高频实验指导书(合)2011.

1、高频电子线路实验指导书纪 钢 亓德志石油大学 （华东 ）电子信息工程系二O一一年九月、尸、 亠前言高频电子线路实验是教学过程中重要的实践性环节，其目的是通过实 验和实际操作， 获得必要的感性认识， 进一步掌握和巩固所学的理论知识； 学习常用高频测量仪器的使用和电路参数的测量方法；分析实验结果，编 写实验报告；提高实验技能；培养事实求是，严谨的科学作风。为了使学生做好每次实验，并且能达到预期的目的，现将实验工作的 一般要求简述如下：一、实验前的准备 在每次实验前，必须仔细阅读实验指导书和教材上有关实验方面的理 论知识，充分理解实验原理和实验电路、明确本次实验的目的和任务、熟 悉实验步骤和内容。还

2、需要了解实验仪器的技术性能、操作方法及注意事 项及准备好记录实验数据表格。二、实验工作 按照实验步骤和内容，有目的地调整电路参数和测量数据，正确操作 测量仪器。读取数据时应仔细准确，实验数据应及时记录在事先准备好的 表格中。实验数据不要随意涂改，如发现数据有误，可重新测量，以便发 现问题。三、实验报告的编写 编写实验报告是将实验结果进行归纳总结分析和提高的阶段。学生在 每次实验课后都应独立完成这一项工作，实验报告内容应包括：1. 实验名称、班级和姓名、同组者姓名、实验日期2. 实验目的和实验电路3. 根据实验原始记录整理出的数据、表格、曲线、波形和计算数据等 等。曲线和波形要画在坐标纸上，坐标

3、轴要注明物理量的单位。4. 对实验结果进行讨论分析。如：是否达到实验目的和要求；有何收 获；实验中产生误差的原因；回答问题以及对实验的改进意见等。3目录前言实验一高频小信号谐振放大器（1）实验二 LC正弦波振荡器 （5）实验三乘积调幅器与大信号检波器（8）实验四 调频与鉴频器（14）高频电子线路实验指导书5实验一高频小信号谐振放大器、实验目的1通过实验进一步熟悉小信号谐振放大器的组成和工作原理; 2掌握谐振放大器的调试和基本性能测量方法。、实验原理谐振放大器是采用谐振回路做为负载的放大器。根据谐振回路的特性 可以知道谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离 谐振频率的信号，增益

4、迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而 且还起着滤波或选频的作用。对高频小信号放大器来说，由于输入信号小，它可以工作在晶体管的 线性范围内。这就允许把晶体管看成线性元件，因此可作为有源线性四端 网络（即小信号微变等效电路）来分析。本实验采用两级晶体管窄带谐振放大器作为实验内容。高频小信号放大器的主要性能指标有：中心频率fo :是指放大器的工作频率。它是设计放大器电路时，为 选择器件和计算谐振回路元件参数的依据。增益：是指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益和功率增益。电压增益Kvo=Vo/Vi功率增益KpO=Po/Pi式中：Vo，Vi分别为放大器中心频率上的输出和

5、输入电压幅度，Po，Pi分别为放大器中心频率上的输出和输入 功率。增益通常用分贝表示。通频带：是指放大器电路增益由最大 值下降3dB时对应的频率宽度。它相当于输 入不变时，输入电压由最大值下降0.707倍或功率下降到一半时对应的频率宽度， 如图K(f) J/寸 0dBz-3dBB0图1-1通频带示意图1-1所示。选择性：是指放大器对通频带的外部抗干扰信号的衰减能力。通常有两种表示方法：一种是矩形系数；另一种 是抑制比。用矩形系数说明通频带以外的邻近波道的干扰频率分量的衰减能力， 理想的频带放大器频率响应曲线呈矩形。但实际的曲线形状往往与矩形有较大的差异，如图1-2所示。用矩形系数定义为:Kr0

6、.1二 2 . fo.i= 2：fo.7式中：2对0.7为相对电压增益下降到0.7倍时的频带宽度，即放大器的通频带B ； 2 ：fo.i为相对电压增益下降到 0.1倍时的频 带宽度。显然，理想矩形系数应为1，实际矩形系数均大于1。用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率fn信号抑制能力的大小，它的定义中 心频率上功率增益Kpfo与特定干扰频率fn上的功率增益之比。图1-2实际幅度特性Kd =-KpfopfnK pfod (dB )=10 IgK pfn还有其它性能指标参数，如工作稳定性，噪声系数等，有关说明请看 教科书。三、实验电路K13T1 C4.0.01+5VUi C10.01uFR447p4

