调频电路,变容二极管

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1、变容二极管一、实验目的1.了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理2.掌握调频器的调制特性及其测量方法3.观察寄生调幅现象和了解其产生的原因及其消除方法二、实验预习要求实验前，预习“电子线路非线性部分”第5章：角度调制与解调电路；“高频电子线路”第八章：角度调制与解调；“高频电子技术”第9章：角度调制与解调—非线性频率变换电路等有关章节的内容。三、实验原理1.变容二极管直接调频电路：变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN结的结电容会随之改变，其变化规律如图3-1所示。图3-1变化规律直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的

2、参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。若载波信号是由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。图3-2直接调频示意图若在LC振荡回路上并联一个变容二极管，如图3-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。2.电容耦合双调谐回路相位鉴频器：图3-3相位鉴频器的组成框图相位鉴频器的组成方框图如3-3示。图中的线性移相网络就是频—相变换网络，它将输入调频信号u1的瞬时频率变

3、化转换为相位变化的信号u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。图3-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。图3-4耦合回路相位鉴频器图3-5（a）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频—调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容Cp耦合到次级线圈的中心抽头上，L1C1为初级调谐回路，L2C2

4、为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc上，二极管D1、D2和电阻R1、R2分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压uo由C5两端取出，C5对高频短路而对低频开路，再考虑到L2、C2对低频分量的短路作用，因而鉴频器的输出电压uo等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻R3对输入信号频率呈现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图（a）中初次级回路之间仅通过Cp与Cm进行耦合，只要改变Cp和Cm的大小就可调节耦合的松紧程度。由于Cp的容量远大于Cm，Cp对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图4-5（b）所示。初级电压u1经Cm耦合，在次级回路

5、产生电压u2，经L2中心抽头分成两个相等的电压，由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为：uD1=和uD2=，随着输入信号频率的变化。u1和u2之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压发生变化，由j此可将调频波变成调幅—调频波，最后由包络检波器检出调制信号。(a)（b）图3-5电容耦合双调谐回路相位鉴频器3、实际线路分析：电路原理图如图3-6所示，图中的上半部分为变容二极管调频器，下半部分为相位鉴频器。BG401为电容三点式振荡器，产生10MHz的载波信号。变容二极管D401和C403构成振荡回路电容的一部分，直流偏置电压通过R427、W401、R403和L401加至变容

6、二极管D401的负端，C402为变容二极管的交流通路，R402为变容二极管的直流通路，L401和R403组成隔离支路，防止载波信号通过电源和低频回路短路。低频信号从输入端J401输入，通过变容二极管D401实现直接调频，C401为耦合电容，BG402对调制波进行放大，通过W402控制调制波的幅度，BG403为射级跟随器，以减小负载对调频电路的影响。从输出端J402或TP402输出10MHz调制波，通过隔离电容C413接至频率计；用示波器接在TP402处观测输出波形，目的是减小对输出波形的影响。J403为相位鉴频器调制波的输入端，C414提供合适的容性负载；BG404和BG405接成

7、共集—共基电路，以提高输入阻抗和展宽频带，R418、R419提供公用偏置电压，C422用以改善输出波形。BG405集电极负载以及之后的电路在原理分析中都已阐明，这里不再重复。四、实验仪器设备THCGP-1型高频电子线路综合实验箱；扫频仪；双踪示波器；繁用表。图3-6变容二极管调频器与相位鉴频器实验电原理图五、实验内容与步骤把本实验模块插到实验箱中，对照本实验原理图熟悉元器件的位置和实际电路的布局，然后按下电源开关S1，此相对应的发光二极管点亮。（一）振荡器输出的调整1