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 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****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 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。可电变抗低信控频号制调信频号谐振回路 0 C u C o j 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。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 R 1、R 2 分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压 u o由C 5 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 u o 等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻 R 3 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,在次图 3-2 直接调频示意图图 3-3 相位鉴频器的组成框图耦合回路包络检波器耦合回路包络检波器+ - - 叠加型相位检波器 o u 2 u 1 u 2 u 1 u 1 线性移相网络相