試驗(yàn)七頻率調(diào)制試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七頻率調(diào)制實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)原理1、頻率調(diào)制的一般原理頻率調(diào)制，就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的頻率，使高頻載波的振幅不變，而瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度成線性關(guān)系。設(shè)調(diào)制信號(hào)為：v(t)="cosWft載波信號(hào)為：v(t)-VCOSWt調(diào)頻時(shí)，載波信號(hào)的瞬時(shí)角頻率W(t)隨調(diào)制信號(hào)成正比例變化，即：w(t)=w+KVcoswtcffmw(t)=w+KVcoswtcffm(8—1)瞬時(shí)相位0(t)為:K?fmsinWt

cwf因此，可得調(diào)頻波(FM波)的表達(dá)式為:0(t)=fW(t)dt=wt+(8—2)v(t)=Vcos(wt+"f匕sinwt)=Vcos(wt+

cm cWfcm cv(t)=Vcos(wt+msinWt)(8—3)式中：Aw,%=Kf"稱為調(diào)頻波的最大角頻偏。Awm^=-^m稱為調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)。m^可以大于1，f好，但要占據(jù)更大的信號(hào)帶寬。m愈大抗噪聲性能愈我們已經(jīng)知道，LC振蕩器的振蕩頻率f=如果能使振蕩器回路的L或C受調(diào)制信號(hào)控制而變化，則振蕩頻率就會(huì)受調(diào)制信號(hào)控制而變化。只要L或C與U亍成正比，從而實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法，本實(shí)驗(yàn)研究最常用的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻法。2、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管是單向?qū)щ娖骷Ｔ诜雌珪r(shí)，它的PN結(jié)呈現(xiàn)一個(gè)與反向偏壓U有關(guān)的結(jié)電容C.，利用其特性可使振蕩頻率隨外加電壓而變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻?！昱cv的關(guān)系是非線性的，所以變?nèi)荻O管電容。?屬非線性電容。。?受反向偏

壓得控制特性曲線，簡稱C,-v曲線，如圖8—1所示。變?nèi)荻O管結(jié)電容與外加電壓的關(guān)系可表示為：圖變?nèi)荻O管耳-胃曲戮匕=CJ（1+v匕）y （8圖變?nèi)荻O管耳-胃曲戮—4）其中*是變?nèi)荻O管在零偏時(shí)的電容值；匕是變?nèi)荻O管的勢壘電位差（硅管約為0.7V,鍺管約為0.2V—0.3V）；Y是電容變化系數(shù)，通常Y=12-13；v是外加反向偏壓的絕對值，包括靜態(tài)工作電壓Eq和調(diào)制信號(hào)電壓v^，即：設(shè)調(diào)制信號(hào)vf（t）=匕cosOt，當(dāng)變?nèi)荻O管作為回路總電容全部接入振蕩回路后，振蕩頻率可表示為：f=f(1+mcosot)32c c f其中，mc表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)，稱為電容調(diào)制度，m=fm——cV+Eq由（8—5）式可見，只有當(dāng)y=2時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。在丫。2時(shí)，調(diào)頻過程將產(chǎn)生非線性失真。不過，當(dāng)Vfm較小，且Eq合適的話，調(diào)頻非線性失真很小。對調(diào)頻電路的性能要求主要有調(diào)制線性、最大頻偏、調(diào)制靈敏度及中心頻率穩(wěn)定度等。前三項(xiàng)可由靜態(tài)頻率調(diào)制特性匕—v曲線上估測出來。3、實(shí)驗(yàn)電路說明用變?nèi)荻O管構(gòu)成的頻率調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路如圖8—2所示。在實(shí)驗(yàn)箱中為01、02單元電路。比較圖2—2,可見，頻率調(diào)制實(shí)驗(yàn)電路是在電容反饋LC振蕩器實(shí)驗(yàn)電路的基礎(chǔ)上插入變?nèi)莨芗捌淦秒娐罚?2單元）組成的，變?nèi)荻O管作為回路總電容全部接入振蕩回路，改變2DW1可得到不同的直流偏置電壓Eq；2R1為隔

