLK、PSK1、PSK2三个模块已正常工作的基础上完成。（一）仿真眼图的观察1在J1输入来自CLK模块的32K3级伪随机码，检查和调节TP1TP7各测试点的波形，使其符全要求。2利用20MHz双踪示波器的YB通道测量CLK板上的32K方波，YA通道测量TP2，调节示波器相应的开关和旋钮，可观察到仿真眼图。（二）PSK传输通道眼图的观察1在J1输入来自PSK2解调输出的32K3级伪随机码，检查和调节TP1TP7各测试点的波形，使其符全要求。2利用20MHz双踪示波器的YB通道测量CLK板上的32K方波，YA通道测量TP2，调节示波器相应的开关和旋钮，可观察到PSK传输通道的眼图。3测量和计算眼图的几个重要参数。1.5.3 测试结果及分析理论波形：图135 眼图及各测量点波形实际测试波形：由于电路板问题， CLK、PSK1、PSK2三个模块不能正常工作，测量结果出不来。1.6 QPSK调制实验QPSK1.6.1电路工作原理 (一) QPSK调制原理QPSK系统在现代数字通信中非常重要，由于该系统稳定性好、门限特性好、电路实现方便等优点在数字微波通信和卫星通信中得到广泛应用。在数字通信高度发展的今天，QPSK系统应用更加广泛，例如在802.11b、WCDMA、宽带双向网络的上行信道、卫星电视等系统的基带部分，都使用QPSK调制方式。为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制。如同传输模拟信号一样，传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅度键控、频移键控和相移键控。载波相位调制（PSK）是常用的调制方式。在载波相位调制中，在信道上被发送的信息被加载到载波的相位上。因为载波相位的范围是0=2,所以被用于通过数字相位调制来发送数字信号的载波相位是m=2m/M,m=0,1,M-1。一组M个载波调相信号波形的一般表达式为 （44-1）当gT (t)为矩形脉冲时，它的定义为 （44-2）将(1)式中的余弦函数的角度看作两个角度的和，代入（44-2）式，得： （44-3）其中1（t）和2（t）是正交基函数，定义为 （44-4）定义为 （44-5）通过适当地归一化可将这两个基函数的能量归一化为1。于是，一个调相信号可被看作两个正交载波，该载波幅度由每一个信号间隔的相位决定。因此，数字调相信号在几何学上表示为具有分量和的二维矢量。在QPSK系统中，M对应于4。1.6.2测试项目和方法将时钟与三级伪码发生实验的输出(PN)与QPSK调制原理实验的数据源(DIN)相连、将时钟与三级伪码发生实验的时钟(CLK_IN)与QPSK调制原理实验的时钟输入(DCLK) 相连。理论输出波形（1）观察四个相位的时钟波形CLK1,CLK2,CLK3,CLK4，它们的相位依次错开。如图所示。图136 四相时钟波形（2）串并变换结果。将输入的串行信号变成并行IQ两路。如图1-37所示。图137 串并变换波形（3）观察QPSK调制输出波形。如图1-38所示。图138 QPSK调制结果波形实际观察波形：图1-39 四相时钟波形CLK14理论上，QPSK调制结果是一个相位随着输入信号变化的时钟波形。但是实际上串变变换和QPSK调制的波形测不出来。2乘积型相位鉴频实验 FMDEM22.1实验目的 1学习相位鉴频的原理。 2掌握用集成模拟乘法器构成相位鉴频电路的原理。 3掌握集成模拟乘法器MC1496用于相位鉴频电路的方法。2.2实验仪器与设备1THEX-1型实验平台、变容二极管调频实验（FM1）、乘积型相位鉴频实验（FMDEM2）220MHz双踪示波器、BT5频率扫频仪、万用表2.3实验原理 （一）相位鉴频的原理 1鉴频原理 鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。鉴频原理是：先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。因此，实现鉴频的核心部件是相位检波器。 相位检波又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波，其基本原理是：在乘法器的一个输入端输入调频波，设其表达式为式中， 为调频系数， 或 ，其中 为调制信号产生的频偏。另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波，设其表达式为 式中，为移相网络的移相角，这时乘法器的输出式中，第一项为高频分量，可以被滤波器滤掉。第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性在调频波的频率变化范围内是线性的，当时，。