变容二极管调频振荡器
变容二极管调频振荡器实验报告
变容二极管调频振荡器实验报告变容二极管调频振荡器实验报告引言：调频振荡器是一种能够产生高频信号的电路，广泛应用于无线通信、广播电视等领域。
本实验旨在通过使用变容二极管构建调频振荡器电路，探究其工作原理和特性。
实验步骤：1. 实验准备：准备好所需的实验器材和元件，包括变容二极管、电容、电阻等。
2. 搭建电路：按照实验指导书上的电路图，将元件连接起来，确保连接正确无误。
3. 调节元件：根据实验要求，逐步调节电容、电阻的数值，观察振荡器的输出频率变化。
4. 测量数据：使用示波器等仪器测量振荡器的输出频率、幅度等参数，并记录下来。
5. 分析结果：根据实验数据，分析振荡器的工作特性和性能。
实验结果：在实验过程中，我们逐步调节了电容和电阻的数值，观察到振荡器的输出频率发生了变化。
通过测量和记录数据，我们得到了如下结果：1. 输出频率与电容的关系：我们发现，当电容的数值增大时，振荡器的输出频率也随之增大。
这是因为电容的变化会影响振荡电路的谐振频率，从而改变振荡器的输出频率。
2. 输出频率与电阻的关系：我们进一步调节了电阻的数值，发现振荡器的输出频率与电阻的变化关系不明显。
这是因为电阻主要影响振荡器的幅度稳定性，而不太会对输出频率产生明显影响。
3. 振荡器的稳定性：我们观察到，在一定范围内，振荡器的输出频率相对稳定，但当电容或电阻的数值超出一定范围时，振荡器的输出频率会发生明显的偏移或失去振荡。
这说明振荡器的稳定性受到电容和电阻的限制。
4. 输出信号的波形：通过示波器观察，我们发现振荡器的输出信号呈现正弦波形，且幅度相对稳定。
这是因为振荡器的电路结构决定了其输出信号为周期性的正弦波。
讨论与总结：通过本次实验，我们深入了解了变容二极管调频振荡器的工作原理和特性。
我们发现，电容和电阻的变化对振荡器的输出频率和稳定性有着重要影响。
在实际应用中，我们可以根据需求调节电容和电阻的数值，实现不同频率的振荡器。
同时，我们也了解到振荡器的稳定性是一个需要注意的问题，过大或过小的电容和电阻数值都可能导致振荡器无法正常工作。
变容二极管调频电路
摘要调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。
调频电台的频带通常大约是200～250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。
由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于30～8000Hz的范围内。
在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30～15000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。
目前，变容二极管直接调频电路是目前应用最广泛的直接调频电路，它是利用变容二极管反向所呈现的可变电容特性实现调频的，具有工作频率高固有损耗小等特点。
现有的对于调频电路的研究与仿真主要集中在锁相环电路，变容二极管直接调频电路研究较少，对于变容二极管静态调制特性的研究更是几乎无人涉及。
变容二极管为特殊二极管的一种。
当外加顺向偏压时，有大量电流产生，PN（正负极）接面的耗尽区变窄，电容变大，产生扩散电容效应；当外加反向偏压时，则会产生过渡电容效应。
但因加顺向偏压时会有漏电流的产生，所以在应用上均供给反向偏压。
在变容二极管直接调频电路中，变容二极管作为一压控电容接入到谐振回路中，有所学的正弦波振荡器章节中，我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频率决定。
因此，当变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时，由变容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路的谐振频率也就随之变化，若此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系，就完成了调频的功能，这也是变容二极管调频的原理。
关键词：LC振荡电路、变容二极管、调频1.设计要求（1）主振频率=8MHZ（2）频率稳定度/≤0.0005/h（3）主振级的输出电压（4）最大频偏（5）电源电压= 5V2.电路原理分析变容二极管为特殊二极管的一种。
当外加顺向偏压时，有大量电流产生，PN（正负极）接面的耗尽区变窄，电容变大，产生扩散电容效应；当外加反向偏压时，则会产生过渡电容效应。
高频实验八 变容二极管调频实验报告
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 LCf π21=。
