变容二极管调频器与相位鉴频器实验.doc

变容二极管调频器与相位鉴频器实验
实验学时:2
实验类型:验证
实验要求:必修
一、实验目的



二、实验预****要求
实验前,预****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
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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。
图3-2 直接调频示意图
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。
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图3-3 相位鉴频器的组成框图
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。调频—调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器,耦合回路初级信号通过电容Cp耦合到次级线圈的中心抽头上,L1C1为初级调谐回路,L2C2为次级调谐回路,初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率fc上,二极管D1、D2和电阻R1、R2分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压uo由C5两端取出,C5对高频短路而对低频开路,再考虑到L2、C2对低频分量的短路作用,因而鉴频器的输出电压uo等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻R3对输入信号频率呈现高阻抗,并为二极管提供直流通路。图(a)中初次级回路之间仅通过Cp与Cm进行耦合,只要改变Cp和Cm 的大小就可调节耦合的松紧程度。由于Cp的容量远大于Cm,Cp 对高频可视为短路。基于上述,耦合回路部分的交流等效电路如图4-5(b)所示。初级电压u1经Cm耦合,在次级回路产生电压u
2,经L2中心抽
头分成两个相等的电压,
由图可见,加到两个二极管上的信号电压分别为:uD1=和uD2= ,
随着输入信号频率的变化。u1和u2之间的相位也发生相应的变化,从而使它们的合成电压发生变化,由j此可将调频波变成调幅—调频波