7、.7KR5100R351il0.01uF (i.7KR61K1 C3_ 0.01uFUo113KC5Ui2R84.7KR951R7R104.7KQ29018R1151R12510C812pT2 C60.01uFUoC70.01uF图1-3高频小信号放大器实验电路如图1-3所示实验电路由两级高频小信号谐振放大器组成，第一级与 第二级的电路结构完全相同。R1，R2，R3，R5, R6为Q1提供静态工作点，T1，C2为谐振回路。R7, R8，R9, R11，R12为Q2提供静态工作点， T2，C8为谐振回路。输入信号经过C1加到Q1经过放大和谐振回路的选频送到下一级放大器 Q2，再经过放大和谐振回路

8、的选频输出。四、实验仪器1示波器（DC4322D）2. 高频信号发生器（DF1070）3. 高频电子线路实验箱五、实验内容及步骤（一）第一级谐振放大器幅频特性的调试1打开电源开关（电源指示灯亮），K1开关拨到00位置；2将高频信号发生器频率调到6MHz，输出信号峰-峰值10mV，将它加到实验电路板的第一级放大器的输入端，再将示波器接到第一级输出 端。调整电感磁芯使其达到谐振频率，测量输出电压V。，并计算Av。3调整高频信号发生器的频率，测量放大器的通频带2：fo.7和2 ：fo.5,计算矩形系数S，并与理论计算值进行比较。（心0 5二需）f(MHz)23).7 (kHz)2Afo.5(kHz)

9、AvoKr0.564根据表格数据，调节高频信号发生器频率（Vp-p=10mV保持不变）。测量输出电压幅频特性曲线。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5V 0 (mV)（二） 第二级谐振放大器幅频特性的调试1将高频信号发生器频率调到6MHz，输出信号峰-峰值10mV，将它加到实验电路板的第二级放大器的输入端，再将示波器接到第二级输出 端。调整电感磁芯使其达到谐振频率，测量输出电压V。，并计算Av。2调整高频信号发生器的频率，测量放大器的通频带2 fo.7和2 fo.5,计算矩形系数Kr0 5，并与理论计算值进行比较。（Kr05 =2占0.5）2血7f(M

10、Hz)2Afo.7 (kHz)2Afo.5(kHz)AvoKr0.563根据表格数据，调节高频信号发生器频率（Vp-p=10mV保持不变）。测量输出电压幅频特性曲线。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5V 0 (mV)（三）级联后谐振放大器幅频特性测试把实验板上的K1开关拨到11位置，信号发生器频率调到6MHz，输出信号峰-峰值调到10mV，然后加到实验电路板的第一级输入端，由第二 级输出端接示波器，反复调整第一级和第二级电感，使输出达到最大再测 量。f(MHz)2Afo.7 (kHz)2 心 fo.5(kHz)AvoKr0.56根据表格数据，调节高频

11、信号发生器频率（Vp_p=10mV保持不变）。测量输出电压幅频特性曲线。f(MHz)5.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.5Vo (mV)六、预习要求复习有关小信号谐振放大器的工作原理和性能分析方面的内容。七、注意事项1. 高频信号发生器输出衰减20dB ；2. 2Af0.7的两个点和2瓯.5的两个点都要记录；6M ）重调3. 在两级放大器级联之后，需要分别将两级对同一频率（ 谐振；4. 注意不要将无感螺丝刀调断。八、报告要求画出谐振曲线，并分析和讨论。高频电子线路实验指导书27式中 C近似等于C1与C2的串联值图2-1电容反馈LC振荡器(2-1)(2-2)丫巾 BG