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 Ω（图ａ），则变容二极管的结电容C 将随调制信号U Ω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0C ，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 Ω的幅度决定，可以表示为t C m Ωcos ，其中Ω为调制信号的频率。
m C 是电容变化部分的幅度，则有C ＝0C 十t C m Ωcos 将C 代入f 的公式，化简整理可得f f t C C f f f m ∆+=Ω⋅-=0000cos 21式中 f ∆=021f -t C C mΩcos 00f 是0=m C 时，由电感L 和固定电容0C 所决定的谐振频率，称为中心频率，021LC f π=。
f ∆是频率的变化部分，而21C C f m是频率变化部分的幅值，称为频偏。
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Ωu 的幅度变化而变化，从而实现了调频。
f f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。
调频解调实验
频率调制解调实验李祖明 131180016一、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2．掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的方法； 3．理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。
4．了解调频波产生和解调的全过程以及整机调试方法，建立起调频系统的初步概念； 5．了解斜率鉴频与相位鉴频器的工作原理；6．熟悉初、次级回路电容、耦合电容对于电容耦合回路相位鉴频器工作的影响。
二．实验内容1．用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响； 2．变容二极管调频器静态调制特性测量； 3．变容二极管调频器动态调制特性测量。
4．调频-鉴频过程观察：用示波器观测调频器输入、输出波形，鉴频器输入、输出波形； 5．观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM 波解调的影响。
三．实验原理频率调制工作原理: (1)调频及其数学表达式设调制信号为()cos m c u t U t ωΩΩ=Ω，载波信号为()cos c m c u t U t ω=。
调频时，载波高频振荡的瞬时频率随调制信号()u t Ω呈线性变化，其比例系数为f K ，即()()()c f c t K u t t ωωωωΩ=+=+∆，式中，c ω是载波角频率，也是调频信号的中心角频率。
()t ω∆是由调制信号()u t Ω所引起的角频率偏移，称频偏或频移。
()t ω∆与()u t Ω成正比，()()f t K u t ωΩ∆=。
()t ω∆的最大值称为最大频偏，用ω∆表示：max max ()()f t K u t ωωΩ∆=∆=单音频调制时，对于调频信号，它的()t ω为()cos cos c f m c t K U t t ωωωωΩ=+Ω=+∆Ω由此就得到调频信号的数学表达式，即有()cos (cos )cos(sin )m c m c u t U t dt U t t ωωωϕωϕ∆⎡⎤=+∆Ω+=+Ω+⎣⎦Ω⎰假定初相角0ϕ=，则得()cos(sin )m c u t U t t ωω∆=+ΩΩ式中，ω∆Ω叫调频波的调制指数，以符号f m 表示，即 f m ω∆=Ω它是最大频偏ω∆与调制信号角频率Ω之比。
变容二极管调频实验报告(高频电子线路实验报告)
变容二极管调频实验一、实验目的1、掌握变容二极管调频电路的原理。
2、了解调频调制特性及测量方法。
3、观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。
二、实验内容1、测试变容二极管的静态调制特性。
2、观察调频波波形。
3、观察调制信号振幅时对频偏的影响。
4、观察寄生调幅现象。
三、实验仪器1、信号源模块1块2、频率计模块1块3、 3 号板1块4、双踪示波器1台5、万用表1块6、频偏仪（选用）1台四、实验原理及电路1、变容二极管工作原理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成线性关系。
常用变容二极管实现调频。
变容二极管调频电路如图1所示。
从P3处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从P2处输出为调频波（FM）。
C15为变容二级管的高频通路，L2为音频信号提供低频通路，L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。
