变容二极管 调频实验
变容二极管调频振荡器实验报告
变容二极管调频振荡器实验报告变容二极管调频振荡器实验报告引言：调频振荡器是一种能够产生高频信号的电路，广泛应用于无线通信、广播电视等领域。
本实验旨在通过使用变容二极管构建调频振荡器电路，探究其工作原理和特性。
实验步骤：1. 实验准备：准备好所需的实验器材和元件，包括变容二极管、电容、电阻等。
2. 搭建电路：按照实验指导书上的电路图，将元件连接起来，确保连接正确无误。
3. 调节元件：根据实验要求，逐步调节电容、电阻的数值，观察振荡器的输出频率变化。
4. 测量数据：使用示波器等仪器测量振荡器的输出频率、幅度等参数，并记录下来。
5. 分析结果：根据实验数据，分析振荡器的工作特性和性能。
实验结果：在实验过程中，我们逐步调节了电容和电阻的数值，观察到振荡器的输出频率发生了变化。
通过测量和记录数据，我们得到了如下结果：1. 输出频率与电容的关系：我们发现，当电容的数值增大时，振荡器的输出频率也随之增大。
这是因为电容的变化会影响振荡电路的谐振频率，从而改变振荡器的输出频率。
2. 输出频率与电阻的关系：我们进一步调节了电阻的数值，发现振荡器的输出频率与电阻的变化关系不明显。
这是因为电阻主要影响振荡器的幅度稳定性，而不太会对输出频率产生明显影响。
3. 振荡器的稳定性：我们观察到，在一定范围内，振荡器的输出频率相对稳定，但当电容或电阻的数值超出一定范围时，振荡器的输出频率会发生明显的偏移或失去振荡。
这说明振荡器的稳定性受到电容和电阻的限制。
4. 输出信号的波形：通过示波器观察，我们发现振荡器的输出信号呈现正弦波形，且幅度相对稳定。
这是因为振荡器的电路结构决定了其输出信号为周期性的正弦波。
讨论与总结：通过本次实验，我们深入了解了变容二极管调频振荡器的工作原理和特性。
我们发现，电容和电阻的变化对振荡器的输出频率和稳定性有着重要影响。
在实际应用中，我们可以根据需求调节电容和电阻的数值，实现不同频率的振荡器。
同时，我们也了解到振荡器的稳定性是一个需要注意的问题，过大或过小的电容和电阻数值都可能导致振荡器无法正常工作。
实验四 变容二极管调频
实验四变容二极管调频一．实验目的1、掌握变容二极管调频的工作原理。
2、学会测量静态特性曲线，理解动态特性的含义。
3、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。
4、观察寄生调幅现象。
二．实验原理1、变容二极管调频原理所谓调频，就是把要传送的信息(例如语言、音乐)作为调制信号去控制载波(高频振荡)的瞬时频率，使其按调制信息的规律变化。
设调制信号：υΩ(t)= VΩcosΩt，载波振荡电压为：a ( t ) = A o cosωo t根据定义，调频时载波的瞬时频率ω(t)随υΩ(t)成线性变化，即ω(t)= ωo + K f VΩcosΩt =ωo + ΔωcosΩt (4-1) 则调频波的数字表达式如下：a f (t) = A o cos(ωo t+ΩΩVKf sinΩt)或a f (t) = A o cos(ωo t+ m f sinΩt) (4-2) 式中：Δω= K f VΩ是调频波瞬时频率的最大偏移，简称频偏，它与调制信号的振幅成正比。
比例常数K f亦称调制灵敏度，代表单位调制电压所产生的频偏。
式中：m f = K f VΩ/Ω= Δω/Ω =Δf / F 称为调频指数，是调频瞬时相位的最大偏移，它的大小反映了调制深度。
如何产生调频信号？最简便、最常用的方法是利用变容二极管的特性直接产生调频波，其原理电路如图4-1所示。
图4-1 变容二极管调频原理电路变容二极管C j通过耦合电容C1并接在LC N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：C = C N + C j(4-3)加在变容二极管上的反向偏压为：V R = V Q(直流反偏)+υΩ(调制电压)+υo(高频振荡，可忽略)变容二极管利用PN 结的结电容制成，在反偏电压作用下呈现一定的结电容(势垒电容)，而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化，其关系曲线称C j ～υR 曲线，如图4-2所示。
图4-2 用调制信号控制变容二极管结电容由图可见：未加调制电压时，直流反偏V Q (在教材称V o 所对应的结电容为C jΩ(在教材中称C o )。
实验七变容二极管调频器
