变容二极管 调频实验课件

高频电子线路实验

变容二极管频率调制实验

(5)

一、实验目的

3、理解变容二级管调频的静态调制特性与动态调制特性概念和测试方法。1、了解频率调制(FM)的基本工作原理；

2、掌握用变容二极管实现调频(FM)的原理与过程；二、实验内容1．变容二极管静态调制特性实验

2．变容二极管动态调制特性实验

三、实验应知知识直接法的特点是:振荡器与调制器合二为一。2.

常用调频方法产生调频信号的常用方法有：1)直接法直接法主要有变容二极管直接调频、电抗管直接调频和晶体振荡器直接调频等方法。其中，变容二极管直接调频最常用。直接法间接法直接法就是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变振荡回路元件参数来实现）。这种方法的主要优点:在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏.其主要的缺点:频率稳定度差。三、实验应知知识高稳定度载波振荡器相位调制器积分电路多级倍频和混频器窄带宽带

间接法就是把振荡与调制器分开，即采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级,先对调制信号积分，再调相，然后从调相器获得调频信号。这样一来就可得中心频率稳定度高的调频信号，但最大相偏有限。2)间接法因为在间接调频时，要获得线性调频必需以线性调相为基础。但在实现线性调相时，要求最大瞬时相位偏移，因而线性调相的范围很窄，因此转换成的调频波的最大频偏很小，即：mf<<1，这是间接调频法的主要缺点。

但最大频偏小的缺点可以通过多级倍频器后获得符合要求的调频频偏，另外采用混频器变换频率可以得到符合要求的调频波工作范围。三、实验应知知识三、实验应知知识3.调频信号的参数（1）最大角频偏（2）调制系数（调制灵敏度)它表示对瞬时（角）频率的控制能力，即单位调制电压所引起的频偏量，是产生FM信号电路的重要参数。（3）调频指数它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量，又称调制深度，但与F成反比。可以大于1，而且常常远远大于1。

它是瞬时角频率的最大值；反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。

三、实验应知知识5.变容二极管的特点与压控特性二极管的PN结具有电容效应

扩散电容，正向偏置，电容效应比较小。

势垒电容，反向偏置，电容效应大。所以为利用PN结的势垒电容，变容二极管应工作在反向偏置状态.

当PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化，而专用的变容二极管，是经过特殊工艺处理（控制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变化而呈现较大变化的压控变容元件。1)变容二极管结构特点2)变容二极管压控特性三、实验应知知识

变容二极管结电容Cj的大小,随其PN结所加反偏电压uR变化的关系，称变容二极管的压控特性。结电容Cj与反偏电压uD的关系：式中：Co：uR=0时的电容（零偏置电容）uR：外加反向偏置电压uD:PN结势垒电位差(硅管约为0.6V)。

r:

结电容变化指数，通常γ=1/2—1/3，经特殊工艺制成的超实变结电容γ=1—5

可以看出Cj与uR之间是非线性关系，即变容二极管属于非线性电容，这种非线性电容基本上不消耗能量，产生的噪声量级也较小，是较理想的高效率，低噪声非线性电容。γ=1/2为实变结γ=1/3为缓变结γ＞1为超实变结三、实验应知知识6.变容二极管直接调频的原理电路

为了突出调频性能的分析，下图只画出了它的高频交流等效电路，没有画出直流馈电电路。

图中；C3为高频偶合电容，C4为偶合隔直电容，LD为高频扼流圈，阻止高频电流经过调制信号源被旁路，右图为振荡器交流等效电路，Cj与振荡器回路并联，R1，R2为Cj的偏置电路，为Cj提供静态直流偏压

，而二极管的反偏电压为：

+uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4ECR2+uΩ-R1+Uo-部分接入式振荡回路如所示，Cj为回路电容的一部分，总电容C为:2)部分接入式变容二极管直接调频

LCjC1C2振荡频率为:)2coscos1(2coscosLC1)(2212LL+W+W+=+WD+WD+D+==tmAtmAtttcmmccwwwwww三、实验应知知识

实验应知知识介绍完毕实验开始谢谢!

a、注意安全操作规程，确保人身安全注意人身安全和仪器设备的安全为了防止器件损坏，在切断实验电路板上的电源后才能改接电路。调换仪器时应切断实验仪器的电源。

逐步养成用右手进行单手操作的习惯。

b、爱护仪器设备仪器在使用过程中，不必经常开关电源。切忌无目的的拨弄仪器面板上的开关和按钮。仪器设备出现问题，请向老师寻求帮助，请勿随便调换配件。实验现场的操作规程式中，CS=(C2∥Cj∥C4)+(C5∥C6∥C7)（若接通K1，则用C3+C4取代C4）。对输入音频信号而言，C1、L1短路，C2开路，从而音频信号可加到变容二极管BG1上。只要改变Cj，即可改变CS，从而改变振荡频率，这就是变容二极管调频器的工作原理。三、实验应知知识2。实验变容二极管调频等效电路

等效电路如图，图（a)可见，加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由R3、W1分压后，从W1滑动端上取出的电压，因而调节W1即可调整偏压。由图(b)可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器（共集接法），变容二极管经由C4（或C3+C4）再加到回路的L2上，因而是属于变容二极管取部分接入的电路。接通K1可增大接入系数。显然，振荡频率fo为：1。LC振荡电路调整

①输入“IN”端先不接音频调制信号，同时将耦合电容C3不接。将数字存贮示波器的“CH1”探头接到调频器单元“OUT”端，检测LC振荡器的输出信号，适当调节振荡器V1管的基极偏置电位器RP2，使得振荡器输出信号波形（正弦波）最大且不失真。②适当调节放大器V2管的输出幅度调节电位器RP3，使输出信号的幅度最大，此后应保持RP2和RP3不变。③记录此时LC振荡器输出信号的频率、幅度与电信号波形。五、实验内容2.变容二极管调频振荡器静态调制特性调测变容管直流偏置VD（V）12345678不接C3fo(MHZ)接入c3①按表所列的数据要求，分别接或不接耦合电容C3，以1V电压为步进，逐点调整RP1电位器，将测试数据记录于表中。五、实验内容②当以上各点测试完成后，适当调整Rp1电位器，使调频振荡频率输出信号的频率为6.5MHz，并用电压表记录此时VD=?V。③根据测量数据结果，按图所示，作出f-VD特性曲线,。体会变容二极管结电容Cj随VD变化的关系.1．

整理实验数据2．

在同一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影响。3.在坐标纸上画出动态调制特性曲线，说明输出波形畸变的原因。实验报告要求FM信号的频谱特点：1、以fo