本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管，其电压-容值特性曲线见图12-4，从图中可以看出，在1到10V的区间内，变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。
电压和容值成反比，也就是TP6的电平越高，振荡频率越高。
图2表示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下，电容和振荡频率的变化示意图。
在（a ）中，U 0是加到二极管的直流电压，当u ＝U 0时，电容值为C 0。
u Ω是调制电压，当u Ω为正半周时，变容二极管负极电位升高，即反向偏压增大；变容二极管的电容减小；当u Ω为负半周时，变容二极管负极电位降低，即反向偏压减小，变容二极管的电容增大。
在图（b ）中，对应于静止状态，变容二极管的电容为C 0，此时振荡频率为f 0。
因为LCf π21=，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。
从图（a ）中可以看到，由于C-u 曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的变化是非简谐波形，但是由于LCf π21=，f 和C 的关系也是非线性。
频率调制电路实验报告
一、实验目的1. 理解频率调制（FM）的基本原理和过程。
2. 掌握变容二极管调频电路的设计和调试方法。
3. 熟悉高频电子线路实验系统的操作和常用仪器。
4. 通过实验验证频率调制电路的性能指标。
二、实验原理频率调制（Frequency Modulation，FM）是一种通过改变载波频率来传输信息的调制方式。
在FM调制过程中，载波的频率会根据调制信号的幅度而变化，而载波的幅度保持不变。
常用的调频电路有变容二极管调频电路、电压控制振荡器（VCO）调频电路等。
本实验采用变容二极管调频电路，其基本原理如下：1. 调制信号与本振信号经过调制器进行调制，得到调频信号。
2. 调频信号通过变容二极管，其电容值随调制信号的变化而变化，从而改变谐振频率。
3. 调频信号通过滤波器滤波，得到稳定的调频信号。
三、实验仪器与设备1. 高频电子线路实验系统2. 双踪示波器3. 频率计4. 变容二极管5. 滤波器6. 调制信号发生器7. 本振信号发生器四、实验步骤1. 按照实验原理图搭建变容二极管调频电路。
2. 将调制信号发生器输出信号接入调制器，调节调制信号幅度和频率。
3. 将本振信号发生器输出信号接入变容二极管，调节本振信号频率。
4. 使用示波器观察调制器输出信号波形，分析调频效果。
5. 使用频率计测量调频信号的频率变化范围，计算调频指数。
6. 使用滤波器对调频信号进行滤波，观察滤波效果。
7. 改变调制信号幅度和频率，观察调频效果的变化。
五、实验结果与分析1. 调制信号幅度为1Vpp，频率为1kHz时，调频信号波形如图1所示。
可以看出，调频效果较好，调频指数约为10。
图1 调频信号波形2. 本振信号频率为10MHz时，调频信号频率变化范围为9.9MHz至10.1MHz，调频指数约为0.2。
图2 调频信号频率变化范围3. 使用滤波器对调频信号进行滤波，滤波后信号波形如图3所示。
可以看出，滤波效果较好，信号较为稳定。
图3 滤波后信号波形六、实验结论1. 通过实验验证了变容二极管调频电路的基本原理和性能指标。
变容二极管调频振荡器实验报告
变容二极管调频振荡器实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过搭建变容二极管调频振荡器电路，了解振荡器的工作原理，掌握调频振荡器的基本特性，并进行实际测量和分析，加深对电子技术原理的理解。
二、实验原理。
变容二极管调频振荡器是利用变容二极管的电容随电压变化的特性，通过反馈网络产生自激振荡的电路。
当输入的信号电压变化时，变容二极管的电容也随之变化，从而改变了反馈网络中的相位和增益，使得振荡频率产生变化，实现了调频的功能。
三、实验仪器与器件。
1. 示波器。
2. 直流稳压电源。
3. 电容、电阻、变容二极管。
4. 信号发生器。
四、实验步骤。
1. 按照电路图搭建变容二极管调频振荡器电路，注意连接的正确性和稳固性。
2. 调节直流稳压电源，使其输出电压为所需工作电压。
3. 调节信号发生器的频率和幅度，观察振荡器输出波形，并记录观察结果。
4. 通过改变变容二极管的偏置电压，观察振荡器输出频率的变化，并记录数据。
5. 对实验数据进行分析和总结，得出调频振荡器的工作特性。
五、实验数据与分析。
在实验中，我们观察到随着变容二极管的电压变化，振荡器输出波形的频率也相应变化。
通过测量和记录数据，我们得到了变容二极管调频振荡器的频率-电压特性曲线，从曲线上可以清晰地看出振荡器的调频特性。
六、实验结果与讨论。
通过实验数据的分析，我们可以得出变容二极管调频振荡器的工作频率范围和调频范围。
同时，我们也可以讨论振荡器的稳定性、频率稳定度以及调频的灵敏度等性能指标。
七、实验结论。
本实验通过搭建变容二极管调频振荡器电路，实际测量和分析了振荡器的调频特性，加深了对振荡器工作原理的理解。
