二極管比例鑒頻器

1、精品文檔高頻實驗報告（四） 二極管比例鑒頻器組員座位號16實驗時間周一上午。1 歡迎下載精品文檔目錄一、實驗?zāi)康?.3二、實驗原理 .3三、實驗內(nèi)容 .53.1實驗準(zhǔn)備 .53.2電路調(diào)整 .53.3鑒頻過程觀察 .5四、實驗報告要求 .64.1基本要求 .64.2提高要求 .6五、實驗參數(shù)設(shè)計 .6六、實驗結(jié)果記錄 .76.1基本要求部分 .76.2提高要求部分 .9。2 歡迎下載精品文檔一、實驗?zāi)康?. 掌握二極管比例鑒頻器的工作原理和電路特點。2. 掌握二極管鑒頻電路的調(diào)試過程，了解其中各諧振回路對于鑒頻特性的影響。3. 了解鑒頻電路中各關(guān)鍵點的波形特征。4. 了解比例鑒頻器的自限幅特性

2、。二、實驗原理從調(diào)頻信號中將調(diào)制信號分解出來的電路稱為頻率解調(diào)電路或鑒頻電路，簡稱鑒頻器。本設(shè)計使用常用的鑒頻電路“比例鑒頻器”，如圖 4.1 所示。圖中 T1 初級回路和次級回路都調(diào)諧到本實驗所選擇的中心頻率f0 上，為使電路對稱，還應(yīng)選擇二極管D1 ， D 2 特性盡可能一致。調(diào)頻信號在圖4.1 中加到初級回路兩端，鑒頻器輸出電壓vD 由檢波負(fù)載電容Cd 3 、 C d 4 的中點（即接線柱端 ) 對地輸出。T1v3vDL1L3D1viL11Cd1Cd3iL2 Cd2v2R1L2Cd4CdD2R2T2圖 4.1比例鑒頻頻器電路可將圖 4.1 改畫成圖 4.2 的等效電路。D1vD+v2D1

3、vc3R1-2v3vCd3v0+-+v2 ACvD2c4Cd-2R2Cd4vD2圖 4.2比例鑒頻器等效電路。3 歡迎下載精品文檔輸出電壓vDvo1K（4-1）21K其中， K 為兩個檢波器輸出電壓的比值；KvC3（4-2 ）vC4其中；vovC 3 vC4vC3vC41（4-3 ）11vC3vC3K這種鑒頻器的輸出電壓 vD 除了與鑒頻器中兩個檢波器輸出電壓vc 3 和 vc 4 之和有關(guān)外，還與兩個檢波器輸出電壓vc3 和 vc4 的比值有關(guān)。比例鑒頻器的輸出電壓隨輸入信號頻率的變化情況如圖4.3 中實線所示。vDf0f圖 4.3 鑒頻特性曲線一般稱它為“鑒頻特性曲線”或簡稱鑒頻器“S曲線

4、”。曲線表明在一定頻率范圍內(nèi)，鑒頻器輸出電壓與輸入信號頻率有線性的比例關(guān)系。鑒頻特性曲線也可能是圖 4.3 中虛線情況，這取決于鑒頻器中線圈及二極管的接法。但不管哪種形式，并不影響鑒頻器工作性能。鑒頻特性曲線線性部分（即在ff0 附近 ) 的斜率 ( 以 sD 表示 ) 稱為鑒頻器的鑒頻靈敏度，即sDvD（4-4）f在圖 4.2 中，將電容 Cd 的容量取得足夠大，則由于大電容的濾波作用，使。4 歡迎下載精品文檔得當(dāng)鑒頻器輸入信號幅度有較快變化時( 即有寄生調(diào)幅 ) ， C d 兩端電壓 vo 仍可保持不變。這樣，鑒頻器輸出電壓vD 將只與比值 K 有關(guān)，而 K 的大小又只與輸入信號的頻偏有關(guān)

