实验五FM调频波信调制

实验五 FM 调频波信号调制

一、仿真实验目的

（1）掌握变容二极管调频电路的原理。

（2）了解调频电路的调制特性及测量方法。

（3）观察调频波波形，观察调制信号振幅对频偏的影响。

（4）观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。

二、FM 调制原理（变容二极管调频电路）

调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。许多中小功率的发射机都采用变容二极管直接调频技术，直接调频法即在工作于发射载频的LC 振荡回路上直接调频，具体采用的方法是用模拟基带信号控制振荡回路变容二极管的大小，使振荡器输出信号的瞬时频率随基带信号做线性变化。其频率的变化量与调制信号成线性关系。

变容二极管j C 通过耦合电容1C 并接在N LC 回路的两端，形成振荡回路总电容的一部分。因而，振荡回路的总电容C 为：j N C C C +=

振荡频率为： )

(2121j N C C L LC f +==ππ 变容二极管是一种电抗可变的非线性元件，通过改变外加反向电压可以改变空间电荷区的宽度，从而改变势垒电容的大小。变容二极管在反向偏置直接调频电路中，不能工作于正向偏压区，必须加上一个大于调制信号振幅的反向直流偏压。

变容二极管调频产生的调频信号的调制指数较大，但载频稳定性较差。除了这种方法还可直接用锁相环产生调制指数较大，载频很稳定的调频信号。

三、仿真电路

变容二极管调频电路如图所示。该电路为一种针对克拉泼电路做的一种改进型电容三端式电路——西勒电路。变容二极管的结电容以部分接入的形式纳入在回路中。该高频等效电路未考虑负载电阻。

所以，振荡频率f 0=1/2πN LC 。西勒电路在分立元件系统或集成高频电路系统中均获得广泛的应用。

调频波：从示波器上看到的波形频率变化不明显，从频率计（XFC1）可看出频率不停变化。载波信号80kHz ，调制信号3kHz ，从示波器看不出明显的调频波频率的变化。调频广播载波频率范围是（88~108）MHz ，低频调制信号最高20kHz,从载波波形也看不出频率的变化。

FM 调频波信号调制电路图

FM 调频波信号波形图

四、实验步骤和测试内容

（1） 测试变容二极管的静态调制特性，即拿掉3V ，保留直流电压1V ，观察02=V 以及取其它值时振荡频率的变化，这时的振荡器属于压控振荡器。

（2）观察调频波波

形。 （3）观察调制

信号振幅对频偏的影响，观察寄生调幅现象。

五、实验报告要求

1．整理实验数据，在同一坐标纸上画出静态调制特性曲线，并求出其调制灵敏度，说明曲线斜率受哪些因素的影响。

答：受电压和频率影响。

2. 分析调制信号振幅对频偏的影响

答：对于一般的频率调制电路，

小信号情况下，调频的频偏和调制信号的幅度成线性关系；

大信号情况下，频率调制率也会出现像放大器增益饱和类似的情况。

实验六 FM 调频信号的解调

一、仿真实验目的

（1）熟悉乘积型相位鉴频器的基本工作原理，熟悉模拟乘法器的使用。

（2）掌握并联回路对S 曲线和对解调波形的影响。

二、FM 解调原理（乘积型相位鉴频器）

乘积型相位鉴频器实际上是一种正交鉴频器。调频信号一路直接加至乘法器，另一路经相移网络移相后(参考信号)加至乘法器。由于调频信号和参考信号同频正交，因此，称之为正交鉴频器。 单调谐移相网络传输特性，在失谐不太大的情况下 其幅频、相频特性

假定输入调频波的中心频率ωc=ω0，将输入调频波的瞬时角频率ω=ωc -ΔωmcosΩt=ωc+Δω代入上式，得

设低通滤波器增益为1，则 当Δf/f0<<1时，乘积型相位鉴频器输出为：

三、仿真实验电路

调频信号的解调电路如图所示。调频信号源采用中心频率30KHz ，调制频率为3KHz 。

调频信号的解调电路图

四、实验步骤和测试内容

（1）观察并联回路对波形的影响。

答：改变R1的值，观察波形如图所示

输入

频率

f(KH

z)

30 35 40 42 44 46 47 48 50 52 54 56 58 60 65 70

鉴频

输出

电压

（mV

） -126 -92 -34.6 -9.5 16.4 43.5 57.6 72.1 98 136.3 164 202 249 287.6 352 417 五、实验报告要求

整理实验数据，在同一坐标纸上画出鉴频特性曲线，并计算计算鉴频灵敏度和线性频率范围 u 1C L R u 2(a )0f 02πϕ(b )C