調(diào)頻電路通信電子電路實驗

1、通信電子電路實驗通信電子電路實驗u調(diào)頻電路調(diào)頻電路 調(diào)頻電路調(diào)頻電路 掌握變?nèi)荻O管調(diào)頻的工作原掌握變?nèi)荻O管調(diào)頻的工作原理理 學(xué)會測量變?nèi)荻O管的學(xué)會測量變?nèi)荻O管的Cj-V特性特性曲線曲線 學(xué)會測量調(diào)頻信號的頻偏級調(diào)制學(xué)會測量調(diào)頻信號的頻偏級調(diào)制靈敏度靈敏度 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膶嶒炘?所謂調(diào)頻，就是用調(diào)制信號去控制載波（高頻振蕩）的瞬時頻率，使其按調(diào)制信息的規(guī)律變化。設(shè)調(diào)制信號：v(t)=Vmcost載波vC(t)=VCmcos(Ct+)。 根據(jù)定義，調(diào)頻時載波的瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化，載波頻率的變化為(t)=kfv(t)=kfVmcost=mcost調(diào)頻信號的表示可以寫成vFM(t)

2、=Vm0cos(Ct+mfsint+0) 式中：KfV是調(diào)頻波瞬時頻率的最大偏移，簡稱頻偏，它與調(diào)制信號的振幅成正比。比例常數(shù)Kf亦稱調(diào)制靈敏度，代表單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的頻偏。mfKfV/f / F 稱為調(diào)頻指數(shù)，是調(diào)頻瞬時相位的最大偏移，它的大小反映了調(diào)制深度。產(chǎn)生調(diào)頻信號最常用的方法是利用變?nèi)荻O管的特性直接產(chǎn)生調(diào)頻波，其原理電路如圖所示。 振蕩器NCovQVvR1CL2CCj由于變?nèi)荻O管Cj的電容值隨外加電壓v的變化而變化，因此振蕩器輸出信號vo的頻率也隨著v的幅值變化，實現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)荻O管Cj通過耦合電容C1并接在LCN回路的兩端，形成振蕩回路總電容的一部分。如C1取值較大，振蕩回路

3、的總電容C=CN+Cj振蕩頻率為：加在變?nèi)荻O管上的反向偏壓為：VR=VQ（直流反偏）+（調(diào)制電壓）+0（高頻振蕩，可忽略）變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容（勢壘電容），而且這個結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱CjR曲線，如圖所示。未加調(diào)制電壓時，直流反偏VQ所對應(yīng)的結(jié)電容為Cj。當(dāng)反偏增加時，Cj減??；反偏減小時，Cj增大，其變化具有一定的非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時，近似為工作在CjR曲線的線性段，Cj將隨調(diào)制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時，曲線的非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來一定的非線性失真。 CjCjQ0t0t0uDuUQCjQCj

4、uD設(shè)未調(diào)制時的載波頻率為f0，C0為調(diào)制信號為0時的回路總電容，Cm是變?nèi)荻O管結(jié)電容變化的最大幅值，則頻偏振蕩器振蕩頻率由此可見：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏f與回路的中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化的最大值Cm成正比，與回路的總電容C0成反比。為了減小高頻電壓對變?nèi)荻O管的作用，減小中心頻率的漂移，常將圖1中的耦合電容C1的容量選得較?。ㄅcCj同數(shù)量級），形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。對部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路進(jìn)行理論分析可得到其頻偏公式：式中為接入系數(shù)。關(guān)于直流反偏工作點電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的CjR曲線決定。從曲線中可見，對不同的R值，其曲線得斜率（

