变容二极管直接调频电路

变容二极管直接调频实验预习报告
学号--------------------姓名实验台号
一、实验目的
1、进一步掌握实现调频的方法及其电路组成。

2、了解变容二极管调频电路的组成和基本工作原理。

二、实验仪器
数字万用表、数字频率计、数字示波器、直流稳压电源
三、实验原理
三、实验任务
1，准备
（1）熟悉电路中各个元器件的作用和位置，断开k4，k5，检查无误后接通电源。

用示波器测量输出波形及频率。

（2）闭合k5，调节DW3，使VQ=4V左右，适当调节DW1,C6，使输出波形较好，振荡频率4MHz左右
2，测量Cj-v特性
（1）逐渐改变DW3的大小，测量笔记录VQ大小（用数字万用表测量）以及VQ 对应的频率fj，绘制fj-VQ曲线，该曲线即为静态频率调制特性。

VQ（v） 2 3 4 5 6 7 8 9
fj（MHz）
Cj（pF）
（2）断开k5（即去掉变容二极管及其偏执电路），测量并记录测试的振荡频率fosc （3）闭合K4（记载回路电容C6两端并联已知电容Ck），记录此时的振荡频率fk。

（4）计算C总、Cj，填入表中，绘制变容二极管的Cj-v特性曲线。

（5）有Cj-v特性曲线计算VQ=4V时的休旅Sc，计算调制灵敏度Sf。

3，观察调频信号波形
（1）闭合K4K5，调整DW3，使VQ=4V，调整DW1，使输出波形正常。

（2）介入调制信号，并调整音频信号输出电压Vpp<2V，观察输出的调频信号波形；
适当调整调制信号的幅度，观察调频信号波形的变化。

（3）观察调制信号电压幅度对调频信号中心频率的影响。

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 (3)2.2 变容二极管调频原理 (6)2.3 寄生调制现象 (8)2.4 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 (16)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。

电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计电容三点式振荡器是利用电容器的充放电过程来实现振荡的一种电路。

它由三个电容器和三个开关组成，可以产生正弦波信号。

而变容二极管直接调频电路是利用变容二极管的电容值来改变频率的一种电路。

接下来，我将详细介绍这两种电路的设计原理和具体步骤。

一、电容三点式振荡器的设计1.选择合适的电容器：根据需要的振荡频率选择三个电容器，它们的容值应满足一定的条件，使得振荡频率在需要的范围内。

2.设计电容切换电路：使用开关将电容器按照一定的顺序连接到振荡器电路中。

可以使用晶体管开关或者集成电路开关。

3.设计反馈电路：将振荡器的输出连接到反馈电路上，使其形成闭环。

可以使用电压放大器或运算放大器来实现反馈。

4.计算电容切换时间：根据需要的振荡频率，计算电容切换时间，使得每个电容器的充电时间和放电时间可以满足要求。

5.调整电容器的容值：如果振荡频率不满足要求，可以通过调整电容器的容值来改变频率。

6.测试和优化：将设计好的电路进行测试，并根据测试结果优化电路参数，使得振荡稳定且频率准确。

二、变容二极管直接调频电路的设计变容二极管直接调频电路的原理是通过改变变容二极管的电容值来改变振荡频率。

以下是具体步骤：1.选择合适的变容二极管：根据需要的频率范围选择合适的变容二极管，其电容值应可以根据需求变化。

2.设计变容二极管控制电路：将变容二极管连接到控制电路中，通过改变控制电路中的电压或电流来改变变容二极管的电容值。

3.设计振荡电路：将变容二极管连接到振荡电路中，可以选择适当的振荡电路结构，如晶体振荡电路或集成电路振荡电路。

4.调整控制电路参数：根据需求调整控制电路中的电压或电流，以改变变容二极管的电容值，从而改变振荡频率。

5.测试和优化：将设计好的电路进行测试，并根据测试结果优化电路参数，使得振荡稳定且频率可调范围广。

总结：电容三点式振荡器和变容二极管直接调频电路是两种常用的电路，可以实现不同频率的振荡。

变容二极管一、实验目的1.了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理2.掌握调频器的调制特性及其测量方法3.观察寄生调幅现象和了解其产生的原因及其消除方法 二、实验预习要求实验前，预习“电子线路非线性部分”第5章：角度调制与解调电路；“高频电子线路”第八章：角度调制与解调；“高频电子技术”第9章：角度调制与解调—非线性频率变换电路等有关章节的内容。

三、实验原理1.变容二极管直接调频电路：变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。

当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN 结的结电容会随之改变，其变化规律如图3-1所示。

图3-1变化规律直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。

若载波信号是由LC 自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。

因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。

¿¿¿¿¿¿若在LC 振荡回路上并联一个变容二极管，如图3-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。

2.电容耦合双调谐回路相位鉴频器：相位鉴频器的组成方框图如3-3示。

图中的线性移相网络就是频—相变换网络，它将输入调频信 号u1 的瞬时频率变化转换为相位变化的信号u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。

图3-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。

这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。

为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。

图3-4 耦合回路相位鉴频器图3-5（a ）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。

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。