12、ib Ge/ B(2-3)实验二LC止弦波振荡器、实验目的1通过实验进一步了解 LC三点式振荡电路的组成及基本工作原理;2掌握静态工作点、反馈系数等对起振条件、幅值和波形的影响；3了解反馈和耦合电容对振荡频率和起振电压的影响；4. 了解负载对输出电压的影响。二、实验原理电容反馈LC振荡器，其共基极接法的 典型电路如图2-1所示。根据三点式振荡器 起振条件可知与晶体管发射极相连的元件 应为同性质电抗；与晶体管集-基极相连的元 件应为异性电抗。图 2-1所示电路是能够满 足起振所需的相位条件的。当电路参数选取合适，满足起振条件时，电路起振。当忽略 负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影 响时，振荡

13、频率可近似认为等于谐振回路的 固有振荡频率f。：12 二 LCC1C2Ci C2从对图2-1所示电路的等效电路分析可知，设丫巾为共基极接法晶体管的正向传输导纳；Gib为其输入电导；Ge为振荡回路的等效谐振电导，包 括晶体管的输出电导和负载电导；B为振荡器的反馈系数， 则电容反馈LC振荡器的起振条件为式中BC1（ 2-4）C<C2由式（2-3）看出，考虑到晶体管输入电阻对回路的加载作用，反馈系 数B并不是越大越容易起振；在晶体管系数一定的情况下，可以调节负载 和反馈系数，灵活选择保证起振。B 一般在0.10.5之间取值。电路起振后，由于振荡电压幅度越来越大，晶体管放大器逐渐趋向大信号非线性

14、状态，其放大倍数Ku逐渐下降，当Ku下降到KuB=1时，振荡幅度趋于稳定。图2-1所示的振荡器，由于晶体管各极直接和振荡回路元件L、C1、C2并联，而晶体管的极间电容（主要是结电容）又随外界因素（如温度、 电压、电流等）的变化而变化，因此振荡器的频率稳定性不够高。为了提 高振荡器的频率稳定性，产生了能够减小晶体管与回路之间耦合的改进型 电容反馈振荡器。三、实验电路图2-2 LC正弦波振荡器实验电路实验电路如图2-2所示。该电路为改进的电容三点式振荡电路，输出 级采用射随器隔离。它是用来减小后一级负载对前一级振荡回路的影响。四、实验仪器1示波器（DC4322D）2数字频率计（DF1070）3数字

15、万用表（DT9202）4高频电子线路实验箱五、实验内容及步骤1观察静态工作点对输出的影响不加负载，即 K3开关全部拨为00位置，K1开关拨到010位置，K2 开关拨到010位置，就分别把 C2和C5连通。打开电源开关（电源指示灯 亮），调节电位器 W1，改变R4两端电压（用万用表测量电阻两端 R4=1k）， 用示波器接到输出端 Vo处，观察输出波形（注意记录有无失真），并测量幅 度。V R4（V）0.10.30.50.70.80.91.0V op-p2观察反馈系数对输出振幅的影响调节W1使R4使端电压为0.5V，K2开关拨到100把C6连通，再通 过K1开关分别把C1，C2, C3连通（注意开

16、关拨到1为接通，拨到0为断 开），并用示波器观察输出波形及幅度。C1=47pC2=120pC3=470pV op-p (V)3观察耦合电容对电路的影响耦合电容对起振的影响（注意失真情况）K1开关拨到100位置，把C1连通，再通过K2开关分别连接 C4, C5， C6，调节 W1测量电路刚能起振的工作点。再把 K1开关分别拨到010和 001位置上，分别连接 C2和C3，重复上述步骤。注意起振点和停振点的 区别。（示波器输入为0.1V/格）。当C1=43p时C4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)当 C2=120p 时C4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)当6=470p时C

17、4=43pC5=82pC6=470pVe(mV)观察耦合电容对频率覆盖系数的影响选择合适的静态工作点，K1开关拨到010位置和Vr4=0.5V，再用K2开关分别连接C4，C5和C6，用频率计测量振荡频率。C4=43pC5=82pC6=470pf5观察电路负载对输出幅度的影响K1开关拨到 010位置接通 C2，K2开关拨到010位置接通 C5，Vr4=0.5V，首先测空载（K3拨到00位置输出电压），然后再用K3分别接通 电阻R5，R6，测出输出电压。R(kO)空载R5R6Vo(V)六、预习要求复习有关LC振荡器振荡原理，由实验内容拟定实验步骤，熟悉各项 操作的意义，绘制必要的表格。七、注意事项

