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高频电子线路实验7
HUNANUNIVERSITY
通信电路实验报告
学生姓名刘代晓
学生学号201308030321
专业班级通信1303班
2015年12月1日
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。
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
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,电容和振荡频率的变化
示意图。
在(a)中,U0是加到二极管的直流电压,当u=U0时,电容值为C0。
uΩ是调制电
压,当uΩ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uΩ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f
因为f=
,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
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f=av率振荡应该与调制电压成线性关系,用数学表示为,式中A是一个常数。
由以上二
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sf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
,可得
上式表明,在n=2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n=2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n=2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
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。
5、实验步骤
1、连线框图如图12-3所示
2、静态调制特性测量
4)将3号板SW1拨置“LC”,P3端先不接音频信号,将频率计接于P2处。
2)调节电位器W2,记下变容二极管测试点TP6电压和对应输出频率,并记于下表
中。
3、动态测试
1)将电位器W2置于某一中值位置,将峰-峰值为4V,频率为1KHz的音频信号(正
弦波)从P2输入。
2)在TP6用示波器观察,可以看到调频信号特有的疏密波。
将示波器时间轴靠拢,可
以看到有寄生调幅现象。
调频信号的频偏可用
六、实验现象及记录
1、静态调制特性测量
2、动态测试
1、音频信号为正弦波时,调频信号波形:
调频信号的频偏:
2、音频信号为方波时,调频信号波形:
调频信号的频偏:
4、音频信号为三角波时,调频信号波形:
调频信号的频偏:
观测结果:
调制信号振幅越小,信号的频宽越窄。
分析:
寄生调幅是指调频波通过RLC回路产生调幅波的现象,是由器件的各种寄生反馈和负阻现象产生的。
消除方法:
合理安排元件,尽量减小各种元件之间的寄生耦合;集电极直流电源应有良好的去耦滤波装置;高频接线应尽量粗、短,不使其平行、远离作为“地”的底板,以减小引线电感与对“地”的分布电容;接地和必要的屏蔽要良
七、实验心得
通过这次实验,掌握了变容二极管调频电路的调频方法。
了解了变容二极管调频电路的原理。
并通过实验静态调制特性测量,画出了静态调制特性曲线,掌握了调制灵敏度的计算方法。
通过实验观测了寄生调幅现象,了解了其产生的原因及消除的方法
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