因此鉴频器的输出电压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。所以相位鉴频器的线性鉴频范围受到移相网络相频特性的线性范围的限制。 2鉴频特性相位鉴频器的输出电压与调频波瞬时频率f的关系称为鉴频特性，其特性曲线（或称S曲线）如图8-1所示。鉴频器的主要性能指标是鉴频灵敏度Sd和线性鉴频范围。Sd定义为鉴频器输入调频波单位频率变化所引起的输出电压的变化量，通常用鉴频特性曲线在中心频率f0处的斜率来表示，即。定义为鉴频器不失真解调调频波所允许的最大频率线性变化范围，可在鉴频特性曲线上求出。 图2-1 相位鉴频特性（二）集成模拟乘法器详见实验二原理部分。 （三）MC1496乘积型相位鉴频器 用MC1496构成的乘积型相位鉴频器实验电路如图2-2所示。图2-2 乘积型相位鉴频器实验电原理图其中C2与并联谐振C4、T601共同组成线性移相网络，将调频波的瞬时频率的变化转变成瞬时相位的变化。分析表明，该网络的传输函数的相频特性的表达式为当时，上式可近似表示为或式中，为回路的谐振频率，与调频波的中心频率相等；为回路的品质因数；为瞬时频率偏移。相移与频偏的特性曲线如图8-3所示。由图可见，当时，相位等于 ，在范围内，相位随频偏呈线性变化，从而实现线性移相。MC1496的作用是将调频波与调频调相波相乘，其输出端接集成运放构成的差分放大器，将双端输出变成单端输出，再经R0C0滤波网络输出。图8-2所示鉴频电路的鉴频操作过程如下：首先测量鉴频器的静态工作点，再调谐并联谐振回路，使其谐振频率；再从端输入，=40mV的载波（不接相移网络，）； 调节平衡电位器RP使载波抑制最佳（VO=0）；然后接入移相网络，输入调频波，其中心频率，=40mV。调制信号的频率，最大频偏=75kHz调节谐振回路电容C2及电阻R1（改变回路品质因数）使输出端获得的低频调制信号的波形失真最小，幅度最大。图2-3 移相网络的相频特性在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用。MC1496是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图2-4所示。其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V5与V6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。V7、V8为差分放大器V5与V6的恒流源。图2-4 MC1496的内部电路及引脚图2.4实验步骤 2鉴频特性曲线（S曲线）的调整 （1）将扫频仪的输出探头接在TP1，检波探头接在TP3，调节T601使回路谐振在10MHz频率处（用扫频仪调整）。 （2）TP1输入，=40mV的载波，调节平衡电位器RW1使载波抑制最佳（VO=0）。 （3）TP1输入调频波，其中心频率，=150mV。调制信号的频率，最大频偏=75kHz，再次调节谐振回路电容C4及电感T601，使输出端获得的低频调制信号的波形失真最小，幅度最大。 3鉴频特性曲线（S曲线）的测量方法测量鉴频特性曲线的常用方法有逐点描述法和扫频测量法。逐点描述法的操作是：用高频信号发生器作为鉴频器的输入（见图2-2），频率，幅度=150mV；鉴频器的输出端接数字万用表（置于“直流电压”档），测量输出电压值（调谐并联谐振回路，使其谐振）；改变高频信号发生器的输出频率（维持幅度不变），记下对应的输出电压值，并填入下表；最后根据表中测量值描绘。 扫频测量法的操作是：将扫频仪的输出信号作为鉴频器的输入，扫频仪的开路探头电缆接到鉴频器的输出端，先调节BT-3G的中心频率使（调谐并联谐振回路）；然后调节BT-3G的“频率偏移”、“输出衰减”和“Y轴增益”等旋钮，使扫频仪上直接显示出鉴频特性曲线，利用“频标”可绘出S曲线。调节谐振回路电容C4及电感T601，平衡电位器RW1可改变S曲线的斜率和对称性。2.5电路仿真图2-5 电路仿真2.6仿真结果图2-6 调频、调谐波的波形3 制作JZ的PCB电路3.1 实验原理图本次需要制作的PCB的实验原图如下，采用DXP进行PCB版的制作图 3-1 原理图3.2 制作原件由于DXP里面没有UPD2114，因此自己制作了一个。图 3-2 自制UPD2114再给原件命名，加入库。3.3 生成PCB电路画好以后，封装，进行电气检查。图 3-3 电气检查结果新建一个pcb文件然后在原理图界面点设计，再点update，在弹出的对话框里里点执行变化，结果如下：图 3-4 执行变化后结果点使变化生效然后关掉。再把原件拖进画好的矩形框里，排好后，点自动布线，再点全部对象，选中点。完成后结