摘要：本文依托卫星通信网络技术实训平台，以锁相环实验为例，从理论和实体实验测量两方面对相关教学环节、测量步骤和结果进行详细介绍。理论部分重点介绍锁相环的组成与基本工作原理，测量环节中结合实验系统的电路结构设计测量方案，并且给出测量结果。
关键词：卫星通信；锁相环；实验设计
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）25-0277-02
一、概述
为了培养学生解决复杂工程问题的实践能力，我校依托卫星通信网络技术实训平台开设卫星通信随课实验。课程设置16学时，8次实验。采用的实训平台主要包括中频调制解调器模块、滤波放大模块、混频模块、模拟卫星转发器模块等，其中射频信号主要由第一次混频和第二次混频产生，因此产生本振频率的锁相环至关重要。本文首先介绍了卫星通信网络技术实训平台，强调信号传输流程，然后结合实验中的电路结构给出锁相环的组成与工作原理，最后进行锁相环实验方案设计，并且给出相应的实验结果。
二、卫星通信网络技术实训平台
卫星通信网络技术实训平台采用标准的两次变频方案，以便于组网及频段设置[1，2]。在发射端，由摄像头变换来的视频和音频信号经过如下变换：①输入调制器中变换成70MHz中频信号；②经中频滤波、放大和衰减控制后输入第一上变频器；③将70MHz中频信号和L波段本振频率960MHz相加，变换成高中频1.03GHz信号；④放大滤波和衰减控制后输入第二上变频器；⑤当高中频信号1.03GHz与C波段本振频率4.865—5.365GHz信号相混频，取上边带，并且滤波放大后成为发射信号（频率为5.925—6.425GHz）；⑥通过6GHz天线将射频信号发送给卫星转发器。
从卫星转发器传送来的射频信号3.7—4.2GHz，由4GHz天线接收并送给低噪声放大器，经过放大、衰减控制、滤波器后输入第一下变频器；在此与本振频率4.865—5.365GHz信号相混，取下边带得1.07GHz高中频信号；再经滤波和放大后输入到第二下变频器；与对应的L波段频合器1.140GHz信号相混，取下边带得70MHz中频信号；再经滤波和可控增益放大器后输入到视频和音频解调器，解调后的信号接入显示设备或电脑即可完成整个通信过程。
三、锁相环组成與工作原理
锁相环是一种典型的反馈控制电路[3-5]，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。锁相环主要由压控振荡器、鉴相器和环路低通滤波器组成，如图1所示。
四、锁相环测量实验设计
该实验平台采用二次变频方式获得C波段卫星信号，其中本地振荡频率分别由960MHz和5.12GHz锁相环产生。通过调节压控振荡器中的电位器可以改变压V（t），进而实现锁相。
根据实验的可操作性，采用DSA800系列频谱仪分别测试发射系统中的两个锁相环。实验内容如下：
①工作区间测量。将开关拨动至压控振荡器，调节电位器改变输出频率，观察幅频特性，将测量结果记录在表1中。测量结果表明5.12GHz锁相环工作频率区间为4.61—5.74GHz。②锁相状态下的测量。校准频谱仪，开关拨至锁相状态，将频谱仪的输入端与锁相环输出口相连，设置中心频率和参考电平，观察锁相环的幅频特性，分别如图2所示。当锁相环进入锁相状态时，能获得5.12GHz的本振频率。
五、结语
本文以锁相环为例，详细介绍锁相环的组成和工作原理。结合实验可操作性，给出第二级锁相环工作频率和峰值功率的测量结果以及处于锁相状态时的中心频率和峰值功率。本文为卫星通信类实验课程设计提供了参考。
参考文献：
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