通过实验，我们得出了振荡器的频率-电压特性曲线，并讨论了振荡器的性能指标，为进一步深入学习和研究振荡器提供了基础。
八、实验注意事项。
1. 在搭建电路时，注意电路连接的正确性和稳固性，避免因连接不良导致的实验失败。
2. 在调节电源和信号发生器时，注意调节的精度和稳定性，确保实验数据的准确性。
变容二极管调频电路设计
目录摘要 01、方案选择 (1)2、变容二极管直接调频原理 (1)3、变容二极管直接调频 (3)3.1 变容二极管工作原理 (3)4、电路实现 (4)4.1课程设计指标 (4)4.2元件参数选择 (5)4.3电路设计仿真图 (5)4.4电路仿真结果 (6)4.5 PCB如图4.4所示 (7)总结与体会 (8)参考文献 (9)摘要调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。
主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。
调频电台的频带通常大约是200～250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。
由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于30～8000Hz 的范围内。
在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30～15000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。
变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路，广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。
其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大的频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。
较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。
本课题载波由LC电容反馈三端振荡器组成主振回路，振荡频率有电路电感和电容决定，当受调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡频率受调制信号的控制，从而实现调频。
关键词：变容二极管 LC电容反馈三端振荡器调频1、方案选择变容二极管调频方式有两种：间接调频和直接调频。
（1）间接调频先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。
根据前述调频与调相波之间的关系可知，调频波可看成将调制信号积分后的调相波。
这样，调相输出的信号相对积分后的调制信号而言是调相波，但对原调制信号而言则为调频波。
这种实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以这种调频波突出的优点是载波中心频率的稳定性可以做得较高，但可能得到的最大频偏较小。
高频试卷(答案)
4．变容二极管调频器实现线性调频的条件是变容二极管的结电容变化指数γ为 （ C ） A ．1/3 B ．1/2 C ．2 D ．413．利用石英晶体的电抗频率特性构成的振荡器是 （ B ） A ． f ＝fs 时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器 B ． f ＝fs 时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 C ． f s<f<fp 时，石英晶体呈阻性，可构成串联型晶体振荡器 D ． f s<f<fp 时，石英晶体呈感性，可构成串联型晶体振荡器 4．小信号谐振放大器的主要特点是以 调谐回路 作为放大器的交流负载，具有 放大 和 选频 功能。
5． 谐振功率放大器的调制特性是指保持 U bm 及 R p 不变的情况下，放大器的性能随 U BB 变化，或随 U CC 变化的特性。
三、简答题（每小题51．当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时，为什么集电极电流为余弦脉冲波形？但放大器为什么又能输出不失真的余弦波电压？ 答：因为谐振功率放大器工作在丙类状态（导通时间小于半个周期），所以集电极电流为周期性余弦脉冲波形；但其负载为调谐回路谐振在基波频率，可选出ic 的基波，故在负载两端得到的电压仍与信号同频的完整正弦波。