18、1测频率用高频信号发生器；2示波器和频率计不能同时接上；3注意静态工作点的调整，把所有的连接都连接号后再调工作点。每次改变连接后都要重新调整静态工作点。八、实验报告要求用所学理论分析各项实验结果。实验三乘积调幅器与大信号检波器一、实验目的1通过实验进一步了解模拟乘法器调幅电路的工作原理；2通过实验进一步了解二极管大信号检波器的工作原理；3掌握示波器测量调幅指数和电路调试方法；4观察检波器电路参数对输出信号失真的影响。二、实验原理1振幅调制调制是用调制信号(如声音，图象等低频或视频信号)去控制载波的 某一参数，使这个参数随调制信号而变化的过程。载波经过调制后称为已 调波。振幅调制就是用调制信号去

19、控制载波的振幅，使载波的振幅按调制信 号的规律变化。设调制信号为vc t) =VQcosCt载波信号为vo (t) =Vo COS；:；ot则根据振幅调制的定义可以得出载波振幅信号的表达式为：v(t) =Vo(4 亠ma cosl COS，ot式中ma二上卍称为调幅指数或调幅度，它通常以百分数表示；Kd称Vo为调制灵敏度。为使已调波不失真，调幅指数应为maW 1，当ma>1时，称为过调制，此时产生严重失真，这种情况应该避免。将前面的v(t)式展开得：v( t) =Vo(4 ma cos I t)cos -ot41=Vocos otmaVocos(，o _'： )tmaVocos(

20、 o)t22由上式可以看出调幅波是由三个不同频率的正弦波组成。第一项为未 调幅的载波；第二项的频率等于载波频率与调制频率之和，称为上边频； 第三项的频率等于载波频率与调制频率之差，称为下边频。实际上，调制 信号是比较复杂的，它含有许多频率分量，因此，由它所产生的调幅波中 的上边频和下边频都不是一个频率，而是许多个频率分量组成了所谓上边 频带与下边频带。2、振幅解调 从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调，解调是调制的逆过程。调幅信号的解调通常称为检波，检波实现方法可分为包络检波和同步检波两大类。前一种只适用于载波振幅信号（ AM），后一种只能用于抑 制载波振幅信号（DSB）或单边带调制信

21、号（SSB）,当然同步检波也可解 调载波振幅信号（AM ）。二极管包络检波分为峰值包络检波和平均包络检波，前者输入信号要求电压大于0.5V，检波器输出与输入之间是线性关系一线性检波；后者输入信号较小，一般几毫伏至几十毫伏，输出的平均电压与输入信号电压振 幅的平方成正比，又称平方率检波，它广泛用于测量仪表中的功率指标。 本实验仅研究峰值包络检波，其原理电路如图3-1所示。图中输入回路提供调幅信号 Ui， 检波二极管通常选用导通电压小和 导通电阻小的锗管。 RC电路有两个 作用：一是作为检波器的负载，在它 的两端产生调制信号电压； 二是滤除 检波电流中的高频分量。为此 RC网络必须满足： R,式中

22、，。为载波角频率，门为调制波角频率。检波过程实质上就是信号通过二极管向电容C充电以及电容对电阻 R放电的过程。充电时间常数为RdC， Rd为为二极管的正向导通电阻。放电时间常数RC,通常Rd<<R，因此，对C而言充电快，放电慢。经过若干 个周期后检波器输出电压 Uo在充电过程中逐渐建立起来。 该电压对二极管 D形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导 通时间很短，电流通角B很小。当C充放电达到动态平衡后，Uo按高频周 期做锯齿波动，其平均值是稳定的且变化规律与输入调幅信号包络变化规 律相同，从而实现了载波振幅信号的解调。下面简单说明一下二极管峰值包络检波器的两

23、项主要性能指标。（1）传输系数Kd传输系数Kd也称为检波系数或检波效率，它是描述检波器对输入已调 信号的解调能力或效率的一个参数。如输入电压振幅V°m,输出直流电压Vdc,则Kd定义为：Kd=V deV om对于载波振幅调制信号，其定义为检波器输出低频电压振幅与输入高频已调波包络振幅之比:Kd=_Vim_maV omKd的大小决定于RC的取值及二极管导通电阻图3-3负峰值切割失真波形1这两个定义是一致的。Rd的大小，Kd越趋近于（2）检波器的失真 二极管峰值包络检波 器的失真，除具有与放大 器相同的线性和非线性失 真外，还存在两种特有的 失真一惰性失真和底部切 割失真，如图 3-2和