5、跨導(dǎo)）SC=Cj /各不相同。R較小時，SC較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線性失真嚴(yán)重，故調(diào)制電壓不宜過大。反之，R較大時，SC較小，達(dá)不到所需頻偏的要求，所以VQ一般先選在CjR曲線線性較好，且SC較大區(qū)段的中間位置，一般取手冊上給的反偏數(shù)值。本實驗將具體測出實驗電路上的變?nèi)荻O管的CjR曲線，并由同學(xué)們自己選定VQ值，測量其頻偏f的大小。調(diào)制靈敏度單位調(diào)制電壓所引起的頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以Sf表示，單位為KHz/V，即式中，um為調(diào)制信號的幅度（峰值）。Sf越大，調(diào)制信號的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。 設(shè)計一設(shè)計一變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 調(diào)頻電路調(diào)頻電路

6、 高頻振蕩高頻振蕩調(diào)頻調(diào)頻射隨射隨12C 122u12R 351KBCEQ 19013BCEQ 2901312R 64712R 520K12R 141K12C 622u12R 1515012C 11330P12C 5470P12R 710012C 2100P12L 1321812R 4100K12C 90.1+5V 312C 40.112C 120.112R 85.6KBCEQ 3901812R 171K12C 70.112R 1027012C 31n112233J2JU M P2112233J1JU M P211Y 1A U D IO IN+5V 3X1Y2Y 2FM O U T12R 12

7、10011Y 5T T L O U T11Y 4V T IN 12C 847u+5V1A2KD 1L E D112233445566S1SW12R 947012R 1610012R 111001A2KD 2M V 2105111A G N D12R 151K12R 220K11Y 3FM O U T112A G N D12C 1047P12R 1310K112233J3JU M P2+5V 3飽和放大飽和放大 2、基本工作原理、基本工作原理 ：該電路是基本放大電路組成的該電路是基本放大電路組成的LC振蕩電路，由調(diào)制信號控振蕩電路，由調(diào)制信號控制并改變變?nèi)荻O管的電容量，從而改變輸出信號的頻制并

8、改變變?nèi)荻O管的電容量，從而改變輸出信號的頻率，達(dá)到調(diào)頻的目的。調(diào)制信號由耦合電容率，達(dá)到調(diào)頻的目的。調(diào)制信號由耦合電容C5輸入，經(jīng)輸入，經(jīng)電感電感L2加到變?nèi)荻O管的陰極。加到變?nèi)荻O管的陰極。C5是耦合電容，調(diào)制信號是耦合電容，調(diào)制信號要通過它加到要通過它加到VD上，調(diào)制信號的頻率一般為幾百上，調(diào)制信號的頻率一般為幾百Hz到幾到幾十十kHz，故應(yīng)取幾，故應(yīng)取幾F幾十幾十F。C6是濾波電容，用于減小高頻信號對調(diào)制電路的影響，一般是濾波電容，用于減小高頻信號對調(diào)制電路的影響，一般取幾十取幾十pF。電感。電感L2對高頻振蕩信號呈現(xiàn)斷路，對低頻對高頻振蕩信號呈現(xiàn)斷路，對低頻US呈現(xiàn)短路，用于阻斷呈

9、現(xiàn)短路，用于阻斷US與調(diào)頻電路間的高頻通路。與調(diào)頻電路間的高頻通路。電阻電阻RW+R6與與R7構(gòu)成變?nèi)荻O管的偏置電路，為變?nèi)荻O管構(gòu)成變?nèi)荻O管的偏置電路，為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)提供靜態(tài)UQ電壓值。電壓值。 實驗任務(wù)一實驗任務(wù)一: 調(diào)頻電路設(shè)計調(diào)頻電路設(shè)計 R5是隔離電阻，用于減小偏置電路對振蕩回路的影是隔離電阻，用于減小偏置電路對振蕩回路的影響以及調(diào)制信號對響以及調(diào)制信號對UQ的影響。的影響。R1R4為共基極放大電路提供靜態(tài)偏置電壓，其工作為共基極放大電路提供靜態(tài)偏置電壓，其工作點設(shè)置應(yīng)偏向截止區(qū)。點設(shè)置應(yīng)偏向截止區(qū)。Q2為射極跟隨器，是輸出緩沖電路為射極跟隨器，是輸出緩沖電路3、電氣指標(biāo)、

