變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗報告(高頻電子線路實驗報告)

1、 4/4變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗報告(高頻電子線路實驗報告) 變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗 一、實驗?zāi)康?1、掌握變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的原理。 2、了解調(diào)頻調(diào)制特性及測量方法。 3、觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生及消除的方法。 二、實驗內(nèi)容 1、測試變?nèi)荻O管的靜態(tài)調(diào)制特性。 2、觀察調(diào)頻波波形。 3、觀察調(diào)制信號振幅時對頻偏的影響。 4、觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象。 三、實驗儀器 1、信號源模塊1塊 2、頻率計模塊1塊 3、 3 號板1塊 4、雙蹤示波器1臺 5、萬用表1塊 6、頻偏儀（選用）1臺 四、實驗原理及電路 1、變?nèi)荻O管工作原理 調(diào)頻即為載波的瞬時頻率受調(diào)制信號的控制。其頻率的變化量與調(diào)制信號成線性關(guān)系。常用

2、變?nèi)荻O管實現(xiàn)調(diào)頻。 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路如圖1所示。從P3處加入調(diào)制信號，使變?nèi)荻O管的瞬時反向偏置電壓在靜態(tài)反向偏置電壓的基礎(chǔ)上按調(diào)制信號的規(guī)律變化，從而使振蕩頻率也隨調(diào)制電壓的規(guī)律變化，此時從P2處輸出為調(diào)頻波（FM）。C15為變?nèi)荻壒艿母哳l通路，L2為音頻信號提供低頻通路，L2可阻止外部的高頻信號進入振蕩回路。本電路中使用的是飛利浦公司的BB910型變?nèi)荻O管，其電壓-容值特性曲線見圖12-4，從圖中可以看出，在1到10V的區(qū)間內(nèi)，變?nèi)荻O管的容值可由35P到8P左右的變化。電壓和容值成反比，也就是TP6的電平越高，振蕩頻率越高。 圖2表示出了當變?nèi)荻O管在低頻簡諧波調(diào)制信號作用情況下

3、，電容和振蕩頻率的變化示意圖。在（a ）中，U 0是加到二極管的直流電壓，當u U 0時，電容值為C 0。u 是調(diào)制電壓，當u 為正半周時，變?nèi)荻O管負極電位升高，即反向偏壓增大；變?nèi)荻O管的電容減?。划攗 為負半周時，變?nèi)荻O管負極電位降低，即反向偏壓減小，變?nèi)荻O管的電容增大。在圖（b ）中，對應(yīng)于靜止狀態(tài)，變?nèi)荻O管的電容為C 0，此時振蕩頻率為f 0。 因為LC f 21= ，所以電容小時，振蕩頻率高，而電容大時，振蕩頻率低。從圖（a ） 中可以看到，由于C-u 曲線的非線性，雖然調(diào)制電壓是一個簡諧波，但電容隨時間的變化是非簡諧波形，但是由于LC f 21= ，f 和C 的關(guān)系也是非線

4、性。不難看出，C-u 和f-C 的 非線性關(guān)系起著抵消作用，即得到f-u 的關(guān)系趨于線性（見圖（c ）。 圖2 調(diào)制信號電壓大小與調(diào)頻波頻率關(guān)系圖解 2、 變?nèi)荻O管調(diào)頻器獲得線性調(diào)制的條件 設(shè)回路電感為L ，回路的電容是變?nèi)荻O管的電容C （暫時不考慮雜散電容及其它與變?nèi)荻O管相串聯(lián)或并聯(lián)電容的影響），則振蕩頻率為LC f 21= 。為了獲得線性調(diào)制，頻 率振蕩應(yīng)該與調(diào)制電壓成線性關(guān)系，用數(shù)學(xué)表示為Au f =，式中A 是一個常數(shù)。由以上二式可得LC Au 21= ，將上式兩邊平方并移項可得2 2 22)2(1-= Bu u LA C ，這即是變?nèi)荻O管調(diào)頻器獲得線性調(diào)制的條件。這就是說，當

5、電容C 與電壓u 的平方成反比時，振蕩頻率就與調(diào)制電壓成正比。 3、 調(diào)頻靈敏度 調(diào)頻靈敏度f S 定義為每單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的頻偏。 設(shè)回路電容的C-u 曲線可表示為n Bu C -=，式中B 為一管子結(jié)構(gòu)即電路串、并固定電 容有關(guān)的參數(shù)。將上式代入振蕩頻率的表示式LC f 21= 中，可得 LB u f n 22 = 調(diào)制靈敏度 LB nu u f S n f 412 -= ?= 當n 2時 LB S f 21= 設(shè)變?nèi)荻O管在調(diào)制電壓為零時的直流電壓為U 0,相應(yīng)的回路電容量為C 0,振蕩頻率為 021LC f = ，就有 2 0-=BU C LB U f 200= 則有 0 U f S

6、 f = 上式表明，在n 2的條件下，調(diào)制靈敏度與調(diào)制電壓無關(guān)（這就是線性調(diào)制的條件），而與中心振蕩頻率成正比，與變?nèi)荻O管的直流偏壓成反比。后者給我們一個啟示，為了提高調(diào)制靈敏度，在不影響線性的條件下，直流偏壓應(yīng)該盡可能低些，當某一變?nèi)荻O管能使總電容C-u 特性曲線的n 2的直線段愈靠近偏壓小的區(qū)域時，那么，采用該變?nèi)荻O管所能得到的調(diào)制靈敏度就愈高。當我們采用串和并聯(lián)固定電容以及控制高頻振蕩電壓等方法來獲得C-u 特性n 2的線性段時，如果能使該線性段盡可能移向電壓低的區(qū)域，那么對提高調(diào)制靈敏度是有利的。 由LB S f 21= 可以看出，當回路電容C-u 特性曲線的n 值（即斜率的絕對

7、值）愈大， 調(diào)制靈敏度越高。因此，如果對調(diào)頻器的調(diào)制線性沒有要求，則不外接串聯(lián)或并聯(lián)固定電容，并選用n 值大的變?nèi)莨?，就可以獲得較高的調(diào)制靈敏度。 五、實驗步驟 1、 連線框圖如圖3所示 圖3 變?nèi)荻O管調(diào)頻接線圖 2、 靜態(tài)調(diào)制特性測量 （1）將3號板SW1撥置“LC ”，P3端先不接音頻信號，將頻率計接于P2處。 （2）調(diào)節(jié)電位器W 2，記下變?nèi)荻O管測試點TP6電壓和對應(yīng)輸出頻率，并記于表1中。 3、 動態(tài)測試 （1）將電位器W2置于某一中值位置，將峰峰值為4V ，頻率為1KHz 的音頻信號（正弦波）從P2輸入。 （2）在TP6用示波器觀察，可以看到調(diào)頻信號特有的疏密波。將示波器時間軸靠攏，可以看到有寄生調(diào)幅現(xiàn)象。調(diào)頻信號的頻偏可用頻譜分析儀觀測。 六、實驗結(jié)果 1、調(diào)節(jié)電位器W2變?nèi)荻O管測試點TP6電壓和對應(yīng)輸