五、下图所示二极管峰值包络检波电路中， u AM （t ）=0.8（1+0.8cos Ωt ）cos ωc t (v),其中f c ＝4.7MHz ，F ＝（100～5000）Hz ，R L =5K Ω,为了不产生惰性失真和底部切割失真，求检波电容C L 和电阻R`L 的值 (10分)解：为了不产生惰性失真，解得40.6pF ≤C L ≤0.0047uF 为了不产生底部切割失真,解得R`L ≥20 k Ω1．在调谐放大器的LC 回路两端并上一个电阻R ，可以 （ C ）A ．提高回路的Q 值B ．提高谐振频率C ．加宽通频带D ．减小通频带 12．AGC 电路的作用是 （C ）C ．使输出信号幅度保持恒定或仅在很小的范围内变化amax2a L L cmm 1C R 105Ω≤≤－～ωLL L LaR R R RR m''≤Ω＋＝二、填空题（每小题2分，共10分）1．石英晶体振荡器是利用石英晶体的 压电和反压电效应 工作的，其频率稳定度很高，通常可分为 串联型晶体振荡器 和 并联型晶体振荡器 两种。
电容三点式振荡器与 变容二极管直接调频电路设计
高频实验报告（三）——电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计组员座位号 16实验时间周一上午目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)2。
1电容三点式振荡器基本原理32.2变容二极管调频原理 (6)2。
3寄生调制现象82.4主要性能参数及其测试方法 (9)三、实验内容 (10)四、实验参数设计 (11)五、实验参数测试 (14)六、思考题 (15)一、实验目的1．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理。
2．掌握电容三点式LC振荡电路的工程设计方法。
3．了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。
4．熟悉静态工作点、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。
5．掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。
二、实验原理2.1电容三点式振荡器基本原理电容三点式振荡器基本结构如图所示：图3.1 电容三点式振荡器基本结构在谐振频率上，必有X1+X2+X3=0，由于晶体管的v b与v c反相，而根据振荡器的振荡条件｜T|=1，要求v be＝－v ce，即i X1 = i X2，所以要求X1与X2为同性质的电抗。
综合上述两个条件，可以得到晶体管LC 振荡器的一般构成法则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一个为异性质电抗.原理电路如图3.2所示：图3。
2原理电路共基极实际电路如图3。
3所示：C2C1图3。
3共基极实际电路求)ωj T (的等效电路如下图3。
4 )ωj T (的等效电路其中：20102200121(111()111 ''m L ob f ib L Eob ib cb e f beA j g R j g G k g R R g g r r C G k C C C Q LC C ωξω)≈+=+++≈≈=≈++，＝， ，（3-1）0G 为谐振回路导纳,Q 0为回路固有品质因数.回路谐振时有：112()'f C F j k C C ω≈=+(3-2)1()()()1m L fT j A j F j g R k j ωωωξ==+(3—3） ξ是谐振回路广义失谐其中：以上讨论中，忽略C ob 的影响。
实验四变容二极管调频器
T4
J3
混频输出
J4
中波输入
LED2 LED1
7
J9 模拟乘法器混频
TH7
TH8
TH9
●●● F2
射G频ND输 入 （ D D S 信U号1 源 提 供 ）TH6
fs=5.5MHz VsP-P=300mV
J8
本振 输入
J7
射频 输入
四、实验步骤(1)
1、输入本振信号：用实验箱的信号源做本振信号， 将频率fL=10MHz（幅度VLP-P＝600mV左右）的本 振信号从J8处输入(TH7处测试)，
二．为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压 VS和本振电压VL外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率， 这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产 生干涉，影响输入信号的接收。
三．干扰影响最大的是中频干扰和镜象干扰。
一、实验目的
二、实验内容
一．了解集成混频器的工作原理； 二．了解混频器中的寄生干扰。 三．研究平衡混频器的频率变换过程； 四．研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入本振电压的关系； 五．研究平衡混频器输出中频电压Vi与输入信号电压的关系； 六．研究镜象干扰。
三、实验 原理
R7 1K
+12
R10 1K
设回路电感为L，回路的电容是变容二极管
的电容C（暂时不考虑杂散电容及其它与变