5、。因此，比例鑒頻器不但能有效地從調(diào)頻信號中取出調(diào)制信號 （實現(xiàn)了鑒頻），而且還能抑制調(diào)頻信號中的寄生調(diào)幅。三、實驗內(nèi)容3.1 實驗準(zhǔn)備根據(jù)實驗提供的參數(shù)，計算C3A和C4A的值，選擇合適的電容器插入實驗板。在實驗板上 R5的位置，插入 51 的電阻。在實驗板上 R11的位置，插入 10k 的電阻。接通實驗板電源，實驗板上的電源指示發(fā)光二極管點亮。3.2 電路調(diào)整一、將信號發(fā)生器輸出 1（ Output 1）連接到比例鑒頻器的輸入（ J1）上，輸出掃頻信號。將比例鑒頻器的輸出（ J2）連接到示波器輸入端。二、用示波器觀察S曲線。若無法看到S曲線，或者 S曲線的中心頻率偏離10.7MHz太遠(yuǎn)，則應(yīng)

6、檢查 C3A和C4A的容量是否選擇正確。若S曲線的中心頻率接近10.7MHz，則可以縮小信號發(fā)生器的掃頻寬度為500kHz，作進(jìn)一步的調(diào)整。三、調(diào)節(jié) C3B和C4B，使得 S曲線的中心頻率精確等于 10.7MHz，且有良好的對稱性和線性。記錄 S曲線的形狀和參數(shù)。3.3 鑒頻過程觀察一、將信號發(fā)生器輸出 1（ Output 1）連接到比例鑒頻器的輸入（ J1）上。將比例鑒頻器的輸出（ J2）連接到示波器輸入端。二、將輸出信號模式設(shè)為為 FM，載波頻率為 10.7MHz，調(diào)制頻率為 1kHz，最大頻偏為 160kHz，輸出幅度為 2mV。三、調(diào)節(jié)示波器，使能夠觀察到鑒頻輸出波形，即頻率為 1kH

7、z的正弦波。此時若改變信號發(fā)生器的調(diào)制頻率，可以觀察到鑒頻器輸出信號的頻率改變。四、改變信號發(fā)生器的輸出載頻信號幅度，則鑒頻器輸出信號幅度亦會相應(yīng)改變。從輸出載頻幅度等于 6dBm開始，逐點記錄輸入輸出的幅度， 直至輸出載頻幅度達(dá)到 40dBm止。5 歡迎下載精品文檔四、實驗報告要求4.1 基本要求一、完成電路計算和調(diào)試，觀察和記錄S曲線，觀察和記錄輸出波形。二、根據(jù) S曲線，計算比例鑒頻器的鑒頻寬度和鑒頻跨導(dǎo)。鑒頻寬度BW fmax fmin ，鑒頻跨導(dǎo) SVmaxVmin。式中，f max、f min分別是 形曲線的上、下BWS峰點對應(yīng)的頻率；Vmax、 Vmin分別是 形曲線的上、下峰點

8、對應(yīng)的幅度值。S三、記錄比例鑒頻器的自限幅特性， 畫出比例鑒頻器的輸入幅度輸出幅度關(guān)系曲線。4.2 提高要求一、逐步增大輸入調(diào)頻信號的最大頻偏， 觀察鑒頻器的輸出信號波形， 直至出現(xiàn)明顯的失真。記錄并解釋上述現(xiàn)象。二、在 T1諧振回路兩端加接 R4以改變其 Q值，觀察比例鑒頻器的 S曲線形狀的改變。記錄并解釋上述改變。三、通過改變 C3和C4，分別改變 T1諧振回路和 T2諧振回路的諧振情況， 觀察它們對于 S曲線形狀的影響。記錄并解釋上述結(jié)果。五、實驗參數(shù)設(shè)計實驗電路：C10L1+12VC110.01uCT2C4BR6D 110u0.01uC4A 2/7p1kC3A3BR82/7p43C5R

