实验八 变容二极管调频实验
一 实验目的
1. 进一步学习掌握频率调制相关理论。
2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的电路原理和方法。 3. 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念并掌握测试方法。
二、实验使用仪器
1．变容二极管调频振荡电路实验板 2．100MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源
三、实验基本原理与电路
1. 变容二极管调频原理
变容二极管的调频原理可用图8-1说明。变容二极管的电容C和电感L组成
LC振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为 f?12?LC。在变容二极管上加一
固定的反向直流偏压U偏和调制电压U?（图ａ），则变容二极管的结电容C将随调制信号U?的幅度变化而变化 ，通过二极管的变容特性（图ｂ）可以找出结电容C随时间的变化曲线（图ｃ）。此电容C由两部分组成，一部分是C0 ，由反向直流偏压U偏决定，为固定值；另一部分是变化的电容，由调制电压U?的幅度决定，可以表示为Cmcos?t，其中?为调制信号的频率。Cm是电容变化部分的幅度，则有
C＝C0十Cmcos?t 将C代入f的公式，化简整理可得
f?f0?1f0?Cmcos?t?f0??f
2C0式中 ?f=?C1f0mcos?t 2C0f0是Cm?0时，由电感L和固定电容C0所决定的谐振频率，称为中心频率，
f0?12?LC0。?f是频率的变化部分，而
1Cm是频率变化部分的幅值，称f02C0为频偏。式中的负号表示当回路电容增加时，频率是减小的。我们还可通过图8-1（C）及图（D）（L固定，f与C成反比曲线）找出频率和时间的关系。比较图（a）及图（e），可见频率f是随调制电压u?的幅度变化而变化，从而实现了调频。
CDACEU偏Bu(b)AUΩmDCE(a)ttBDCE(e)u(c)ABABCCDECmC0t(d)ffCDACEB
图8-1 变容二极管调频原理
3. 变容二极管调频实验电路
变容二极管调频实验电路如图8-2。
变容二极管调频C13C12 K+12 R11R5RW2 RW3R9 LEDRW1TP2C5*R3R8C10OUT TP1R2C2*C6T1T2IN1C1 J1R1C11J2L C4*C3*CV1 C7R6R4 C9R10 D C8A6-0808R7 图8-2 变容二极管调频实验电路
四、实验内容
1．变容二极管调频静态调制特性测试。 2．变容二极管调频动态调制特性测试。 3．变容二极管的Cj～V特性曲线的测量。
4. 用示波器观察调频信号的时域波形，并和幅度调制信号的时域波形相比较，分析异同和原因。
5. 频谱分析仪观察调频信号的频谱，并和幅度调制信号的频谱相比较，分析原因。
五、实验步骤及数据记录与分析
1．变容二极管调频静态调制特性测试
在实验箱主板上插上变容二极管调频实验电路模块。接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。
断开J2，连接J1。调整电位器RW1，在测试点TP2测电压为+5V，即变容二极管的反向偏压为-5V。
连接J1，调整微调电容CV1，电位器RW2、RW3在TP3得到频率为10.7MHz的最大不失真正弦信号（频率由OUT端测试）。
调整RW1，改变变容二极管两端的反向偏置电压VD，测量变容二极管调频实验电路的输出频率，得到变容二极管调频静态调制特性。
表8-1变容二极管调频静态调制特性 VD (V) 1.24 1.50 2.03 2.49 3.04 3.49 4.07 f(MHz) 10.71 10.72 10.73 10.75 10.78 10.82 10.83 VD (V) 4.51 5.04 6.00 7.11 8.68 9.70 11.85 f(MHz) 10.85 10.87 10.94 10.99 11.04 11.09 11.14
（2）变容二极管调频动态调制特性测试
用低频信号发生器作为音频调制信号源，输出频率f =1kHz、峰-峰值Vp-p=2V左右（用示波器监测）的正弦波。
（1） 把音频调制信号加入到变容二极管调频实验电路模块IN1 端， 在变容二极管调频实验电路模块OUT端上用示波器观察FM波的时域波形，并和调幅信号的时域波形相比较，观察之间的异同点。
FM波的时域波形：
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