1、实验十二变容二极管调频实验一、实验目的1、 掌握变容二极管调频电路的原理。2、 了解调频调制特性及测量方法。3、 观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。二、实验内容1、 测试变容二极管的静态调制特性。2、 观察调频波波形。3、 观察调制信号振幅时对频偏的影响。4、 观察寄生调幅现象。三、实验仪器1、 信号源模块 1块2、 频率计模块 1块3、 3 号板 1块4、 双踪示波器 1台5、 万用表 1块6、 频偏仪（选用） 1台四、实验原理及电路1、 变容二极管工作原理调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。变容二极管调频电路如图12-
2、1所示。从P3处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向第 65页共 117 页偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从P2处输出为调频波（FM）。C15为变容二级管的高频通路，L2为音频信号提供低频通路，L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管，其电压-容值特性曲线见图12-4，从图中可以看出，在1到10V的区间内，变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。电压和容值成反比，也就是TP6的电平越高，振荡频率越高。图12-2 示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下，电容和振荡频率
3、的变化示意图。在（a）中，U0 是加到二极管的直流电压，当uU0 时，电容值为C0。u 是调制电压，当u 为正半周时，变容二极管负极电位升高，即反向偏压增大；变容二极管的电容减小；当u 为负半周时，变容二极管负极电位降低，即反向偏压减小，变容二极管的电容增大。在图（b）中，对应于静止状态，变容二极管的电容为C0，此时振荡频率为f0。因为f=1/2pi，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。从图（a）中可以看到，由于C-u 曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的变化是非简谐波形，但是由于LCf21，f 和C 的关系也是非线性。不难看出，C-u 和f-C 的非线性关系起
4、着抵消作用，即得到f-u 的关系趋于线性（见图（c）。2、 变容二极管调频器获得线性调制的条件设回路电感为L，回路的电容是变容二极管的电容C（暂时不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响），则振荡频率为 为了获得线性调制，频率振荡应该与调制电压成线性关系，用数学表示为 f Au，式中 A 是一个常数。由以二式可得 ，将上式两边平方并移项可得 ，这即是变容二极管调频器获得线性调制的条件。这就是说，当电容C 与电压u 的平方成反比时，振荡频率就与调制电压成正比。3、 调频灵敏度调频灵敏度f S 定义为每单位调制电压所产生的频偏。设回路电容的C-u 曲线可表示为 ，式中B 为一管子结构
5、即电路串、并固定电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式 中，可得调制灵敏度当n2 时设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为U0,相应的回路电容量为C0,振荡频率为就有则有上式表明，在n2 的条件下，调制灵敏度与调制电压无关（这就是线性调制的条件），而与中心振荡频率成正比，与变容二极管的直流偏压成反比。后者给我们一个启示，为了提高调制灵敏度，在不影响线性的条件下，直流偏压应该尽可能低些，当某一变容二极管能使总电容C-u 特性曲线的n2 的直线段愈靠近偏压小的区域时，那么，采用该变容二极管所能得到的调制灵敏度就愈高。当我们采用串和并联固定电容以及控制高频振荡电压等方法来获得C-u 特性n2 的线性段时，如果能使该线性段尽可能移向电压低的区域，那么对提高调制灵敏度是有利的。由 可以看出，当回路电容C-u 特性曲线的n 值（即斜率的绝对值）愈大，调制灵敏度越高。因此，如果对调频器的调制线性没有要求，则不外接串联或并联固定电容，并选用n 值大的变容管，就可以获得较高的调制灵敏度。五、实验数据静态调制特性测量六、实验记录VTP6(V) 0.692 1.886 2.691 3.336 4.08 5.08 6.29 7.08 9.32 11.61F0(MHz) 4.484 4.503 4.513 4.52 4.53 4.54 4.55 4.56 4.58 4.59
