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δ f ≥ Δfm ,则δf≥ 500KHz,我们选取δ 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 = 1KΩ ，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 = 1KΩ C = 10nF

2、 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 L1\L4 分别耦合到右边上下两个失谐回路中，同时也将各自电阻 R4\R5 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 = 1kΩ ，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