二极管比例鉴频器

1、精品文档高频实验报告（四） 二极管比例鉴频器组员座位号16实验时间周一上午。1 欢迎下载精品文档目录一、实验目的 .3二、实验原理 .3三、实验内容 .53.1实验准备 .53.2电路调整 .53.3鉴频过程观察 .5四、实验报告要求 .64.1基本要求 .64.2提高要求 .6五、实验参数设计 .6六、实验结果记录 .76.1基本要求部分 .76.2提高要求部分 .9。2 欢迎下载精品文档一、实验目的1. 掌握二极管比例鉴频器的工作原理和电路特点。2. 掌握二极管鉴频电路的调试过程，了解其中各谐振回路对于鉴频特性的影响。3. 了解鉴频电路中各关键点的波形特征。4. 了解比例鉴频器的自限幅特性

2、。二、实验原理从调频信号中将调制信号分解出来的电路称为频率解调电路或鉴频电路，简称鉴频器。本设计使用常用的鉴频电路“比例鉴频器”，如图 4.1 所示。图中 T1 初级回路和次级回路都调谐到本实验所选择的中心频率f0 上，为使电路对称，还应选择二极管D1 ， D 2 特性尽可能一致。调频信号在图4.1 中加到初级回路两端，鉴频器输出电压vD 由检波负载电容Cd 3 、 C d 4 的中点（即接线柱端 ) 对地输出。T1v3vDL1L3D1viL11Cd1Cd3iL2 Cd2v2R1L2Cd4CdD2R2T2图 4.1比例鉴频频器电路可将图 4.1 改画成图 4.2 的等效电路。D1vD+v2D1

3、vc3R1-2v3vCd3v0+-+v2 ACvD2c4Cd-2R2Cd4vD2图 4.2比例鉴频器等效电路。3 欢迎下载精品文档输出电压vDvo1K（4-1）21K其中， K 为两个检波器输出电压的比值；KvC3（4-2 ）vC4其中；vovC 3 vC4vC3vC41（4-3 ）11vC3vC3K这种鉴频器的输出电压 vD 除了与鉴频器中两个检波器输出电压vc 3 和 vc 4 之和有关外，还与两个检波器输出电压vc3 和 vc4 的比值有关。比例鉴频器的输出电压随输入信号频率的变化情况如图4.3 中实线所示。vDf0f图 4.3 鉴频特性曲线一般称它为“鉴频特性曲线”或简称鉴频器“S曲线

4、”。曲线表明在一定频率范围内，鉴频器输出电压与输入信号频率有线性的比例关系。鉴频特性曲线也可能是图 4.3 中虚线情况，这取决于鉴频器中线圈及二极管的接法。但不管哪种形式，并不影响鉴频器工作性能。鉴频特性曲线线性部分（即在ff0 附近 ) 的斜率 ( 以 sD 表示 ) 称为鉴频器的鉴频灵敏度，即sDvD（4-4）f在图 4.2 中，将电容 Cd 的容量取得足够大，则由于大电容的滤波作用，使。4 欢迎下载精品文档得当鉴频器输入信号幅度有较快变化时( 即有寄生调幅 ) ， C d 两端电压 vo 仍可保持不变。这样，鉴频器输出电压vD 将只与比值 K 有关，而 K 的大小又只与输入信号的频偏有关

5、。因此，比例鉴频器不但能有效地从调频信号中取出调制信号 （实现了鉴频），而且还能抑制调频信号中的寄生调幅。三、实验内容3.1 实验准备根据实验提供的参数，计算C3A和C4A的值，选择合适的电容器插入实验板。在实验板上 R5的位置，插入 51 的电阻。在实验板上 R11的位置，插入 10k 的电阻。接通实验板电源，实验板上的电源指示发光二极管点亮。3.2 电路调整一、将信号发生器输出 1（ Output 1）连接到比例鉴频器的输入（ J1）上，输出扫频信号。将比例鉴频器的输出（ J2）连接到示波器输入端。二、用示波器观察S曲线。若无法看到S曲线，或者 S曲线的中心频率偏离10.7MHz太远，则应

6、检查 C3A和C4A的容量是否选择正确。若S曲线的中心频率接近10.7MHz，则可以缩小信号发生器的扫频宽度为500kHz，作进一步的调整。三、调节 C3B和C4B，使得 S曲线的中心频率精确等于 10.7MHz，且有良好的对称性和线性。记录 S曲线的形状和参数。3.3 鉴频过程观察一、将信号发生器输出 1（ Output 1）连接到比例鉴频器的输入（ J1）上。将比例鉴频器的输出（ J2）连接到示波器输入端。二、将输出信号模式设为为 FM，载波频率为 10.7MHz，调制频率为 1kHz，最大频偏为 160kHz，输出幅度为 2mV。三、调节示波器，使能够观察到鉴频输出波形，即频率为 1kH

