高频实验_变容二极管调频实验.doc

电子科技大学中山学院学生实验报告系别：电子工程系 专业： 课程名称：高频实验班级： 姓名： 学号： 组别：实验名称：实验四 变容二极管调频 实验时间：2010 年5月25日成绩： 教师签名： 批改时间：一、实验目的1、了解变容二极管调频的工作原理、电路组成及各元件的作用；2、学习静态频率调制特性和调制灵敏度的测量方法；3、观察调制信号幅度和不同接入电容对调频波的影响。二、实验仪器1. 示波器 一台2. 高频信号发生器 一台3. 数字万用表 一块4. 无感起子 一把5. 实验箱及实验电路板 一套三、实验原理 1. 调频波的数学表达式设载波信号为，因为调频波的振幅不变，而瞬时角频率与调制信号成正比，即，所以调频波的瞬时相位是。因此调频信号的一般表达式为 (1)当调制信号时，调频信号为 （2）式中为调频波的调制指数。显然，最大频偏为。2. 变容二极管直接调频电路变容二极管的结电容与反向偏置电压的关系为 （3）式中，UD为PN结的势垒电压，为ur=0时的结电容，为电容变化系数。图1是一个变容二极管调频器的原理电路，图中Cc为变容二极管的接入电容或耦合电容，L为高频扼流圈，它对高频信号可视为开路。图1 变容二极管调频原理图变容二极管上的反向电压为，式中，VQ是加在变容二极管上的直流偏置电压。因此，变容二极管的结电容为 （4）式中，为未加调制信号时的结电容，其中，为电容调制度。随调制电压的变化情况如图2所示。图2 变容二极管结电容随调制电压的变化关系总回路电容 （5）式中，为未加调制信号时的总电容，所以，调频波的瞬时频率为 （6）式中，fc是未加调制信号时的载波频率，计算公式为 （7）调频波的最大频偏 （8）3实验电路实验电路如图所示。Q1和L4、 C7、 C8、C9、C5、组成电容三点式振荡器，变容管（BB910）的直流反偏电压由R1、R2、W1、R3提供，其交流等效电路如图所示。Q2组成隔离缓冲级。调制信号从输入，用于隔直，用来减少振荡器产生的高频载波对调制信号的影响。若处的调制信号幅度较小，经过和过来的高频载波与调制信号叠加，会使调制信号的波形变得较粗，可通过增大来改善，但太大也会加大对调制信号的衰减。、和为变容二极管的接入电容，接入电容越大，单位调制信号电压变化所引起的频偏也越大，但此时高频载波在变容二极管上的作用也越大，载波中心频率漂移也越大。在实际设计中，应综合考虑多方面的因素，以使所设计的电路满足要求。由图4可知，总的回路电容是 （9）因此，电路的振荡频率为 （10）图变容二极管调频实验电路图变容二极管调频电路的交流等效电路四、实验内容与步骤在主箱上插好发射模块，对照发射模块中的变容二极管调频部分，正确连接电路电源线，12V孔接+12V， GND接GND（从电源部分+12V和GND插孔用连接线接入），接上电源通电(若正确连接，则扩展板上的电源指示灯会亮)。1、测量静态调制特性（不输入调制信号） 断开J1、J2、J3，连接J4，首先调节W1，使变容二极管的反向偏压=2.5V，再连接J3，用示波器在TT2处观察振荡波形，调节CC1，使振荡频率为10.7MHz，调节W2、W3使输出波形失真最小。 断开J3，调节W1使变容二极管的反向偏压取不同的数值，对每一反偏电压，再连接J3，在TT2出测量相应的输出信号频率，将结果填入表1，并画出曲线。表1 静态调制特性测试结果反偏电压1820253032输出信号频率（MHz ）2、测量调频灵敏度（不输入调制信号） 断开J1、J2、J3，连接J4、J5，首先调节W1，使变容二极管的反向偏压=2.5V，再连接J3，用示波器在TT2处观察振荡波形，调节CC1，使振荡频率为10.7MHz，调节W2使输出波形失真最小。 断开J3，调节W1使变容二极管的反向偏压分别取2.0V和3.0V，对每一反偏电压，再连接J3，在TT2出测量相应的输出信号频率、，则灵敏度。3、观察调频波的波形 断开J1、J2、J3，连接J4，首先调节W1，使变容二极管的反向偏压=2.5V，再连接J3，用示波器在TT2处观察振荡波形，调节CC1，使振荡频率为10.7MHz，调节W2、W3使输出波形失真最小。 从IN1处输入1KHz的正弦信号作为调制信号（调制信号由实验箱上的低频信号源提供，连接JD1、选择正弦波），振幅由零慢慢增大，用示波器在TT1处观察波形的变化。 将调频波信号从TT1输入到鉴频电路的INB1端，用示波器观察鉴频器TTB1端的输出电压波形，调整微调电容CCB1（必要时还要调整调频电路的CC1）及改变输入调制信号幅度的大小，使输出波形幅度较大且失真尽可能小，分析鉴