24、图 3-3所示。惰性失真表现为输 出波形不随包络形状而 变，它总是起始于输入 电压负斜率的包络线的 下降速度。这种失真是 由于RC过大造成的，通过调节 R或C的大小，可以避免产生惰性失真。 底部切割削失真又称为负峰切割失真，这种失真是因为检波器的交直流负 载不同引起的。分析表明：为防止这种失真，检波器交流负载与直流负载 之比不得小于调幅波的调制度 ma。因此，必须限制交流和直流负载的差别。图3-4乘法调幅与大信号检波电路三、实验电路如图3-4所示电路为乘法调幅与大信号检波电路，它由三部分组成，集成模拟乘法器 MC1496P组成调幅电路；晶体管Q1组成射随器完成前后 两级电路的阻抗匹配；二极管D

25、1等阻容元件组成二极管大信号包络检波器。图3-4中调幅电路所用的集成电路 MC1496P是摩托罗拉公司生产的模 拟乘法器，可用做宽带和抑制载波双边带平衡调制器，不需要耦合变压器 或调谐电路，它还可以作为高性能的SSB乘法检波器，AM调制/解调器，混频器，倍频器和鉴相器等。图3-5为内部电路及引脚图。其中晶体管T1T4 组成双差分放大器，T5、T6组成单差分放大器，用以激励T1T4。T7、T8、D1、R1R3组成偏置电路作为T5、T6的恒流源。差分放大器工作在线 性区时，输出电压 Uo=KUxUy式中K为常数， 它与外围元件有关。分析表明， MC1496P 线性区和饱和区的临界点 在1520mV

26、左右，仅当式 如信号电压均小于26mV时，器件才有理想的相乘作 用，否则输出电压中会出现 较大的非线性误差。显然， 输入线性动态范围的上限O5T85R2500*T7-)10Ux() (+)8(-)4Uy(+):M1*T614nR31 R1U500 L1 500D1图3-5 MC1496内部电路及引脚值太小，不适应实际需要。 为此，可在发射极引出端引 脚2和引脚3之间根据需要接入反馈电阻，这样可以调整（扩大）调制信 号的输入线性动态范围，但是反馈电阻同时会影响调制器增益。增大反馈 电阻会使器件增益下降，但它能改善调制信号输入的动态范围。模拟乘法器MC1496P的引脚1和引脚4之间直流电压Eo的最

27、大值为:Eomax =51517508 =0.5V当 Vc > 0.2V 时，V0 : 0.9E0（1 V co 't）cos ct 调整 V ©或 Eo可改变调幅 Eo波的调幅度。四、实验仪器1示波器（DC4322D ）2. 高频信号发生器（DF1070）3低频信号发生器（EM1642 ）4数字万用表（DT9202 ）5高频电子线路实验箱五、实验内容及步骤打开电源开关（红绿指示灯亮）。（一）乘积调幅器1调制信号幅度对调幅度ma的影响调节Wi，使Eo=0.5V （注意1脚电压应高于4脚）万用表红表笔放到J1插孔中，黑表笔放到 J4插孔中，则Vo =0.45（4 亠2V：

28、cosl t）cos ot2V汕勺大小就是调幅信号的调幅度。E0是MC1496p的引脚1和4两端电压，在实验板上图3-6已经留出测试孔。高 频信号发生器提供载 波信号，将它调到频 率为 465kHz ,Vp-p=0.2V ,接入到 Uc端。低频信号发生 器提供调制信号，将 它调到频率为1kHz的正弦波，接入到Vs 端，测量晶体管 Q1 的发射极的波形。女口 图3-6所示，改变Vs用示波器观察输出（AM-UOT）波形并读出A和B数值, 根据A和B的数值计算ma，画出ma<1, ma=1, ma>1时的调幅波波形。首先测全调制时的 Vs,然后测过调制的 A,B值，过调制的B值为负 值，