7、z的正弦波。此时若改变信号发生器的调制频率，可以观察到鉴频器输出信号的频率改变。四、改变信号发生器的输出载频信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会相应改变。从输出载频幅度等于 6dBm开始，逐点记录输入输出的幅度， 直至输出载频幅度达到 40dBm止。5 欢迎下载精品文档四、实验报告要求4.1 基本要求一、完成电路计算和调试，观察和记录S曲线，观察和记录输出波形。二、根据 S曲线，计算比例鉴频器的鉴频宽度和鉴频跨导。鉴频宽度BW fmax fmin ，鉴频跨导 SVmaxVmin。式中，f max、f min分别是 形曲线的上、下BWS峰点对应的频率；Vmax、 Vmin分别是 形曲线的上、下峰点

8、对应的幅度值。S三、记录比例鉴频器的自限幅特性， 画出比例鉴频器的输入幅度输出幅度关系曲线。4.2 提高要求一、逐步增大输入调频信号的最大频偏， 观察鉴频器的输出信号波形， 直至出现明显的失真。记录并解释上述现象。二、在 T1谐振回路两端加接 R4以改变其 Q值，观察比例鉴频器的 S曲线形状的改变。记录并解释上述改变。三、通过改变 C3和C4，分别改变 T1谐振回路和 T2谐振回路的谐振情况， 观察它们对于 S曲线形状的影响。记录并解释上述结果。五、实验参数设计实验电路：C10L1+12VC110.01uCT2C4BR6D 110u0.01uC4A 2/7p1kC3A3BR82/7p43C5R

9、1210k330p8.2k5C7R41R7D2C610u11k330pR9C12510kJ134R100.01uT1R53.9kJ251R2R3C2C8C9R113.9k2.4k0.01u330p0.01uT1： 1-2,14T ；2-3,7T ； 4-5,7T ；T2： 1-2,8T ； 2-3,8T ；4-5,1TLT1 (1-3)+L T2(4-5)4H； LT2 (1-3)2.1H图 4.4 比例鉴频器实验电路。6 欢迎下载精品文档因为 L1 = 4mH ， L2 2.1 H ，根据 f1， f 10.7MHz2 LC计算得到 C355.3 pF ， C4 105.4 pF因此，取 C

10、3A= 51p瓷片电容， C3B20 p 可调电容；取 C4A100 p 瓷片电容 , C4 B20 p 可调电容。六、实验结果记录与分析6.1 基本要求部分1. S 曲线记录输入：扫频信号，中心频率 10.7MHz,扫频宽度 0.8MHz（10.3 MHz-11.1MHz），输出幅度 20mV。输出 S 曲线：2. 鉴频宽度和鉴频跨导的计算所需数据并不是直接从 S曲线上读出，而是采用正弦波输入，改变其频率，看输出电平。记录 Vmax 和 Vmin所对应的 f 。输入：正弦波信号，幅度 Vipp =1V输出：f=10.7MHzVo= -4.62mV，对应mVfmin=10.52MHz，对应 V

11、min= -592。7 欢迎下载精品文档fmax=10.92 MHz，对应 Vmax= 608 mV所以得鉴频宽度：BW = f max - fmin =0.40MHz鉴频跨导： S =Vmax - Vmin=1.20VBW= 3.0V / MHz0.40MHz3. FM鉴频波形输入：模式为 FM，载波频率 10.7MHz，调制频率 1kHz，最大频偏 160 kHz 输出波形：可以看到，鉴频得到的信号频率为1.001kHz，但是幅度较小。4. 自限幅特性输入： FM波，载波频率10.7MHz，最大频偏kHz160V输入幅度（ V）输出幅度（ mV）0.40.50.60.10.20.3ippV

12、opp20.823.224.825.62828.8Vipp0.70.80.91.01.21.4Vopp3031.23233.641.643.2Vipp1.61.82.02.22.42.6Vopp46.448.851.254.457.660.8Vipp2.83.03.23.43.63.8Vopp6467.269.673.676.880.8V4.04.24.44.64.85.0ippVopp83.288.89293.693.694.4Vipp5.25.45.65.86.06.2。8 欢迎下载精品文档Vopp94.49288.8848076可以看到当输入幅度超过1V时，输出幅度变化十分缓慢。经 MATLAB拟合，得到自限幅特性曲线：6.2 提高要求部分1. 增大频偏，观察输出波形输入： FM波，载波频率10.7 MHz，输入幅度 1V。输出波形记录如下：频偏为 160KHz，此时波形无失真之后逐渐加大频偏，波形均无失真。9 欢迎下载精品文档频偏为 210kHz此时波形底部开始出现失真频偏为 240kHz底部明显失真之后失真越来越明显分析：之前已经计算过，本电路鉴频宽度为0.4MHz，所以在此范围内，鉴频效果较好，超出此范围，就会出现失真。所以理论上频偏为 200kHz 时会出现失真，实际观察发现从 210kHz 开始失真，理论与实际较为符合。2. 改变 Q值，观察 S 曲线实验