10、電氣指標(biāo)中心頻率；中心頻率；頻率穩(wěn)定度；頻率穩(wěn)定度；調(diào)頻最大頻偏；調(diào)頻最大頻偏；調(diào)頻信號輸出幅度。調(diào)頻信號輸出幅度。4、設(shè)計條件、設(shè)計條件電源電壓電源電壓12V；變?nèi)荻O管型號為變?nèi)荻O管型號為2CC1E。 。1210,47LH LH 實驗任務(wù)一實驗任務(wù)一: 調(diào)頻電路設(shè)計調(diào)頻電路設(shè)計 6.5ofMHz45 10/ooffh 75mfKHz00.5UV（1）振蕩器部分：根據(jù)振蕩器的理論，基）振蕩器部分：根據(jù)振蕩器的理論，基本放大器的工作點應(yīng)偏向截止區(qū)的原則，本放大器的工作點應(yīng)偏向截止區(qū)的原則，可設(shè)計較小的可設(shè)計較小的VBQ 。設(shè)設(shè)ICQ1=1mA，UCEQ1=8V，UR4=1V則則R4=1k，R

11、3=3k ，UBQ1=UR4+0.7V=1.7V取取R2=16k，則，則R1=100k（2）射隨電路：）射隨電路：按最大動態(tài)范圍設(shè)計按最大動態(tài)范圍設(shè)計調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 設(shè)設(shè)ICQ2=3mA，UCEQ2=6V，則，則R10=2k。取取R8 =R9 =51k；取大可提高；取大可提高Q2輸入輸入阻抗。阻抗。（3）動態(tài)元件參數(shù)：）動態(tài)元件參數(shù)：調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 C1取初值取初值 暫時不考慮暫時不考慮C4和和Cj時，而且時，而且C2、C3遠(yuǎn)大遠(yuǎn)大于于C1，取，取C1的初值的初值1122660121160(2)26.5 1010 10ofLHLCCPFfL已定 10則l由由

12、2CC1E曲線，查出曲線，查出 VQ4V，Cj55.83PF。V（V）1234567Cj(PF)90.0372.4562.4955.8347.1844.1641.66當(dāng)當(dāng)VQ4V時，時，(43 )1C6.66;(42 )2C16.62;jjVVVVPFVVVVPF時，時， 調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 l接入系數(shù)接入系數(shù)P的選取及的選取及C4取值取值404411j4C1P,CC2C CCC;CCjjjfLCCPC總電容：P的大小決定的大小決定C對對f0影響程度。若影響程度。若P大些，大些，L1C1C2C3回路對回路對CJ的影響大（不利），一方的影響大（不利），一方面面CJ受影響大，另一方面

13、受影響大，另一方面CJ對振蕩頻率對振蕩頻率f0的調(diào)的調(diào)制作用也大，制作用也大，CJ變化可產(chǎn)生較大頻偏。若變化可產(chǎn)生較大頻偏。若P小小些，優(yōu)點是振蕩回路些，優(yōu)點是振蕩回路L1C1C2C3對對CJ的影的影響小，缺點是響小，缺點是CJ的變化對的變化對f0的影響也小。的影響也小。 調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 024144PCPC77jQJQQJQJfC CCCCCPFCC分析 對的影響程度串聯(lián)調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 22220.2V1VCPC0.26.6PF0.264PFC110.264 6.511.12 C2770.2VV CPC0.216.6PF0.66PFC1 2 CjmoQjm

14、oQPffMHzKHzPff，時， （），2 時，（）10.666.527.8277PCPmMHzKHzf結(jié)論： 0.2時，偏小，由于變化有限，應(yīng)加大 。調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 22220.3VV CPC0.36.6PF0.594PFC110.594 6.525.12 C2770.3VV CPC0.316.6PF1.49PFC1 2 CjmoQjmQPffMHzKHzPf，1 時，（）；，2 時，（）11.496.563.32770.3VV omfMHzKHzPf所以取，2 時，滿足要求。調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 4423PC0.3 55.823.9,11 0.324PF10

