变容二极管调频振荡器.docx

云南大学信息学院电子信息基础实验中心

课程名称 通信电子线路

实验项目 变容二极管调频振荡器 成绩
学院 信息 专业 通信工程 学号 姓名 李越
实验时间 2016.06.04实验室 3501 指导教师 谢汝生

1. 实验目的
1. 熟悉变容二极管调频振荡器电路原理及构成。
2. 了解调频器调制特性及测量方法。

2.实验设备
1.双踪示波器（RIGOL DS5062CA数字存储示波器）
2.频率计（AT-F1000-C数字频率计）
3.万用表（DT9205数字万用表）
4.清华科教TPE-GP2型高频电路实验箱及G4实验板

3.实验电路及基本原理分析
实验原理：
在调制中，载波信号的频率或相位随调制信号而变，称为调频（FM）或调相（PM)，在这两种调制过程中，载波信号的幅度都保持不变，而频率或相位的变化都表现为相角的变化，故二者统称为角度调制或调角。
调频就是用调制信号电压去控制载波的频率，可分为直接调频和间接调频两种。直接调频就是用调制电压直接去控制载波振荡器的频率，产生调频信号。间接调频就是保持振荡器的频率不变，而用调制电压去改变载波输出的相位，即调相。
变容二级管是利用半导体PN结的结电容随外加反向电压而变化的特性制成的一种半导体二极管，它是一种电压控制可变电抗元件，在其PN结上反偏压越大，则结电容越小。若将变容二极管接在谐振电路两端作为回路振荡电容，使其反向偏压受调制信号的控制，则其容值随调制信号电压的变化而变化，整个振荡器的回路的振荡频率将随着调制信号的变化而变化，从而得变容二极管调频振荡器。
本实验所用电路如图所示，为变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路。变容二极管全部接入作为回路的总电容时，其最大的优点是调制信号对振荡频率的调变能力强，即调制灵敏度高，较小的调制度就能产生较大的相对频偏，但同时因温度等外界因素变化引起的载波频率不稳定也必然相对增加。为了克服上述缺点，采用变容二极管部分接入振荡回路的直接调频电路，此时由于变容二极管仅是回路总电容的一部分，因而调制信号对振荡频率的调变能力将比变容二极管全部接入时小，但因温度等变化引起的载波频率不稳定的情况却有较大改善，载波频率稳定度有较大提高。
实验电路如图，电路中，V1为调频震荡级，V2为放大级，V3为射随放大级，主要对电路输出进行缓冲和隔离。电位器RP1用来调整加于变容二极管上的直流偏置电压，对调频振荡器载波频率进行控制；RP2设定振荡器回路放大器的静态工作电流。

4.实验步频骤及内容记录（包括数据、图表、波形、程序设计等）
FM调制器静态调制特性测量
输入端不接音频信号，将频率计接到调制器的F端。不接C3（=100pf),调整RP1使Ed=4V，调RP2使f0=6.5MHz，然后重新调节电位器RP1，使Ed在0.5~8V范围内变化，在C3接入和不接入时，测量电路输出频率，将对应的频率填入表，并依据测试结果在坐标图中绘制出变容二极管调频振荡器的静态调制特性曲线。

Ed(V)
0.5
1
2
3
3.5
4
f0(MHz)
不接C3
5.62
6.01
6.22
6.38
6.42
6.50
接C3
5.79
6.05
6.27
6.42
6.53
6.50

Ed(V)
4.5
5
6
7
8
f0(MHz)
不接C3
6.55
6.61
6.66
6.71
6.76
接C3
6.45
6.58
6.63
6.68
6.73

5.实验结果分析
FM调制器静态调制特性测量中，利用压控振荡器，用一个连续变化的电压控制压控振荡器。在Ed=4V的右端，即Ed>4V时，不接C3的f0比接C3的f0大，并且在使Ed为4V的同时要尽量使f0靠近6.5MHz,或者等于6.5MHz，同时不能使接C3的f0过小。在Ed=4V的左端，即Ed<4V时，不接C3的的f0比接C3的f0小。

6.实验小结
在实验过程中，变容二极管调频振荡器调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制，其频率的变化量与调制信号呈线性关系。由于有幅度干扰，故用示波器显示的波形，不稳定，极易受到干扰。但是用频率计测出来的示数可以自己画出曲线，最后也能绘制出变容二极管的调频振荡器的静态调制曲线。
在用频率计测量F端时，先使Ed=4V，在用频率计使f0=6.5MHz,越靠近6.5MHz越好，不能偏离过大，若偏离过大就要重新调整，看是否是Ed取4V时的偏差过大。

7.思考题及解答
通过绘制的变容二极管调频振荡器静态调制特性曲线，求出在Ed=4±1V期间的调制灵敏度S，说明曲线斜率受哪些因素影响？
答：调制灵敏度S=即斜率，由绘制的静态调制特性曲线可知，在Ed=4±1V期间的调制灵敏度S中不接C3时调制灵敏度S为0.08，接C3时调制灵敏度S为0.09，影响调制灵敏度S的因素还有温度等外界因素，还有接入振荡回路的总电容，系统的增益，系统的噪声，系统的带宽，解调器的门限。