FM调制/解调电路的设计

查图9（电源电压VCO为9V 时的曲线，横坐标为C1 取值）求出C1 与R1即可

图7 CD4046构成的频率调制电路

当从14脚输入一被信号调制的（中心频率与CD4046的VCO的中心频率相同）调频信号，则相位比较器输出端将输出一个与信号具有相同变化频率的包络信号，经低通滤波器滤去载波后，即剩下调频信号解调后的信号了。一般使用PCI，这时仅由R1和C1确定VCO的中心频率f0，而不用R2来收缩频率范围（其为无穷大）。同样，由图9查图求R1 与C1。无调频信号输入时，VCO工作在f0上。解调电路如图8所示。

图8 CD4046构成的频率解调电路

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FM调制/解调电路的设计

图9 CD4046 在不同外部元件参数下的特性曲线

综上所述设计FM调制/解调电路如图10所示

图10 实验电路图

四、电路性能指标的测试

(1)调频部分的测试

① 锁相环自振频率f0的测量

将IN1、IN2分别对地短路，调节微调电位器PR1至适中位置，测量D端(即IC3的VCOin脚，也就是CD4046的9脚)直流电压(约为5.3V，近似电源电压的1/2)，用示波器观察锁相环输出OUT1端的波形。记录波形特性、频率、幅度,填入下表。

OUT1端 波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 第 6 页

FM调制/解调电路的设计

锁相环自振波形

46.5 13.6V 观察相位比较器（鉴相器）B端(IC3的2脚)的波形，将测量结果填入下表。

波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） B端 相位比较器的 46.5 13．4V 输出波形

观察鉴相器输出C端的预积分波形，将测量结果填入下表。 波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） C端 鉴相器输出预 46.5 250mV 积分波形

观察压控振荡器输入VCOin端(即加法器IC2的输出D端)的波形，将测量结果填入下表。 频率幅度波形特性 （KHz） （Vp-p） D端 鉴相器输出 46.5 612mV 积分波形

② 锁定的判断

将信号发生器输出的方波信号(幅度为3.5VP-P，频率为自振频率f0)加到载波输入IN1端，用双踪示波器同时观测锁相环OUT1端和A端的波形（即锁相环的4脚和14脚）。如波形稳定表示频率被锁定。改变信号发生器的输出信号频率，可发现在较大范围内锁相环均能锁定。

图11 OUT1端波形 图12 A端波形

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FM调制/解调电路的设计

③ 测量同步带宽(锁定范围)和捕捉带宽(捕捉范围)

调节载波信号频率（输入IN1），由自振频率f0开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout

端）波形抖动(即：失锁)，记录此时的载波输入信号频率f1（下限失锁频点）。 测得结果fl=10.92KHz

调节载波信号频率，由自振频率f0开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形抖动(即：失锁)，记录此时的载波输入信号频率f2（上限失锁频点）。 测得结果f2=82.580KHz

所以求得同步带宽（锁定范围）?fL= f2-fl=71.66KHz

调节载波信号频率，由f1开始逐渐缓慢增加，直至（VCOout端）波形不抖动(即：锁定)，记录此时的载波输入信号频率f3（下限锁定频点）。 测得结果f3=25.320KHz

调节载波信号频率，由f2开始逐渐缓慢降低，直至（VCOout端）波形不抖动(即：锁定)，记录此时的载波输入信号频率f4（上限锁定频点）。 测得结果f4=56.980KHz

所以求得捕捉带宽（捕捉范围）?fV= f4- f3=41.760KHz

(2)解调部分的测试

① 锁相环自振频率的测量(由IC4组成)

调节微调电位器PR2至适中位置，测量G端((即IC4的VCOin脚，也就是CD4046的9脚)直流电压，用示波器观察锁相环输出E端的波形。记录波形特性、频率、幅度,填入下表。

波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） E端 锁相环自振波形

观察相位比较器（鉴相器）F端(IC4的2脚)的波形，将测量结果填入下表。

波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） F端 相位比较器的 46.5 12.6V 输出波形 观察压控振荡器输入VCOin端(即IC4的输出G端)的波形，将测量结果填入下表。

G端 波形特性 频率（KHz） 幅度（Vp-p） 46.5 12.7V 第 8 页

FM调制/解调电路的设计

鉴相器输出 积分波形 46.5

(3)观测系统的调频情况

IN1端输入幅值为3.5Vp-p、频率与自振频率相同方波信号（定义为载波）。 IN2端输入幅值为0.4Vp-p、频率lKHz的正弦波（定义为调制波）。

用双踪示波器仔细观测OUT1和IN2，为了可清楚地观看到调频波的疏密变化，可微调调制信号的频率。

12．5V

图13 IN2正弦波

图14 OUT1端波形

(4)观测系统的解调（鉴频）情况

保持第一部（第3步）的状态，联结OUT1端与IN3端（即将调频波接入解调电路），用示波器观测IN3和OUT2，可清楚地观察到频率为1KHz的正弦波（即解调出的波形，可同时与IN2的调制信号进行比较，其相位和频率相同。

五、实验结果

实验测得数据：载波信号的频率fc=46.5KHz，载波信号的电压VP?P?3.5V，FM调频信号的电压VP?P?13.0V,最大频率偏移?fm?71.660???,解调电路输出的FM调

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