实验十三变容二极管调频实验.docx

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1、实验十三变容二极管调频实验试验十三 变容二极管调频试验 一、 试验目的 1. 驾驭变容二极管调频电路的原理。2. 了解调频调制特性及测量方法。3. 视察寄生调幅现象，了解其产生及消退的方法。二、 试验内容 1. 测试变容二极管的静态调制特性。2. 视察调频波波形。3. 视察调制信号振幅时对频偏的影响。4. 视察寄生调幅现象。三、 试验原理及电路 1. 变容二极管工作原理 调频即为载波的瞬时频率受调制信号的限制。其频率的改变量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。变容二极管调频电路如图13-1所示。从J2处加入调制信号，使变容二 图13-1 变容二极管调频 极管的瞬时反向偏置电压在静态反

2、向偏置电压的基础上按调制信号的规律改变，从而使振荡频率也随调制电压的规律改变，此时从J1处输出为调频 波（FM）。C15为变容二级管的高频通路，L1为音频信号供应低频通路，L1和C23又可阻挡高频振荡进入调制信号源。图13-2示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用状况下，电容和振荡频率的改变示意图。在（a）中，U0是加到二极管的直流电压，当uU0时，电容值为C0。u是调制电压，当u为正半周时，变容二极管负极电位上升，即反向偏压增大；变容二极管的电容减小；当u为负半周时，变容二极管负极电位降低，即反向偏压减小，变容二极管的电容增大。在图（b）中，对应于静止状态，变容二极管的电容为C0，此时振

3、荡频率为f0。因为，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。从图（a）中可以看到，由于C-u曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的改变是非简谐波形，但是由于，f和C的关系也是非线性。不难看出，C-u和f-C的非线性关系起着抵消作用，即得到f-u的关系趋于线性（见图（c）。2. 变容二极管调频器获得线性调制的条件 设回路电感为L，回路的电容是变容二极管的电容C（短暂不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响），则振荡频率为。为了获得线性调制，频率振荡应当与调制电压成线性关系，用数学表示为，式中A是一个常数。由以上二式可得，将上式两边平方并移项可得，这即是变容

4、二极管调频器获得线性调制的条件。这就是说，当电容C与电压u的平方成反比时，振荡频率就与调制电压成正比。3. 调频灵敏度 调频灵敏度定义为每单位调制电压所产生的频偏。设回路电容的C-u曲线可表示为，式中B为一管子结构即电路串、并固定电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式中，可得 调制灵敏度 当n2时 设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为U0,相应的回路电容量为C0,振荡频率为，就有 则有 上式表明，在n2的条件下，调制灵敏度与调制电压无关（这就是线性调制的条件），而与中心振荡频率成正比，与变容二极管的直流偏压成反比。后者给我们一个启示，为了提高调制灵敏度，在不影响线性的条件下，直流偏压应

5、当尽可能低些，当某一变容二极管能使总电容C-u特性曲线的n2的直线段愈靠近偏压小的区域时，那么，采纳该变容二极管所能得到的调制灵敏度就愈高。当我们采纳串和并联固定电容以及限制高频振荡电压等方法来获得C-u特性n2的线性段时，假如能使该线性段尽可能移向电压低的区域，那么对提高调制灵敏度是有利的。由可以看出，当回路电容C-u特性曲线的n值（即斜率的肯定值）愈大，调制灵敏度越高。因此，假如对调频器的调制线性没有要求，则不外接串联或并联固定电容，并选用n值大的变容管，就可以获得较高的调制灵敏度。四、 试验步骤 1. 静态调制特性测量 将电路接成压控振荡器，J2端不接音频信号，将频率计接于J1处，调整电

6、位器W1，登记变容二极管D1、D2两端电压和对应输出频率，并记于下表中。VD1(V) VD2(V) F0(MHz) 2. 动态测试 1）将电位器W1置于某一中值位置，将音频信号通过J2输入，将示波器接于J1端，可以看到调频信号。由于载波很高，频偏很小，因此看不到明显的频率改变的调频波。但用频偏仪（型号为BE37）可以测量频偏。2）为了清晰视察FM波，可以将FM信号从J1端用连线连接到晶体三极管混频器的输入端（图13-1的J4端），将示波器接在变频器输出端（图13-1 的J6端），调整调制信号电压的大小即可视察到频偏的改变。五、 试验报告要求 1. 在坐标纸上画出静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度。说明曲线斜率受哪些因素的影响。2. 画出实际视察到的FM波形，并说明频偏改变与调制信号振幅的关系。六、 试验仪器 1. 高频试验箱 1台 2. 双踪示波器 1台 3. 万用表 1块 4. 频偏仪 1台