变容二极管 调频实验1

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1、高频电子线路实验变容二极管频率调制实验(5)一、实验目的3、理解变容二级管调频的静态调制特性与动态调制特性概念和测试方法。1、了解频率调制(FM)的基本工作原理；2、掌握用变容二极管实现调频(FM)的原理与过程；二、实验内容1．变容二极管静态调制特性实验2．变容二极管动态调制特性实验三、实验应知知识所谓调频，就是把所要传送的信息（例如语言、音乐等）作为调制信号,去控制载波信号的频率，使其按照调制信号幅度的大小变化,而振幅保持恒定的一种调制方式。1．什么是频率调制（FM）tVttVctVFM由此可见:UFM为等幅疏密波，疏

2、密的变化与调制信号有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位时间内过零点的数目之中。其数学表达式为:三、实验应知知识直接法的特点是:振荡器与调制器合二为一。2.常用调频方法产生调频信号的常用方法有：1)直接法直接法主要有变容二极管直接调频、电抗管直接调频和晶体振荡器直接调频等方法。其中，变容二极管直接调频最常用。直接法间接法直接法就是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变振荡回路元件参数来实现）。这种方法的主要优点:在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏.其主要的缺点:频率稳定度差。三、实验应知知识高稳定度载波振荡器相

3、位调制器积分电路多级倍频和混频器窄带宽带间接法就是把振荡与调制器分开，即采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级,先对调制信号积分，再调相，然后从调相器获得调频信号。这样一来就可得中心频率稳定度高的调频信号，但最大相偏有限。2)间接法因为在间接调频时，要获得线性调频必需以线性调相为基础。但在实现线性调相时，要求最大瞬时相位偏移，因而线性调相的范围很窄，因此转换成的调频波的最大频偏很小，即：mf<<1，这是间接调频法的主要缺点。但最大频偏小的缺点可以通过多级倍频器后获得符合要求的调频频偏，另外采用混频器变换频率可以得到符合要求的

4、调频波工作范围。三、实验应知知识三、实验应知知识3.调频信号的参数（1）最大角频偏（2）调制系数（调制灵敏度)它表示对瞬时（角）频率的控制能力，即单位调制电压所引起的频偏量，是产生FM信号电路的重要参数。（3）调频指数它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移量，又称调制深度，但与F成反比。可以大于1，而且常常远远大于1。它是瞬时角频率的最大值；反映了频率受调制的程度，是衡量调频质量的重要指标。三、实验应知知识4带宽若＞＞1，则，为宽带调频。由于FM信号的能量主要集中在附近，因此，忽略掉其它一些振幅很小的边频分量，在工程上定

5、义FM信号带宽为：若＜＜1，则，为窄带调频；三、实验应知知识5.变容二极管的特点与压控特性二极管的PN结具有电容效应扩散电容，正向偏置，电容效应比较小。势垒电容，反向偏置，电容效应大。所以为利用PN结的势垒电容，变容二极管应工作在反向偏置状态.当PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化，而专用的变容二极管，是经过特殊工艺处理（控制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变化而呈现较大变化的压控变容元件。1)变容二极管结构特点2)变容二极管压控特性三、实验应知知识变容二极管结电容Cj的大小,随

6、其PN结所加反偏电压uR变化的关系，称变容二极管的压控特性。结电容Cj与反偏电压uD的关系：式中：Co：uR=0时的电容（零偏置电容）uR：外加反向偏置电压uD:PN结势垒电位差(硅管约为0.6V)。r:结电容变化指数，通常γ=1/2—1/3，经特殊工艺制成的超实变结电容γ=1—5可以看出Cj与uR之间是非线性关系，即变容二极管属于非线性电容，这种非线性电容基本上不消耗能量，产生的噪声量级也较小，是较理想的高效率，低噪声非线性电容。γ=1/2为实变结γ=1/3为缓变结γ＞1为超实变结三、实验应知知识6.变容二极管直接调频

7、的原理电路为了突出调频性能的分析，下图只画出了它的高频交流等效电路，没有画出直流馈电电路。图中；C3为高频偶合电容，C4为偶合隔直电容，LD为高频扼流圈，阻止高频电流经过调制信号源被旁路，右图为振荡器交流等效电路，Cj与振荡器回路并联，R1，R2为Cj的偏置电路，为Cj提供静态直流偏压，而二极管的反偏电压为：+uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4ECR2+uΩ-R1+Uo-1）全接入式变容二极管直接调频7.变容二极管直接调频法的全接入式和部分接入方式若Cj为回路的总电容，如图（A）所示为全接入式变容二极

8、管直接调频电路。图中C1很大，所以决定振荡频率的等效电路为图（B），其振荡频率为LC1CjL2R1R2R3VccLCj三、实验应知知识部分接入式振荡回路如所示，Cj为回路电容的一部分，总电容C为:2)部分接入式变容二极管直接调频LCjC1C2振荡频率为:)2coscos1(2coscosLC1)(2212LL+W+W