实验4调频电路实验

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1、实验四调频电路实验（选做）1.实验目的通过实验加深理解调频信号的概念，调频信号产生的基本方法和基本原理；2.实验仪器示波器（带宽大于40MHz）1台万用表1只双路直流稳压电源1台信号发生器1台调频信号发生器1台频谱仪1台智能信号仪1台3.实验原理3.1调频原理调频是使载波信号的频率按基带调制信号的规律变化，而幅度保持不变的一种调制。FM波是基带调制信号去调变载波的角频率。这时，载波的瞬时角频率可表示为t)ckfv(t)(4.1)式中kf是和调频电路有关的比例常数，单位为rad/V。已

2、调的瞬时相角为tt(t)(t)dtctkfv(t)dt0(4.2)00FM已调波表达为tFM(t)Vomcos[ctkf(t)dto](4.3)0对于vΩ(t)=VΩmcosΩt的单音信号进行频率调制，则FM波表达式为FM(t)VomcosctMfsinto(4.4)其中，Mf为调频指数，其值与Vom成正比而与成反比，且其值可以大于1。kfVmmfm即Mf(4.5)F调频波的产生如图4.1所示，图4.1FM波时域图3.

3、2调频波所占频宽FM调变波所占有的频带宽会随着调变指数(△f/F)的增大而扩宽。FM调变波的频谱分布范围很广，而只对于存在有98%以上的能量的频带称之为Carson频带宽。在此，对于占有频带宽BW可以概略计算如下BW＝2（Mf+1）F=2(∆fm+F)(4.6)式中，△f是最大频率偏移，F为调制信号最高频率。根据FM最大调制角频偏的∆fm不同,FM可分为宽带调频与窄带调频。宽带调频：当∆fm>>F,BW≈2∆fm窄带调频：当∆fm<

4、和间接调频法，这里只介绍直接调频法。直接调频：将调制信号去直接调变载频振荡器的振荡频率，使其不失真的反映调制信号的变化规律。直接调频电路就是一个振荡器，其振荡频率取决于电路中电抗元件L和C的值，用调制信号电压控制可变电抗的值就可以控制振荡器的频率，这就是直接调频的工作原理。受控的电抗元件可以是电感或电容，但最常用的是变容二极管。LC正弦振荡器直接调频如图4.2所示，C2,C3,C4对载频视为短路；L1对载频视为开路；C1对VΩ(t)视为短路；变容管D的电容Cj与L2构成振荡回路，当调制信号加在

5、变容管的Vdq处改变电容值，从而在电阻R上输出调频波。VdqVccC1DV(t)L1C4C2C3L2R图4.2变容二极管直接调频电路在实验三高频振荡器图3.4中，如果在变容二极管D4和D5中间加入了基带音频信号，那么在其输出端P24就是一个调频信号，让这个基带信号的变化去控制振荡器的输出频率，由此达到调频的目的。P22点输入端相当于隔直输入，只让基带信号交流变化控制压控振荡器的振荡频率。4.实验步骤1.调频信号产生实验：按实验三要求，接通VCO电路电源。调节电位器W5，使VCO输出频率为6.5

6、MHZ，作为载波信号。2.用信号源（或IST－B多功能测试仪）产生频率为1KHZ，幅度约200mV的正弦波，作为基带信号。3.把基带信号加到压控振荡器的P22点处，观察压控振荡器P24点输出波形。4.用示波器测量此时已调FM波最高频率fmax和最低频率fmin。5.分别改变基带信号的幅度和频率，分别用频谱仪和示波器观察FM输出波形。6.利用信号源产生一个FM信号，参数为：载波频率fc=10MHz，调制频偏FreqDIV=1MHz，调制信号频率fΩ=10KHz。再利用频谱仪和示波器观察此波形，注意

7、在信号源产生的FM信号中，无基带信号幅度调节选项。5.实验报告1.分别画出在实验步骤1和2中所产生的FM波的时域波形和频谱图，在时域波形中标明幅度与周期，在频谱图中标出功率与FM波所占带宽；2.在实验步聚4中，利用式4.5可求出此时调制指数Mf=(fmax-fmin)/F。说明：由于测试误差，可能fmax和fmin各位同学测试时差异较大，但这是一种求出调制指数的方法。3.利用式4.6计算CarsonFM波带宽，并与测试结果进行对比说明。为什么在单音调制时，FM波也会占有较宽的带宽。4.思考，若一

8、调频信号的调制信号为v(t)Vcost，调频波表达式为m83v(t)5cos(410t75sin210t)V，FM（1）此信号载频和调制信号频率各是多少？（2）若调制信号幅度增大一倍，调制信号频率不变，调制系数和带宽各有何变化？5.说明调制频偏和调频信号所占带宽的关系。