離電阻，用以減小偏置電路及外界測量儀器的內(nèi)阻對變?nèi)荻O管振蕩回路的影響；低頻調(diào)制信號(hào)電壓由2/2端輸入，通過高頻扼流圈2RFC加到變?nèi)荻O管兩端，2RFC對低頻調(diào)制信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗，宜于低頻信號(hào)輸入，而對載頻呈高阻抗，以減小信號(hào)源的第內(nèi)阻對振蕩回路的影響；2C2為高頻旁路電容，它對低頻調(diào)制信號(hào)呈高阻抗?；菊袷庪娐罚?1單元）的說明見實(shí)驗(yàn)二。4、+12V1/35/11C8100/jF1C2/I-200P4、+12V1/35/11C8100/jF1C2/I-200P—1C41C2/2300FC3/3300FC"v特性可以用替代法測量。方法如下：第一步，先不加變?nèi)荻O管電路，測量此時(shí)的振蕩頻率f，由圖8—2，振蕩o器的振蕩頻率f為:o（8—6）式中L即為1L1；C=（1C2、1C3、式中L即為1L1；第二步，與回路電容1C5并聯(lián)一個(gè)已知電容七,Ck=1C6,測量此時(shí)的頻率

fK。則有:(8—7)f——(8—7)k2"L(C+Ck)由(8—6)、(8—7)可求出:(8—8)C——一CM—fK—Co f2—f：K2(f-fK)K(8—8)第三步，去掉c，加上變?nèi)莨芗捌淦秒娐?，設(shè)相應(yīng)于〃的結(jié)電容為*測5、量此時(shí)的振蕩頻率f。f——j 2"L(C+C)5、量此時(shí)的振蕩頻率f。f——j 2"L(C+C)由式(8—6)、(8—9)，則有:(8—9)可求出:廠f2—f2 2(f—f)C—— —Cm o g—C'j'(8—10)改變2DWL測量出不同〃時(shí)的f;根據(jù)式(8—8)和(8—10)，計(jì)算出相應(yīng)的C.，從而可得到變?nèi)荻O管的Cj—v曲線。頻率調(diào)制靈敏度的估測頻率調(diào)制靈敏度指單位調(diào)制電壓所引起的頻偏。若調(diào)頻電路工作在線性調(diào)制狀態(tài)，則頻率調(diào)制靈敏度七為:s」制

s」制

fVfm(8—11)根據(jù)f—— 。2兀:ZCo可知，當(dāng)電容變化△C時(shí)，頻率變化量W為W 1f蘭 (8—12)2oCO若定義變?nèi)萜髟陟o態(tài)工作點(diǎn)E.處C—v特性曲線的斜率為:ACsACsCAV(8—13)以調(diào)制信號(hào)電壓幅度V代替AV，則fmAC=sym (8-14)將(8—14)代入(8—12),則得：Af=_Lsy2Ccfmo因此，Sf=fS (8—15)o將(8—8)代入(8—15)，得S"fo^fKS (8—16)fCcK可見，由測得的Cj—曲線，求出Eq處的斜率，既可由（8—16）式計(jì)算出頻率調(diào)制靈敏度Sf。二、 實(shí)驗(yàn)儀器雙蹤示波器 XJ4330或 HH4330數(shù)字頻率計(jì) SP3165A或NFC—100直流穩(wěn)壓電源 萬用表實(shí)驗(yàn)箱三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一） 準(zhǔn)備1、 斷開1/2—3/1、1/2—3/2及1K4；接通1/1—2/1；示波器和頻率計(jì)接于1B點(diǎn)檢測。接通01、02單元電源。2、 調(diào)整2DW1，使2A點(diǎn)電壓Eq=4V；選取合適的1K1、1K2位置，并適當(dāng)調(diào)整1C5、1DW1，使1B點(diǎn)波形較好，振蕩頻率約為4MHz。（二） ￡—v特性，靜態(tài)頻率調(diào)制特性和頻率調(diào)制靈敏度的測量1、 逐點(diǎn)改變2DW1，測量并記錄2A點(diǎn)電壓V（用萬用表測）及與V相對應(yīng)的頻率f；填入表8—1，繪制f—V曲線（f—V曲線即為靜態(tài)頻率調(diào)制特性）。2、 斷開1/1—2/1（即去掉變?nèi)荻O管及其偏置電路），記錄此時(shí)的振蕩頻率f。3、 接入1K4（即與回路電容1C5并聯(lián)一已知電容*，（CK=1C6=20pf），記錄此時(shí)的振蕩頻率f。K4、 根據(jù)式（8—8）計(jì)算C。；根據(jù)（8—10）計(jì)算不同U時(shí)的￡,填入表8-1；繪制變?nèi)荻O管的C—特性曲線。5、由C—曲線計(jì)算Eq=4V時(shí)的的斜率S。；根據(jù)式（8—16）計(jì)算頻率調(diào)制靈敏度Sf。（三） 觀察調(diào)頻信號(hào)波形1、 接通1/1—2/1,調(diào)整2DW1,使E=4V,調(diào)整1。可1,使1B點(diǎn)輸出正常。Q2、 接通07單元電源，7K置于1—2,調(diào)整7DW1,使7A點(diǎn)波形正常；調(diào)整7DW2，使7A點(diǎn)V<2V。3、 接通7/1—2/2（即接入調(diào)制信號(hào)），觀察1B點(diǎn)調(diào)頻信號(hào)波形。適當(dāng)調(diào)整調(diào)制信號(hào)幅度（改