1、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
2、制信号 成正比，tUtuccmcos)( )(tu即 ，所以调频波的瞬时相位是 。因此调频)(tKtfC tfCt dKd00)(信号的一般表达式为(1)tfCcmduKUtu0)(os)( 当调制信号 时， 调频信号为ttumcos)(（2）sincossin tmttt ffcc 式中 为调频波的调制指数。显然，最大 频偏为 。mffUK fffmUK2. 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jCru（3）DrjjUC10式中，U D为 PN 结的势垒电压 ， 为 ur=0 时的结电容， 为电容变化系数。0jC图 1 是一个变容二极管调频器的原理电路， 图中
3、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，V Q是加在变容二极管上tUVtut mQQr cos)()(的直流偏置电压。因此，变容二极管的结电容为（4）tCtUtVCmjQjDmQjj coscos1cos10 式中， 为未加调制信号时的结电容， ，其中， 为电容调制度。DjjQC0 CjQmDQmUV随调制电压的变化情况如图 2 所示。j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 tCCmjQcjc cos（5）tjcQ2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
4、jQcQC tCCLLtf mjQcQcos2121)( 2tCftfQmjccjcccos2122（6）tfmcs式中，f c是未加 调制信号时的载波频率， 计算公式为（7）QcLCf21调频波的最大频偏（8）QmjcmCf2213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
5、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）98715 1CCj接 入因此，电路的振荡频率为（10）Lf42Q1C20.33u C8200p C110.01uCC1 R78.2kR3R23.3kR51kL1470uHL42.2uHW14.7k(IN1)Q2R10680R88.2kR910kR120k R42kJ1 J2 J3J4TT2C
6、410p C1215pC130.1uC724pC33.3pC568pC10100pC9100pR615kW222kW35.1kLR11k+12VKLED1FC20.1uFC10.1u图 变容二极管调频实验电路Q1CjC8200pCC1R51k L42.2uHR42k J4C3/C4/C12C724pC568pC9100p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
7、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QV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。fVQ表 1 静态调制特性测试结果反偏电压 )(VQ18 20 25 30 32输出信号频率（MHz ）2、测量调频灵敏度（不输入调 制信号） 断开
8、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QV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 。1f2 )/()(|12MHzfdUfSCff 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QV在 TT2 处观察振 荡
9、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 鉴频输出信号与原调制信号的差异。 分别 接 J1、J2 重做实验 3，观察不同接入电容对调频波的影响。接 J1 时的图形接 J2 时的图形五、实验数据处理及结果分析1整理实验数据，画出 曲线，计算灵敏度 。fVQfS六、实验心得和体会
