变容二极管调频实验

变容二极管调频实验和电容耦合相位鉴频

器实验

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。

4. 进一步学习掌握频率解调相关理论。

5. 了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。

6. 了解鉴频特性（S 形曲线的调试与测试方法）。 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

5. 电容耦合相位鉴频器实验板 三、实验基本原理与电路 （一）变容二极管调频电路

R4 R6

R5

R3

T1

C9

RW2

C7

C6

C4*

C5*

CV1

L

C2*

R8

R10

T2

C10

C13

C12

R11

LED +12

K D

R2

R1

RW1

C1

R9

C8

R7

J2

C3*

TP1

变容二极管调频

J1

RW3

IN1

OUT

TP2

C11

A6-0808

电路原理：

晶体管T1构成了电容三点式振荡电路 ，其中电容C6,C7是正反馈电容，反馈系数等于6

67

+C F C C

，晶体管的基极接了一个电容C9到地，因此晶体管构成共基极组态的放大

电路。其中电阻RW2，R3，R4是基极的直流偏置电阻，电阻R53决定晶体管的集电极电压，电阻R6决定晶体管的射极静态的直流电流Ie 。

电容满足675,C C C >>，可变电容CV1和电感L 相并联，改变可变电容CV1,可改变振荡频率。电容C2也是一个小电容，当跳线J1连接上后，变容二极管D （型号为BB910）就接入振荡电路中，滑动变阻器RW1和电阻R1构成分压电路，为变容二极管D 提供直流反偏电压，改变滑动变阻器RW1抽头位置可以改变变容二极管D 的直流反偏电压。电阻R2是隔离电阻，通常取R2》R1，在实验中可以取300K Ω以上。电容C3是已知电容值的固定电阻，当跳线J2连接上，跳线J1断开时，振荡回路的振荡频率固定，电容C3是为测量变容二极管的结电容提供帮助的。调制信号从IN1输入，电容C1是输入隔直电容。电容C11是一个小电容，对高频振荡信号相当于短路，对低频调制信号相当于开路，从而保证低频调制信号可以加在变容二极管D 的两端，而振荡回路中的高频信号不会反射到低频调制信号输入端。

振荡信号从晶体管的射极引出，后一级晶体管构成共射极电压放大，起到隔离和缓冲的作用。

（二）电容耦合相位鉴频器电路

C1

R2

T

C8

R5

LED1

+12

C7

R4

R8

R3

C3

C2

CV1

L1

C4

C5L2

CV2 CV3

D3

D4

R6

R7

C6

RW1

D2D1 R1

电容耦合相位鉴频

K TP2INT

TP4

OUT

TP1

TP3

A7-0808

本实验采用的是相位鉴频器。相位鉴频器是利用回路的相位-频率特性来实现调频波变换为调幅调频波的。它是将调频信号的频率变化转换为两个电压之间的相位变化，再将这相位变化转换为对应的幅度变化，然后利用幅度检波器检出幅度的变化。

相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器两部分组成。输入的调频信号经正、反向并联二极管D1、D2限幅之后，加到放大器T 的基极上。放大管的负载是频相转换电路，该电路

是通过电容C4，C5耦合的双调谐回路。初级和次级都调谐在中心频率MHz f 7.100=上。初级回路电压1U 直接加到次级回路中的串联电容C4、C5的中心点上，作为鉴相器的参考电压；同时，1U 又经电容C4，C5耦合到次级回路，作为鉴相器的输入电压，即加在L2两端用2U 表示。由于电容C4，C5对于高频信号的容抗很小，可以近似看作短路，即电容C4，C5上没有压降，而假设CV2，CV3近似相等，则加在电容CV2两端的电压近似为2U /2，所以

加在二极管D3两端的电压为3D U =12/2U U +，加在二极管D4两端的电压为

4D U =12-/2U U ，要注意的是，电压1U ，2U 均为矢量，2U 是初级回路通过电容耦合到次

级回路两端的电压，两者之间有相位差。当输入信号的频偏在初次回路和次级回路的通频带

之间时，可以近似的认为1U ，2U 的幅度不变，但是随着输入调频信号瞬时频率的变化，

1U ，2U 之间的相位差在不断发生变化。（2U 表达式的具体推导可参考高频电路教材的电感耦合

相位鉴频器一章，P435-438）

鉴相器采用两个并联二极管检波电路。假设二极管D3的检波电路和二极管D4的检波电路完全对称，两个检波电路的电压传输系数完全相等，检波后的输出信号为两个检波电路的输出电压差。即034D D U U U =-

当瞬时频率0f f =时, 2U 比1U 滞后90°，但|3D U |＝|4D U |，这时，鉴频器输出为零。当0f f >时, 2U 滞后于1U 的相角小于90°，|3D U |>|4D U |，鉴频器的输出大于零。当0f f <时，2U 滞后于1U 的相角大于90°，|3D U |<|4D U |，鉴频器的输出小于零。相位鉴频器鉴频特性的线性较好，鉴频灵敏度也较高。 四、实验内容和数据分析处理 （一）变容二极管调频

1．变容二极管调频静态调制特性测试

调整RW1，改变变容二极管两端的反向偏置电压V D ，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