1、 4/4變容二極管調頻實驗報告(高頻電子線路實驗報告) 變容二極管調頻實驗 一、實驗目的 1、掌握變容二極管調頻電路的原理。 2、了解調頻調制特性及測量方法。 3、觀察寄生調幅現象，了解其產生及消除的方法。 二、實驗內容 1、測試變容二極管的靜態調制特性。 2、觀察調頻波波形。 3、觀察調制信號振幅時對頻偏的影響。 4、觀察寄生調幅現象。 三、實驗儀器 1、信號源模塊1塊 2、頻率計模塊1塊 3、 3 號板1塊 4、雙蹤示波器1臺 5、萬用表1塊 6、頻偏儀（選用）1臺 四、實驗原理及電路 1、變容二極管工作原理 調頻即為載波的瞬時頻率受調制信號的控制。其頻率的變化量與調制信號成線性關系。常用

2、變容二極管實現調頻。 變容二極管調頻電路如圖1所示。從P3處加入調制信號，使變容二極管的瞬時反向偏置電壓在靜態反向偏置電壓的基礎上按調制信號的規律變化，從而使振蕩頻率也隨調制電壓的規律變化，此時從P2處輸出為調頻波（FM）。C15為變容二級管的高頻通路，L2為音頻信號提供低頻通路，L2可阻止外部的高頻信號進入振蕩回路。本電路中使用的是飛利浦公司的BB910型變容二極管，其電壓-容值特性曲線見圖12-4，從圖中可以看出，在1到10V的區間內，變容二極管的容值可由35P到8P左右的變化。電壓和容值成反比，也就是TP6的電平越高，振蕩頻率越高。 圖2表示出了當變容二極管在低頻簡諧波調制信號作用情況下

3、，電容和振蕩頻率的變化示意圖。在（a ）中，U 0是加到二極管的直流電壓，當u U 0時，電容值為C 0。u 是調制電壓，當u 為正半周時，變容二極管負極電位升高，即反向偏壓增大；變容二極管的電容減小；當u 為負半周時，變容二極管負極電位降低，即反向偏壓減小，變容二極管的電容增大。在圖（b ）中，對應于靜止狀態，變容二極管的電容為C 0，此時振蕩頻率為f 0。 因為LC f 21= ，所以電容小時，振蕩頻率高，而電容大時，振蕩頻率低。從圖（a ） 中可以看到，由于C-u 曲線的非線性，雖然調制電壓是一個簡諧波，但電容隨時間的變化是非簡諧波形，但是由于LC f 21= ，f 和C 的關系也是非線

4、性。不難看出，C-u 和f-C 的 非線性關系起著抵消作用，即得到f-u 的關系趨于線性（見圖（c ）。 圖2 調制信號電壓大小與調頻波頻率關系圖解 2、 變容二極管調頻器獲得線性調制的條件 設回路電感為L ，回路的電容是變容二極管的電容C （暫時不考慮雜散電容及其它與變容二極管相串聯或并聯電容的影響），則振蕩頻率為LC f 21= 。為了獲得線性調制，頻 率振蕩應該與調制電壓成線性關系，用數學表示為Au f =，式中A 是一個常數。由以上二式可得LC Au 21= ，將上式兩邊平方并移項可得2 2 22)2(1-= Bu u LA C ，這即是變容二極管調頻器獲得線性調制的條件。這就是說，當

5、電容C 與電壓u 的平方成反比時，振蕩頻率就與調制電壓成正比。 3、 調頻靈敏度 調頻靈敏度f S 定義為每單位調制電壓所產生的頻偏。 設回路電容的C-u 曲線可表示為n Bu C -=，式中B 為一管子結構即電路串、并固定電 容有關的參數。將上式代入振蕩頻率的表示式LC f 21= 中，可得 LB u f n 22 = 調制靈敏度 LB nu u f S n f 412 -= ?= 當n 2時 LB S f 21= 設變容二極管在調制電壓為零時的直流電壓為U 0,相應的回路電容量為C 0,振蕩頻率為 021LC f = ，就有 2 0-=BU C LB U f 200= 則有 0 U f S

6、 f = 上式表明，在n 2的條件下，調制靈敏度與調制電壓無關（這就是線性調制的條件），而與中心振蕩頻率成正比，與變容二極管的直流偏壓成反比。后者給我們一個啟示，為了提高調制靈敏度，在不影響線性的條件下，直流偏壓應該盡可能低些，當某一變容二極管能使總電容C-u 特性曲線的n 2的直線段愈靠近偏壓小的區域時，那么，采用該變容二極管所能得到的調制靈敏度就愈高。當我們采用串和并聯固定電容以及控制高頻振蕩電壓等方法來獲得C-u 特性n 2的線性段時，如果能使該線性段盡可能移向電壓低的區域，那么對提高調制靈敏度是有利的。 由LB S f 21= 可以看出，當回路電容C-u 特性曲線的n 值（即斜率的絕對

7、值）愈大， 調制靈敏度越高。因此，如果對調頻器的調制線性沒有要求，則不外接串聯或并聯固定電容，并選用n 值大的變容管，就可以獲得較高的調制靈敏度。 五、實驗步驟 1、 連線框圖如圖3所示 圖3 變容二極管調頻接線圖 2、 靜態調制特性測量 （1）將3號板SW1撥置“LC ”，P3端先不接音頻信號，將頻率計接于P2處。 （2）調節電位器W 2，記下變容二極管測試點TP6電壓和對應輸出頻率，并記于表1中。 3、 動態測試 （1）將電位器W2置于某一中值位置，將峰峰值為4V ，頻率為1KHz 的音頻信號（正弦波）從P2輸入。 （2）在TP6用示波器觀察，可以看到調頻信號特有的疏密波。將示波器時間軸靠攏，可以看到有寄生調幅現象。調頻信號的頻偏可用頻譜分析儀觀測。 六、實驗結果 1、調節電位器W2變容二極管測試點TP6電壓和對應輸