9、1210k330p8.2k5C7R41R7D2C610u11k330pR9C12510kJ134R100.01uT1R53.9kJ251R2R3C2C8C9R113.9k2.4k0.01u330p0.01uT1： 1-2,14T ；2-3,7T ； 4-5,7T ；T2： 1-2,8T ； 2-3,8T ；4-5,1TLT1 (1-3)+L T2(4-5)4H； LT2 (1-3)2.1H圖 4.4 比例鑒頻器實驗電路。6 歡迎下載精品文檔因為 L1 = 4mH ， L2 2.1 H ，根據(jù) f1， f 10.7MHz2 LC計算得到 C355.3 pF ， C4 105.4 pF因此，取 C

10、3A= 51p瓷片電容， C3B20 p 可調(diào)電容；取 C4A100 p 瓷片電容 , C4 B20 p 可調(diào)電容。六、實驗結(jié)果記錄與分析6.1 基本要求部分1. S 曲線記錄輸入：掃頻信號，中心頻率 10.7MHz,掃頻寬度 0.8MHz（10.3 MHz-11.1MHz），輸出幅度 20mV。輸出 S 曲線：2. 鑒頻寬度和鑒頻跨導(dǎo)的計算所需數(shù)據(jù)并不是直接從 S曲線上讀出，而是采用正弦波輸入，改變其頻率，看輸出電平。記錄 Vmax 和 Vmin所對應(yīng)的 f 。輸入：正弦波信號，幅度 Vipp =1V輸出：f=10.7MHzVo= -4.62mV，對應(yīng)mVfmin=10.52MHz，對應(yīng) V

11、min= -592。7 歡迎下載精品文檔fmax=10.92 MHz，對應(yīng) Vmax= 608 mV所以得鑒頻寬度：BW = f max - fmin =0.40MHz鑒頻跨導(dǎo)： S =Vmax - Vmin=1.20VBW= 3.0V / MHz0.40MHz3. FM鑒頻波形輸入：模式為 FM，載波頻率 10.7MHz，調(diào)制頻率 1kHz，最大頻偏 160 kHz 輸出波形：可以看到，鑒頻得到的信號頻率為1.001kHz，但是幅度較小。4. 自限幅特性輸入： FM波，載波頻率10.7MHz，最大頻偏kHz160V輸入幅度（ V）輸出幅度（ mV）0.40.50.60.10.20.3ippV

12、opp20.823.224.825.62828.8Vipp0.70.80.91.01.21.4Vopp3031.23233.641.643.2Vipp1.61.82.02.22.42.6Vopp46.448.851.254.457.660.8Vipp2.83.03.23.43.63.8Vopp6467.269.673.676.880.8V4.04.24.44.64.85.0ippVopp83.288.89293.693.694.4Vipp5.25.45.65.86.06.2。8 歡迎下載精品文檔Vopp94.49288.8848076可以看到當(dāng)輸入幅度超過1V時，輸出幅度變化十分緩慢。經(jīng) MATLAB擬合，得到自限幅特性曲線：6.2 提高要求部分1. 增大頻偏，觀察輸出波形輸入： FM波，載波頻率10.7 MHz，輸入幅度 1V。輸出波形記錄如下：頻偏為 160KHz，此時波形無失真之后逐漸加大頻偏，波形均無失真。9 歡迎下載精品文檔頻偏為 210kHz此時波形底部開始出現(xiàn)失真頻偏為 240kHz底部明顯失真之后失真越來越明顯分析：之前已經(jīng)計算過，本電路鑒頻寬度為0.4MHz，所以在此范圍內(nèi)，鑒頻效果較好，超出此范圍，就會出現(xiàn)失真。所以理論上頻偏為 200kHz 時會出現(xiàn)失真，實際觀察發(fā)現(xiàn)從 210kHz 開始失真，理論與實際較為符合。2. 改變 Q值，觀察 S 曲線實驗