高频实验报告(3)

变容二极管调频振荡器

实验九 变容二极管调频振荡器

一、 实验目的

1. 了解变容二极管调频器电路原理及构成。

2. 了解调频器调制特性及测量方法。

3. 观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法。

二、 预习要求

1. 复习变容二极管的非线性特性，及变容二极管调频振荡器调制特性。

2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路有关资料。

三、 实验仪器设备

1. 双踪示波器 2. 频率计 3. 万用表

4. TPE-GP4高频综合实验箱（实验区域：变容管调频器）

R4004Rp4002L4003C4010R4011R4009GNDR4003J4001TP4001EdC40052R4014GNDC4014GNDGNDGNDC4017D4002C4013L4004R4017C4018SW4001+12V121C40011C4002Rp4001L40023C4009W2GND212GNDJ4002R4006GND321332V40022BC4011C4012Rp4003C401631212B12CT40001C2CV4001V4003R4030TP4003WEEP4001111R4001C4003L4001C4006C4007C4008R40121D40011TP4002C4019P400211R4005R4002C4004R4007R4008R4010R4013C4015R4015R4016P4007GND 图一 变容管调频器实验电路

四、 实验原理及电路简介：

1. 变容管调频原理：

变容管相当于一只压控电容，其结电容随所加的反向偏压而变化。当变容管两端同时加有直流反向偏压和调制信号时，其结电容将在直流偏压所设定的电容基础上随调制信号的变化而变化，由于变容管的结电容是回路电容的一部分，所以振荡器的振荡频率必然随着调制信号而变化，从而实现了调频。

变容二极管结电容Cj与外加偏压的关系为：

变容二极管调频振荡器

Cj?C0(1?u??) VD式中：C0为变容管零偏时的结电容，VD为PN结的势垒电位差，γ为电容变化指数。设加在变容管两端电压u=VQ+UΩsinΩt，代入上式经简化后得

Cj= Cj0(1+mcsinΩt) –γ

式中： Cj0C0VD? ?(VD?VQ)?表示u=VQ时的电容量，即无调制时的电容量。

2. 实验电路简介：

图一是本实验电路的原理图。

图中，V4001、C4012、C4008、C4006、C4007、D4001以及电感L4002构成了调频器的主振级，电路采用了西勒电容三点式振荡形式。其交流等效电路如图二所示。由图可见，变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。

V4001R4004+12VC4008C4011Rp4001R4003L4001D4001L4002C4007C4006D4001GNDR4005GND 图二 主振级交流等效电路 图三 变容二极管直流偏置电路

回路总电容为：C??C6Cj11 ??C?11111C6?Cj???C7C8C11C6Cj1?2?LC?12?C6CjL(C?)C6?Cj

C为C4007、C4008、C4011的串联等效电容（式中缩写为C7、C8、C11等） 回路振荡频率：f?当回路电容有微量变化是，振荡频率的变化由下式决定：

?f1?C? ??f02C?

变容二极管调频振荡器

无调制时 C??C?C6Cj0C6?Cj0'

有调制时回路电容为CΣ’，

C??C?C6CjC6?Cj

变容二极管结电容接入系数为：Pc?C6

C6?Cj0变容二极管的直流偏置电路，如图三所示。

本实验电路中还设置了跳线端子J4002，当其2-3端被短路环短接时，该电路的振荡频率大约为6.45MHz，该信号可用于二次变频的实验中。该电路的调整不在此处叙述。

五、 实验内容及步骤：

接通TPE-GP4高频综合实验箱的总电源，然后按下本次实验单元电路的

电源开关按钮，发光二极管发光，表示电源已接通。 1. 电路调整：

1) 将示波器探头接在电路输出端（M4002)以观察波形，在M4003处接频率计。

2) 输入端不接音频信号，J4002保持开路状态，调整电位器RP4001，使Ed =4V。调整调整电位器RP4003，使输出波形幅值最大。调整电位器RP4002使输出幅度大约为1.5VP-P，频率f=10.7MHz，若频率偏离较远，可微调可变电容（此后不要再调整）。 2. 静态调制特性测量：

输入端不接音频信号，J4002保持开路状态，重新调节电位器RP1，使Ed在0.5～8.5V范围内变化，将对应的频率填入表中。将J4002的1-2端短接，使C4005(150pf)接入回路中，重复上述步骤。

Ed(V) J4002 f0 开路 （MHz） J4002 1-2短路 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 8.5

3. 动态测试(需利用相位鉴频器作辅助测试)：

重要提示：为进行动态测试，必须首先完成鉴频器的实验内容，并利用其实验结果，即相应的S曲线。

变容二极管调频振荡器

J4002保持开路状态，调RP1使Ed=4V时，调RP2使=10.7MHz,自IN端口输入频率f=1KHz、VP-P=0.5V的音频信号Vm，输出端接至相位鉴频器的输入端，用示波器观察解调输出正弦波的波形，并记录输出幅值，将其与测量得出的S曲线相比较，计算出的对应的中心频率与上下频偏。将音频信号VP-P分别改为0.8V、1V,重复以上步骤。将实验所得数据填入表格（表格自拟），记下调制电压幅度与调制波上下频偏的关系，核算中心频率附近动态调制灵敏度即曲线斜率S。

S?

?f?Vf?10.7M

将动态调制灵敏度与静态调试特性相比较。

六、 实验报告要求

1. 整理实验数据。

2. 在同一坐标纸上画出静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度S，说明曲线斜率受哪些因素的影响。 3. 在坐标纸上画出动态调制特性曲线，说明输出波形畸变原因。

实验十 相位鉴频器

一、 实验目的

相位鉴频器是模拟调频信号解调的一种最基本的解调电路，它具有鉴频灵敏度

高，解调线性好等优点。 通过本实验：

1. 熟悉相位鉴频电路的基本工作原理。

2. 了解鉴频特性曲线(S曲线)的正确调整方法。

3. 将变容二极管调频器与相位鉴频器两实验进行联合试验，进一步了解调频和解调全过程及整机调试方法。

二、 预习要求

1. 认真阅读实验内容，预习有关相位鉴频的工作原理，以及典型电路和实用电路。 2. 分析初级回路、次级回路和耦合回路有关参数对鉴频器工作特性(S曲线)的影响。

三、 实验仪器设备 1. 双踪示波器 2. 扫频仪 3. 万用表

4. TPE-GP4高频综合实验箱（实验区域：相位鉴频器部分）

L4006J4003C4025L4005R4022GNDGNDJ4004GNDR4024CT4002BV40052C4030D4003CT4002'R4023L4007D4004C4026CT4003CT4003'C4034R4026R4028P4006C4033R4025TP4005P4004R402711GNDGNDD4005C4028C4029C4032C4031R4031SW4002+12V123R4018TP4004C4024CT4001CT4001'C40273C112R4020BEV40041R4029R4019C4021R4021C40231ECP4003C40223P4005JP4005GNDGND123123 图1 电容耦合双调谐相位鉴频器原理图

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