15、00PF4700PFCCCPPFCPFPCCC44QjQj ??；取；可取2200PF.256100 H102200PFLCFC取，取，取。調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 l求求C4：DQDQDQ7677654V3V1V7V1mA7V776.8112755.111121 ,7272 = 100kDQwWWVVVIVVRKKmAVVRKKmARVVVVRRRRKRKR取，則取 ，時；，取，取則時；，取變?nèi)荻O管反偏時電流為零，取調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 lR5、R6 、R7、RW 取值：取值：l綜上所述，元件取值為：綜上所述，元件取值為：CC1C2C3C4C5C6C70.1F100PF2

16、200PF2200PF24PF10 F2200PF0.1 FC8R1R2R3R4R5R6R70.1F100K16K3K1K100K5.1K6.8KR8R9R10L1L2VD51K51K2K10H100H2CC1E調(diào)頻電路設(shè)計提示調(diào)頻電路設(shè)計提示 1、靜態(tài)工作點測量：（去掉振蕩元件，電路、靜態(tài)工作點測量：（去掉振蕩元件，電路不振蕩。用萬用表直流電壓檔測量）不振蕩。用萬用表直流電壓檔測量）Q1UBQ1/VUCQ1/VUEQ1/VUCEQ1/VIQ1/mA理論值理論值1.79181實測值實測值Q2UBQ2/VUCQ2/VUEQ2/VUCEQ2/VIQ2/mA理論值理論值6實測值

17、實測值調(diào)頻電路調(diào)測調(diào)頻電路調(diào)測 2、在不加調(diào)制信號的情況下，調(diào)整電位器，測出、在不加調(diào)制信號的情況下，調(diào)整電位器，測出UQmax和和UQmin 。再使。再使UQ等于等于UQmax和和UQmin 的中的中間值，調(diào)整振蕩元件，使輸出信號頻率間值，調(diào)整振蕩元件，使輸出信號頻率f0=6.5MHz3、調(diào)整、調(diào)整RW，在，在UQmax和和UQmin之間每隔之間每隔0.5V為一測為一測試點，測出試點，測出f0UQ對應(yīng)曲線對應(yīng)曲線UQ/VUQmaxUQmax -0.5UQmax -1f/MHzUQ/V UQminf/MHz調(diào)頻電路調(diào)測調(diào)頻電路調(diào)測 調(diào)頻電路調(diào)測調(diào)頻電路調(diào)測 4、由測出的數(shù)據(jù)，選取線性度較好的調(diào)

18、制范圍，在、由測出的數(shù)據(jù)，選取線性度較好的調(diào)制范圍，在線其中點確定實際選定的線其中點確定實際選定的UQ。在。在 2V范圍內(nèi)以范圍內(nèi)以UQ為中點，調(diào)整為中點，調(diào)整RW，每隔，每隔0.2V為一測試點，重新為一測試點，重新測量測量f0UQ曲線并計算靜態(tài)下的調(diào)制靈敏度。曲線并計算靜態(tài)下的調(diào)制靈敏度。(/)fQfSkHz VU靜UQ/Vf/MHzUQ/Vf/MHz5、根據(jù)靜態(tài)靈敏度的調(diào)測結(jié)果，可以分析出調(diào)、根據(jù)靜態(tài)靈敏度的調(diào)測結(jié)果，可以分析出調(diào)頻電路能否達(dá)到最大頻偏的要求，并可據(jù)此頻電路能否達(dá)到最大頻偏的要求，并可據(jù)此確定輸入調(diào)制信號確定輸入調(diào)制信號USMOPP的幅度要求。的幅度要求。6、由第、由第5步測試，可得，得到動態(tài)調(diào)制靈敏度。步測試，可得，得到動態(tài)調(diào)制靈敏度。smoppUVsm(/)ffSkHz VU動調(diào)頻電路調(diào)測調(diào)頻電路調(diào)測 7、輸入符合幅度要求的調(diào)制信號、輸入符合幅度要求的調(diào)制信號US ，用示波，