变容二极管调频器实验报告.docx

变容二极管调频器实验报告　太原理工大学现代科技学院　高频电子线路课程实验报告　专业班级测控1001班　学号　姓名　指导教师　实验四变容二极管调频　一、实验目的　1、掌握变容二极管调频的工作原理；　2、学会测量变容二极管的Cj～V特性曲线；　3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。　二、实验仪器　1、双踪示波器一台　2、频率特性扫频仪一台　三、实验原理与线路　1、实验原理　变容二极管调频原理所谓调频，就是把要传送的信息作为调制信号去控制载波的瞬　时频率，使其按调制信号的规律变化。设调制信号：???t??V?cos?t，载波振荡电压为：a?t??Aocos?ot根据定义，调频时载波的瞬时频率??t?随???t?成线性变化，即??t???o?KfV?cos?t??o???cos?t则调频波的数字表达式如下：af?t??Aocos???ot??　?KfV??sin?t????　或af?t??Aocos?ot?mfsin?t式中：???KfV?是调频波瞬时频率的最大偏移，简称频偏，它与调制信号的振幅成正比。比例常　数Kf亦称调制灵敏度，代表单位调制电压所产生的频偏。式中：mf?KfV????????fF称为调频指数，是调频瞬时相位的最大偏移，它的大小反映了　调制深度。由上公式可见，调频波是一等幅的疏密波，可以用示波器观察其波形。　如何产生调频信号？最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波，其原理电路　图6—1所示。??　图6-1变容二极管调频原理电路变容二极管Cj通过耦合电容C1并接在LCN回路的两端，形成振荡回路总电容的一部分。因而，振荡回路的总电容C为：C?CN?Cj振荡频率为：f?1　2?LC?1　2?L(CN?Cj)　加在变容二极管上的反向偏压为：VR?VQ?直流反偏?????调制电压???O高频振荡，可忽略变容二极管利用PN结的结电容制成，在反偏电压作用下呈现一定的结电容，而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化，其关系曲线称Cj～?R曲线，如图6—2所示。　由图可见：未加调制电压时，直流反偏VQ所对应的结电容为Cj?。当反偏增加时，Cj减小；反偏减小时，Cj增大，其变化具有一定的非线性，当调制电压较小时，近似为工作在Cj～?R曲线的线性段，Cj将随调制电压线性变化，当调制电压较大时，曲线的非线性不可忽略，　它将给调频带来一定的非线性失真。??　图6-2用调制信号控制变容二极管结电容　我们再回到图6—1，并设调制电压很小，工作在Cj～?R曲线的线性段，暂不考虑高频电压对变容二极管作用。　设?R?VQ?VQcos?t由图6—2可见：变容二极的电容随υR变化。即：Cj?CjQ?Cmcos?t由公式可得出此时振荡回路的总电容为C??CN?Cj?CN?CjQ?Cmcos?t由此可得出振荡回路总电容的变化量为：?C?C??CN?CjQ??Cj??Cmcos?t由式可见：它随调制信号的变化规律而变化，式中Cm是变容二极管结电容变化的最大幅值。我们知道：　当回路电容有微量变化?C时，振荡频率也会产生?f的变化，其关系如下：??　?f1?C??f2C0　式中f0，是未调制时的载波频率；C0是调制信号为零时的回路总电容，显然Co?CN?CjQ由公式可计算出f0。　f0?　即：12?L(CN?CjQ)将式代入式，可得：　?f(t)?　1(f0/C0)Cmcos?t??fcos?t2　?f?　频偏：1(f0/C0)Cm2　st　　振荡频率：f?t??fo??f?t??fo??fco?　由此可见：振荡频率随调制电压线性变化，从而实现了调频。其频偏?f与回路的中心频率f0成正比，与结电容变化的最大值Cm成正比，与回路的总电容C0成反比。为了减小高频电压对变容二极管的作用，减小中心频率的漂移，常将图6—1中的耦合电容C1的容量　选得较小，这时变容二极管部分接入振荡回路，即振荡回路的等效电路如图6—3所示。　理论分析将证明这时回路的总电容为C0?CN?C1?Cj/(C1?Cj)(6-12)回路总电容的变化量为?C?P2?Cj　图6-3Cj部分接入回路　1?f?P2?(f0/C0)Cm?P2?f2频偏：(6-14)　式中，P?C1C1?CjQ称为接入系数。关于直流反偏工作点电压的选取，可由变容二极管的Cj～?R曲线决定。从曲线中可见，对不同的?R值，其曲线的斜率SC??Cj??各不相同。?R较小时，SC较大，产生的频偏也大，但非线性失真严??　?R较大时，SC较小，重，同时调制电压不宜过大。反之，达不到所需频偏的要求，所以VQ一般先选在Cj～　?R曲线线性较好，且SC较大区段的中间位置，大致为手册上给的反偏数值，例：2CC1C，VQ?4V。本实验将具体测出实验板上的变容二极管的Cj～?R曲线，并由同学们自己选定VQ值，测量其频偏?f