29、做全调制和过调制时低频信号发生器不衰减，其它情况衰减20dB。V p-p0.10.20.40.60.81.2AB0ma2.Eo对调幅度ma的影响载波信号不变，调制信号Vsp-p为0.4V。调节 W1,改变E0,观察E0对ma的影响。Eo(V)0.50.40.30.1AB0ma（二）二极管大信号检波器1. 观察惰性失真交流负载ri（Rl5或R16）不接，载波信号不变，Eo调整为0.5V，调制 信号Vsp-p为0.4V不变。取不同的fs,示波器接检波器输出端（ZLR）,调节W2，测量刚好产生惰性失真时的直流负载电阻R（=W2+R14）值。注意先断电，再用万用表Q档测量电阻。fQ (kHz)1510

30、R ( k Q )2.观察负峰切割失真调节W2为5.1K Q，然后把开关 K3分别拨到01和10位置上分别接 通R15和R16交流负载，通过示波器接交流输出端Uo观察输出情况。调整Us,改变ma,测量刚好产生负峰切割失真时的mao E°=o.5V , Vcp-p=0.2V ,fs=1kHz ori ( K Q )(R15) 1K(R16) 5.1KABma ( %)六、预习要求1复习有关模拟乘法器、二极管大信号检波的工作原理和性能分析方面的内容。2. 预习示波器测量调幅系数 ma的方法。七、注意事项1. 输入信号应在板上的实测值（以示波器测量为准）;2. 在同一量程下 A和B只读格数

31、不读电压值；3. 测量直流电阻时，先断电源，再用万用表测电阻的值，测完电阻 后，应万用表立即打回到直流电压档上；4. 测电阻时，黑表笔接地，红表笔测量；5. 测调制波时，如果上下步对称时，调W2增大电阻后波形可正常；6. 高频信号发生器使用时不用衰减，低频信号发生器除做全调制和 过调制时衰减20dB ；7. 调电位器时应注意标号，W1 , W2电位器可调， W3电位器在实验中严禁调动。八、报告要求1. 绘出ma随v。和Eo变化的曲线。2. 描绘当ma<1 , ma=1 , ma>1时，调幅波的波形。3. 描绘检波器惰性失真和负峰切割失真时的输出电压波形。实验四频率调制与鉴频实验一、

32、实验目的1通过实验进一步理解频率调制工作原理及实现方法；2通过实验了解变容二极管直接调频的原理及电路组成；3掌握测量变容二极管特性的方法；4观察改变频率调制电路参数对输出信号的影响。5通过实验进一步理解频率调制信号的解调原理及实现方法；6掌握乘积型相位鉴频器工作原理，实现电路及测量方法。二、实验原理1. 频率调制的一般原理频率调制就是用低频信号去控制高频载波的频率，使高频载波的振幅 不变，而瞬时频率与调制信号的强度成线性关系。设调制信号为：v (t)m cosl 比载波信号为：af (t) = Ao cos .ot调频时，载波信号的瞬时角频率（t）随调制信号成正比变化，即:（t） = o kf

33、V m cosl 】t瞬时相位6（t）为：恥）=问）dE+營皿因此，可得调频波（FM波）的表达式为：kfVcaf (t) = A 8$如 + & sinQt)=Ao cosf °tsinlt)=Ao cos( ot Ff sin 11)式中：二.m =kfVi m称为调频波的的最大角频偏;mf称为调频波的的调频指数。mf可以大于1，mf越大抗噪声性能越好，但是要占据更大的信号带宽。我们知道LC振荡器的振荡频率12 二 LC，如果能使振荡器回路的或C受调制信号控制而变化，则振荡频率就会受调制信号控制而变化。只 要c（t）或L（t）】与 v（t）成正比例关系，如果 c（t）很小，

34、可以证明（教科书第556页).f也与C成正比例关系，所以最后必然得出 f与V (t)恰成 正比例关系的结论，从而实现线性调频。2.变容二极管直接调频变容二极管是单向导电器件，在反偏时，它的PN结呈现一个与反向偏压U有关的结电容 Cj，利用其特性可使振荡频率随外加电压而变化，实现调频。Cj与U的关系是非线性的，所以变容二极管电容Cj属于非线性电容。Cj受反向偏压的控制特性曲线简称变容二极管结电容与外加电压 的关系可表示为：CjoCjj(1 vr Nd)其中Cj0是变容二极管在零偏压 时的电容值；VD是变容二极管的势 垒电位差(硅管约为0.7V，锗管约为0.2V)； 1 是电容变化系数，通常CjU