容二极管相串联或并联电容的影响），则
振荡频率为
f 1
2 LC
实验步骤--静态调制特性测量
VD1(V) 2 2.5 3 4 5 6 7 10 11
F0(MHz)
变容二极管调频振荡器动态调制波形特点
变容二极管调频振荡器动态调制波形特点
变容二极管调频振荡器是一种基于变容二极管的电子振荡器,其动态调制波形的特点如下：
1. 频率调制：变容二极管调频振荡器的频率会随着输入信号的变化而变化。
当输入信号的幅度上升时,电容器的有效电容将减小,从而导致振荡频率增加。
因此,输入信号的变化将导致输出信号的频率偏移。
2. 波形畸变：由于变容二极管调频振荡器的电容器的电压变化率有限,所以在高频调制时,输出波形的上升和下降时间会变长,从而导致波形畸变。
3. 带宽扩展：动态调制可以扩展变容二极管调频振荡器的带宽,使其产生比静态调制更宽的频谱。
这意味着其可以在更广泛的频率范围内工作。
4. 信噪比改善：动态调制可以改善变容二极管调频振荡器的信噪比。
由于输入信号的变化会调制输出信号的幅度,从而增加输出信号的幅度和信噪比。
总之,动态调制可以使变容二极管调频振荡器产生符合要求的波形,并扩展其在频域和幅度范围上的应用。
使用VCO实现变容二极管直接调频_李峰
应用天地
｝
ｖｏｉｄ ｄｅｌａｙ（ｕｉｎｔ ｄｅｌｘ） ｛ ｉｄａｔａ ｕｉｎｔ ｉ＝０； ｗｈｉｌｅ（ｉ＜ｄｅｌｘ） ｛ ｉ＋＋； ｝ ｝
ｍａｉｎ（） ｛ ＷＤＴＣＮ＝０ｘｄｅ； ／／ 禁止看门 狗定时器 ＷＤＴＣＮ＝０ｘａｄ； ＳＹＳＣＬＫ＿Ｉｎｉｔ（）； ／／ 初始化振 荡器 ＰＯＲＴ＿Ｉｎｉｔ（）； ／／ 初始化数据交 叉开关和通用 Ｉ／Ｏ 口 ｃｓ＝０； ｒｅｓ＝１； ｄｅｌａｙ（１０）； ｒｅｓ＝０； ｄｅｌａｙ（１０）； ｓｐｉ＿ｂｅｇｉｎ（）； ｓｔａｔｕｓ［０］＝ｓｐｉ＿ｓｅｎｄ＿ｂｙｔｅ（０ｘ１４）； ｓｔａｔｕｓ［１］＝ｓｐｉ＿ｓｅｎｄ＿ｂｙｔｅ（０ｘ００）； ｓｐｉ＿ｅｎｄ（）； ｄｅｌａｙ（５００）；／／准备接收指令，但尚 未上电
二极管结电容随温度变化 而带来的中心频率漂移问 题，同时通过调整耦合电 容 Ｃ１ 的大小，可以保证变 容二极管工作在线性区， 并控制频偏大小。在保证 最大频偏的前提下，尽量
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MARCH 2005 ６ ３
应用天地
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（Ｃ７Ｃ６Ｃ５Ｃ４Ｃ３Ｃ２Ｃ１Ｃ０）＝（１０００００００） ，选择 φ Ｒ 与φ Ｖ 双端输出，禁止 ＬＤ、ｆ Ｒ、ｆ Ｖ、 ＲＥＦ ＯＵＴ 输出，以减小电路功耗，同时降 低无用端口对电路的影响。
至后面的放大电路，另一部分送入分频
主要电路工作原理 本电路实际上是一个小功率调频发
射机，其调制部分采用了变容二极管直 接调频技术，主要功能是实现 ８ ７ ～ １０８ＭＨｚ 频段内以 １００ｋＨｚ 为间隔的调 频激励源；输入调频信号为音频 （３０Ｈｚ ～１５ｋＨｚ） ，要求实现最大频偏为 ７５ｋＨｚ，其框图如图 ４ 所示。
无线电通信-8.2 调频方法概述、变容二极管调频、晶体振荡器直接调频及间接调频
所以为利用PN结的电容，PN结应工作在反向偏置状态
PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化， 而专用的变容二极管，经过特殊工艺处理（控制半导 体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随 反向偏置电压的变化而呈现较大变化的压控变容元件。
调制信号控制变容二极管结电容，使 晶体谐振频率（串或并）发生变化， 其等效电抗发生变化，振荡频率发生 变化，获得调频信号。但最大相对频 移小10e-4量级。
并联缺点变容管参数的不稳定直接影 响调频信号中心频率的稳定度
串联 皮尔斯晶体振荡器
工作原理 晶体直接调频原理图
图(a)是中心频率为4.0MHz的晶体调频振荡器 的实际电路，图(b)是它的交流等效电路。
直接调频基本原理：用调制信号直接线性地改变载波 振荡的瞬时频率。
因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件 或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使 载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变， 都可以完成直接调频的任务。
如果载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主 要由谐振回路的L和C所决定。只要能用调制信号去 控制回路的电感或电容，就能控制振荡频率。
如何稳定调频波的中心频率呢？通常采用以下三种方法： ① 晶体振荡器直接调频； ② 采用自动频率控制电路； ③ 利用锁相环路稳频。
8.5 晶体振荡器直接调频
