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1、实验八 变容二极管调频电路一、实验目的1 进一步学习掌握频率调制相关理论。2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法。3. 理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。二、实验使用仪器1. 变容二极管调频电路实验板2谱分析仪、低频信号源、100MHz双踪示波器、万用表三、实验基本原理与电路1. 变容二极管调频原理变容二极管的调频原理可用图8-1所示。在变容二极管上加一固定的反向直流偏压Ur 和调制电压u （图a）,则变容二极管电容量J将随u 改变，通过二极管的变容特性（图QJQb）可以找出电容C随时间的变化曲线（图c）。此电容C由两部分组成，一部分是C 为0固定值；另一部分近似为C co
2、sQt，为变化值，C是变化部分的幅度，则有mmC 二C +C cos Qt（8-1）JJ 0 m将变容二极管接入振荡器的谐振回路，若调制信号的幅度不大，即在窄带调制时，可实 现线性调频。DCB|B(d)(b)(c)IABBCEE(a)ACECURUR0tu偏Iff图 8-1 变容二极管调频原理3. 变容二极管调频实验电路变容二极管调频实验电路如图 8-2，置于本实验讲义末。实验电路的交流谐振回路如图8-3 (a)。若C C、C C、C C，则图8-3 5 6 5 7 j 2(a)可近似为图7-4 (b)。C5(a)(b)图8-3交流谐振等效电路四、实验内容1变容二极管调频静态调制特性测试。2变
3、容二极管调频动态调制特性测试。3.变容二极管的CjV特性曲线的测量。五、实验步骤1.变容二极管调频静态调制特性测试 在实验箱主板上插上变容二极管调频实验电路模块。接通实验箱上电源开关，电源指 标灯点亮。断开J2,连接J1。调整电位器RW1,在测试点TP2测电压为+5V,即变容二极管的反 向偏压为-5V。连接JI、J2。调整微调电容CV1、电位器RW2、RW3在TP3得到频率为10.7MHz的最 大不失真正弦信号(频率由OUT端测试)。调整RW1,改变变容二极管两端的反向电压Vd，测量变容二极管调频实验电路的输 出频率,得到变容二极管调频静态调制特性。表 7-1 变容二极管调频静态调制特性VR
4、(V)f(MHz)(2)变容二极管调频动态调制特性测试先把电容耦合相位鉴频器模块插入实验箱主板上，接通电源，使鉴频器工作于正常状态，即鉴频特性是：中心频率为10.7MHz、上下频偏及幅度对称的S形曲线。低频信号源输出频率f=1kHz、峰-峰值Vp=2V左右(用示波器监测)的正弦波。加入p-p到变容二极管调频实验电路模块IN1端，在变容二极管调频实验电路模块OUT分别用示波 器和谱分析仪观察FM波。定性绘制FM波形的频谱。(3)变容二极管的CjV特性曲线的测量断开J1、J2,在OUT端测量输出的频率，记为ff 二1 2j：L(C + C + C )4 V15接通J2,在OUT端测量输出的频率，记
5、为f2f 二=2 2n.：L(C + C + C + C )中 34V15若已知C Q 39pF，则由(8-2)、(8-3)可得C + C + C34V 158-4)因此可得到C0二C3 +C4 +Cvi+C5。接通J1，即接通变容二极管，振荡器谐振回路的电8-5)容为C二Co + C。在OUT端测量输出的频率，记为f3,32n-L(C + C )J1 + C / C0 j-对(8-5)式做一阶近似可得1C8-6)f沁f (1 -匸)3 J 22 C0从中可解出8-7)改变变容二极管反偏电压V可得到不同的f ,测量并填写表8-3。按表8-3绘制C (V )曲R 3 j R线。表 8-3 变容二极管的电容测量V (V)12345678910f3( MHz)* pF)六、思考题1. 根据实验数据，在坐标纸上画出静态调制特性曲线f (V )，求出其调频灵敏度，说明R 曲线斜率受哪些因素的影响。2. 试述调频波的频谱与调制信号的幅值和频率的关系。3. 若要用变容二极管调频得到线性调频信号，则要求变容二极管的C (V )曲线为什么曲jR线？4. 总结由本实验所获得的体会。图 8-2 变容二极管调频实验电路
