變容二極管調頻器與相位鑒頻器實驗

一、實驗要解決的問題

1.掌握變容二極管調頻器的電路結構與電路工作原理2.掌握調頻器的調制特性及其測量方法

調頻分為:1.直接調頻2.間接調頻

兩大類在LC振蕩器中，決定振蕩器頻率的主要元件是LC振蕩器回路的電感L和電容C。在RC振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是電阻R和電容C。因此根據調頻的特點，用調制信號去控制可控電感、電容或電阻的數值就能實現調頻。

變容二極管直接調頻電路

變容二極管是根據PN結的結電容隨反向電壓變化而變化的原理而設計與工作的。在施加反向偏壓時，變容二極管呈現較大的結電容。這個結電容的大小能靈敏地隨反向偏壓變化。利用變容二極管的這一特性，將變容二極管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會隨調制電壓變化，從而改變振蕩頻率，達到調頻的目的。變容二極管實際上是一個電壓控制的可變電容元件。當外加反向偏置電壓變化時，變容二極管PN結的結電容會隨之改變，其變化規律如圖所示。若載波信號是由LC自激振蕩器產生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。因而，只要用調制信號去控制振蕩回路的電感和電容，就能達到控制振蕩頻率的目的。

若在LC振蕩回路上并聯一個變容二極管，如圖所示，并用調制信號電壓來控制變容二極管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨調制信號的變化而改變，從而實現了直接調頻的目的。BG401為電容三點式振蕩器，產生10MHz的載波信號。變容二極管D401和C403構成振蕩回路電容的一部分，直流偏置電壓通過R427、W401、R403和L401加至變容二極管D401的負端，C402為變容二極管的交流通路，R402為變容二極管的直流通路，L401和R403組成隔離支路，防止載波信號通過電源和低頻回路短路。電容耦合雙調諧回路相位鑒頻器

相位鑒頻器的組成方框圖如示。圖中的線性移相網絡就是頻—相變換網絡，它將輸入調頻信號u1的瞬時頻率變化轉換為相位變化的信號u2，然后與原輸入的調頻信號一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變化，從而實現了鑒頻的目的。圖中的耦合回路相位鑒頻器是常用的一種鑒頻器。這種鑒頻器的相位檢波器部分是由兩個包絡檢波器組成，線性移相網絡采用耦合回路。為了擴大線性鑒頻的范圍，這種相位鑒頻器通常都接成平衡和差動輸出。它是由調頻—調相變換器和相位檢波器兩部分所組成。調頻—調相變換器實質上是一個電容耦合雙調諧回路諧振放大器，耦合回路初級信號通過電容Cp耦合到次級線圈的中心抽頭上，L1C1為初級調諧回路，L2C2為次級調諧回路，初、次級回路均調諧在輸入調頻波的中心頻率fc上，二極管D1、D2和電阻R1、R2分別構成兩個對稱的包絡檢波器。1.將切換開關K401的1-2接點短接，調整電位器W401使變容二極管D401的負極對地電壓為+2V，并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。2.調整線圈L402的磁芯和可調電阻R404，使R407兩端電壓為2.5±0.05V（用直流電壓表測量），使振蕩器的輸出頻率為10±0.02MHz。3.調整電位器W402，使輸出振蕩幅度為1.6VP-P。

變容二極管靜態調制特性的測量

輸入端J401無信號輸入時，改變變容二極管的直流偏置電壓，使反偏電壓Ed在0-5.5V范圍內變化，分兩種情況測量輸出頻率，并填入下表。

2.鑒頻特性的測試使載波發生器模塊輸出載波頻率10MHz,幅度0.4VP-P，接入輸入端TP403，用直流電壓表測量輸出端TP405對地電壓（若不為零，可略微調T401和C428，使其為零），然后在9.0MHz-11MHz范圍內，以相距0.2MHz的點頻，測得相應的直流輸出電壓，并填入下表。

變容二極管動態調制特性的測量

在變容二極管調頻器的輸入端J401接入1K的音頻調制信號V