35、曲线，如图4-1所示。图4-1变容二极管Cj U曲线=1/21/3 ； U是外加反向偏压的绝对值，包括静态工作电压Eq和调制信号电压Vj即U=Eq+ V。设调制信号为t)=Vq cosCt，入振荡回路后，振荡频率可表示为：当变容二极管作为回路总电容全部接:/ 2f =fo( 1 亠mccos ot)其中，me表示结电容调制深度的调制指数，称为电容调制度,mcEq Vd由以上两式可得出， 只有当=2时，才能实现线性调频。在 -2时，调 频过程将产生非线性失真。不过，当Vm较小时，且Eq合适的话，调频非线性失真很小。对调频电路的性能要求主要有调制线性、最大频偏、调制灵敏度及中 心频率稳定度等。前三

36、项可由静态频率调制特性曲线上估计测出来。3. 频率解调的一般原理能够完成对调频信号解调的电路称为鉴频器。它的基本方法是将调频 波进行特定的波形变换，使其变换后的波形中，包含有反映调频波瞬时频 率变化规律的某种参量，例如幅度、相位或平均分量，然后设法检测出这 个参量，即得到原始调制信号。鉴频器的电路类型很多，例如将调频波通过幅频特性斜率不等于零的 线性网络，使调频波的振幅按其瞬时频率规律变化，变为调频一调幅波， 再通过包络检波器检测出反映幅度变化的解调电压。这种鉴频器称为幅度鉴频器或斜率鉴频器。又如，将调频波通过相频特性斜率不等于零的线性网络，使调频波的 相位按其瞬时规律变化，变为调频一调相波，

37、再通过相位鉴频器检测出反 映相位变化的解调电压。这种鉴频器称为相位鉴频器。图4-2乘积型相位鉴频器方框'W6110iu FR632.2KQ61 丄C62)01 8C69.01 uFC645 6p 4:二當壬200 p4£60KC611-H2 7pI.I+12V100uHR68100KR62上5.1KC610.01 uF4L621 0uHR64 J-C631K300 pK1C66Ui 10uFL63F.：100uH=DB61CC1CI-C670.1u FC65 A R654一GNDW631k9018UoutQ62£700KR691 0K103艰Uin本实验采用相位鉴频

38、器，乘积型相位鉴频器的实现框图5-1所示。在图中，移相网络一般采用单谐振回路或耦合回路，乘法器一般采用模拟乘 法器，低通滤波器为 RC网络。乘法器和低通 滤波器构成的相位检波器又称为鉴相器。鉴相器的主要特性是鉴频特性， 也就是它的输出电 压V m与输入FM信号的频偏甘(或瞬时频率 f)之间的关系曲线，如图5-2所示。图中，对 应FM信号的中心频率 fo (Af=O)，输出电压 为零；当信号频率向左右偏离时， 分别得到负、 正输出电压。因为FM信号的频偏按调制信号 规律变化，故鉴频器输出还原了原调制信号。曲线中直线段的频率范围 Bm为鉴频器的线性范围。Bm应大于调频信号最大频偏的两倍以上。三、实

39、验电路1. 频率调制电路L64图4-4频率调制实验电路用变容二极管组成的频率调制电路如图4-4所示。以Q61、L62、C62和C63等元件组成 LC振荡电路；R65、R66、R67和 W62为变容二极管 提供偏压使变容二极管与调制信号近似成线性关系，变容二极管通过C65耦合加入到振荡器的谐振回路，调制信号信号通过 C66和L63加在变容二 极管BD61两端；Q62等元件组成射随器。2. 频率解调电路乘积型相位鉴频器实验电路如图4-5所示。图中，集成模拟乘法器MC1496及其输出电路（由R13、R14、C8和C9组成低通滤波器）构成乘 积型鉴相器，C3和L1构成并联谐振回路，用作移相网络。D1和D2是限幅电路，它可以滤除输入波形的寄生调幅的干扰。C4、C5、R7和D3组成的电路是把-12V的电压转换成集成电路 MC1496引脚14所需的-8V电压。 做实验时把输入信号（已调波）从 Uin加入，通过该电路的解调在输出端 Uout输出解调信号。4