杭电通信电路实验4.doc

通信电路实验报告姓名： 王健 学号： 14072119 班级： 实验名称： FM 鉴频器的设计与仿真 一、 实验目的1、理解和掌握双失谐回路斜率鉴频器的电路组成和工作原理。2、理解和掌握包络检波器的电路组成和设计方法。3、掌握差分输出转化为单端输出的设计方法。二、 设计指标1、采用二极管完成一个鉴频器的设计。2、设计 FM-AM 变换电路。3、输入调频波，观测鉴频器的输入、输出波形。4、完成双端输出到单端输出的转换。5、载波频率f0 = 2MHz ；载波信号的电压幅度Vm = 4V ；调制信号频率F = 50KHz ；调频指数mf =10；三、 原理图1、双失谐回路斜率鉴频器元件参数选取对于频率振幅变换，在本实验中选用双失谐回路斜率鉴频器，此电路可以解决元器件的非线性原因引起的线性范围小的问题，具备电路失真较小，工作频带宽等优点，灵敏度也高于单失谐回路鉴频器。其基本的仿真原理图如图 4-2 所示。双失谐回路斜率鉴频器元件参数选取 （ 1）对于两个谐振回路参数设置 两个谐振回路分别谐振于f01、 f02 ，调频波（FM）的最大频偏可以求得为因为要求 f fm ,则f 500KHz,我们选取 f = 700KHz 。从而可得在本实验中，选取的值为10uH， , 则根据检波电路参数设置因为载频为f0 =2MHz,F = 50KHz 。我们首先选取R = 1K ，对于电容值的选取应满足上述条件。 由计算可得C 15nF,当选取C=10nF时,计算可得到满足关 系式所以选取R = 1K C = 10nF2、 FM 解调部分电路图图 4-4 FM 解调部分电路图FM 信号通过两个线圈 L1L4 分别耦合到右边上下两个失谐回路中，同时也将各自电阻 R4R5 耦合过去，由于为扩大双失谐回路合成鉴频曲线的线性范围，要求双失谐回路形状尽可能相似，即有载品质因子应尽可能相同，根据并联谐振回路有载品质因子计算公式：由于两个回路中电感量一样，因此要求上下两个回路的电阻阻值应满足且若谐振回路的 Q 值过大，这合成鉴频曲线的线性范围较小，为了实现线性鉴频，应限制 ，最后经过反复调整确定如图中所示阻值。仿真可得到信号源 V1 的波形如图 4-5 所示。图 4-5 调频波波形图通过两个失谐的谐振回路后，将会转化为 AM-FM 信号，仿真结果如图 4-6所示图 4-6 AM-FM 信号波形对于 AM-FM 信号，通过二极管包络检波后，将后输出与 AM-FM 信号包络一致的波形，即进行了解调。仿真可得到最终输出信号的波形图如图 4-7 所示。图 4-7 解调输出波形图由图 4-7 可得到，解调输出基本为周期为 30KHz 的正弦波。为了得到更为平滑的正弦波，在解调输出再加入一个低通滤波器，因为解调出来的调制信号频率为 30KHz，所以在输出端加入一个截止频率为 50KHz 的 RC 低通滤波器即可。因为 RC 的低通滤波器的截止频率且fc = 50kHz ，我们选取R = 1k ，则计算可得电容值为C = 3.2nF最终形成到仿真原理图如图 4-8 所示。图 4-8 加入选频网络后的 FM 解调部分电路图通过仿真可得到输出的波形图如图 4-9 所示。3、差分输出转化为单端输出由于以上分析的电路图的输出均为两端口的差分输出，在具体的应用中有一定的限制。因此，通常会将差分输出转化为单端输出，对于差分与单端结构的转换可以利用线圈，也可以利用差分运算放大电路实现。在本设计中，采用运算放大器进行转换。可以得到最终的仿真电路原理图如图 4-11所示。图 4-11 系统整体电路图通过 PSpice 仿真，可得到输出的电压波形如图 4-12 所示。图 4-12 运放输出电压波形由图 4-12 可知通过差分运算放大电路，可以将差分输出转化为单端输出，并且比较图 4-9 与图 4-12，可以看到，输出电压幅度增加 2 倍，与实际相吻合五、实验收获与体会在做仿真实验的时候，一定要复习课文，仿真实验基于课本，不熟悉原理就会无从下手。虽然没有预习报告，下次也有让真预习,如此不仅加快了实验速度，更能在实验中深刻体会到所学知识的应用