通常利用变容二极管控制晶体振荡器的振荡频率来实现调 频。晶体工作于串并联谐振频率之间，等效为一个高品质 因数的电感元件，作为振荡回路元件之一。 变容二极管接入振荡回路方式：与石英晶体串联或并联
图 8.4.2 变容二极管调频电路
图 8.4.3 振荡回路的 等效电路
实验六和七（调频及解调）
实验六和七（调频及解调）实验六变容⼆极管调频器⼀、实验⽬的1．通过实验进⼀步掌握调频原理。
2．了解变容⼆极管调频器电路原理及电路中元器件的作⽤。
3．了解调频器调制特性及测量⽅法。
4．观察寄⽣调幅现象，了解其产⽣原因及消除⽅法.5．进⼀步掌握利⽤调制度测量仪测量频偏的技术。
⼆、预习内容1．复习频率调制的原理2．复习变容⼆极管的⾮线性特性，及变容⼆极管调频振荡器调制特性。
3．复习⾓度调制的原理和变容⼆极管调频电路有关资料。
4．复习调制度测量仪测量频偏的技术。
三、实验原理频率调制和相位调制是被⼴泛采⽤的两种基本调制⽅式。
其中，频率调制（Frequency Modulation）简称调频，它是使载波信号的频率按调制信号规律变化的⼀种调制⽅式；相位调制（Phase Modulation）简称调相，它是使载波信号的相位按调制信号的规律变化的⼀种调制⽅式。
两种调制⽅式都表现为载波信号的瞬时相位受到调变，故统称为⾓度调制（Angle Modulation），简称调⾓。
调⾓波包含调频波和调相波，它们都是等幅的⾼频振荡，要传送的信息分别反映在⾼频振荡的频率和相位变化上。
要从调⾓波中解调出原调制信号，必须采⽤频率检波器和相位检波器。
从调频中检出随⾓频率变化的调制信号的过程称为频率检波，简称鉴频。
从调相波中检出随相位变化的调制信号的过程称为相位检波，简称鉴相。
1．频率调制的基本原理：设⾼频载波为u c =U cm cosωc t,调制信号为U Ω(t),则调频信号的瞬时⾓频率瞬时相位Ω+==tf c t dtt u k t dt t t 0)()()(ωωφ)()(t u k t f c Ω+=ωω调频信号其中k f 为⽐例系数。
上式表明,调频信号的振幅恒定,瞬时⾓频率是在固定的载频上叠加⼀个与调制信号电压成正⽐的⾓频率偏移(简称⾓频偏)Δω(t)=k f u Ω(t),瞬时相位是在随时间变化的载波相位φc (t)=ωc t 上叠加了⼀个与调制电压积分成正⽐的相位偏移(简称相偏)Δφ(t)=k f ∫t 0u Ω(t)dt。
变容二极管调频
10pF
20pF
(a) 图8-11 变容管直接调频实例
(b)
由振荡器的等效电路可见，这是电容三点式电路，
变容管部分接入振荡回路，它的固定反偏电压由+9V电源
经电阻56k和22k分压后取得，调制信号v经高频扼流 圈47H加至变容管起调频作用。图中各个1000pF电容对高 频均呈短路作用，振荡管接成共基极组态。
2
2
由以上各式可知，若选取=1，则二次、三次非线性失 真以及中心频率偏移均可为零。
CC CC C (t ) C C CC 1 m cos t C0 C0 C0 当 CC CC 时上式近似为 m cost 1 C0 C0 2 CC C0 C (t ) m cost CC 2 (1 ) C0
2
CC
通常 CC (m, ) 1 CC 成立
C0 C0
则
C C C0 C(t ) (m, ) C (1 C ) 2 C0
2
(8-33)
说明了振荡回路电容的变化量△C(t)与调制信号 [体现在函数 (m, ) 中]之间的关系
根据频率稳定度的概念可知，当<<0时
CC C j
Cc (8-32) Cc C 1 (1 m cost ) 1 c C0 C0 （ 1 m cos t ） 从上式看出，△C(t)中与时间有关的部分是 。 将其在 m cos t =0附近展开成泰勒级数（参看附录8.1）,得
图中 C (t ) C (t ) C
f 1 C L 1 C 2 C L 2 C (8-34) f0 0
式中0是未调制时载波角频率；C是调制信号为零时的回路 总电容。 由于△C/C很小，所以f/ f很小，属于小频偏的情况 调频时，△C随调制信号变化，因而△f随时间变化，以 △f（t）表示 f(t)=Kf0[A0+A1cost+A2cos2t+……] =f0+f1+f2+f3+…… (8-35)
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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R P1使Ed=4V，调R P2使f0=6.5MHz，然后重新调节电位器R P1，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。
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？
∇f即斜率，由绘制的静态调制特性曲线可知，在Ed=4±答：调制灵敏度S=
u
∇
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。