实验七变容二极管调频器—、实验准备1．做本实验时应具备的知识点：●频率调制●变容二极管调频●静态调制特性、动态调制特性2．做本实验时所用到的仪器：●变容二极管调频模块●双踪示波器●频率计●万用表二、实验目的1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2．掌握用变容二极管调频振荡器实现FM的方法；3．理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。
三、实验内容1．用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响；2．变容二极管调频器静态调制特性测量；3．变容二极管调频器动态调制特性测量。
四、实验原理1．调频电路变容二极管调频器实验电路如图7-1所示。
图中，12BG01本身为电容三点式振荡器，它与12D01、12D02（变容二极管）一起组成了直接调频器。
12BG03为放大器，12BG04为射极跟随器。
12W01用来调节变容二极管偏压。
由图7-1可见，加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由12R02、12W01和12R03分压后，从12R03得到的电压，因而调节12W01即可调整偏压。
由图可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器（共基接法），由于电容12C05对高频短路，因此变容二极管实际上与12L02相并。
调整电位器12W01，可改变变容二极管的偏压，也即改变了变容二极管的容量，从而改变其振荡频率。
因此变容二极管起着可变电容的作用。
对输入音频信号而言，12L01短路，12C05开路，从而音频信号可加到变容二极管12D01、 12D01上。
当变容二极管加有音频信号时，其等效电容按音频规律变化，因而振荡频率也按音频规律变化，从而达到了调频的目的。
121图7-1 变容二极管调频器实验电路本实验电路为西勒振荡器，高频等效电路如图7-2所示。
电路的频率为：∑=LC t f π21)(式中： j 1C C 11112C0312C0412C06∑=+++在调制信号Ωu 控制下实现频率调制。
12C062CC1F图7-2 变容二极管调频器高频等效电路2．调频电路的特性（1）调频电路的静态调制特性静态调制特性是指，振荡频率f 随变容二极管直流偏置电压B V 的变化特性。
变容二极管调频实验报告
变容二极管调频实验报告变容二极管调频实验报告引言调频（Frequency Modulation，简称FM）是一种常见的无线通信技术，其基本原理是通过改变载波信号的频率来传输信息。
变容二极管是一种特殊的二极管，具有随电压变化而改变电容的特性。
本次实验旨在探究变容二极管在调频中的应用，并分析其原理和实验结果。
实验步骤1. 实验器材准备：准备一个变容二极管、一个信号发生器、一个示波器和一根连接线。
2. 连接实验电路：将变容二极管的正极连接到信号发生器的输出端，将其负极连接到示波器的输入端。
3. 调节信号发生器：将信号发生器的频率调节到一个较低的值，例如100 Hz。
4. 观察示波器波形：在示波器上观察到一个稳定的正弦波信号。
5. 调节信号发生器频率：逐渐增加信号发生器的频率，观察示波器上波形的变化。
6. 记录实验结果：记录不同频率下示波器上的波形变化。
实验原理变容二极管的电容值随着电压的变化而变化，当电压增大时，电容值减小，反之亦然。
在调频中，我们可以利用这一特性来改变载波信号的频率。
当变容二极管的电压变化时，其电容值也随之变化，从而导致载波信号的频率发生变化。
实验结果及分析在实验过程中，我们逐渐增加信号发生器的频率，观察到示波器上波形的变化。
实验结果显示，随着频率的增加，波形的周期变短，频率也随之增大。
这是因为变容二极管的电容值随着电压的增加而减小，导致载波信号的频率增大。
通过实验结果，我们可以看出变容二极管在调频中起到了关键作用。
通过改变变容二极管的电压，我们可以实现对载波信号频率的调节。
这对于无线通信系统中的频率调节非常重要，可以实现更高效的数据传输和信号传播。
结论本次实验通过观察变容二极管在调频中的应用，探究了其原理和实验结果。
实验结果表明，变容二极管的电容值随电压变化而变化，通过改变电压可以实现对载波信号频率的调节。
这为无线通信系统中的频率调节提供了一种有效的解决方案。
通过本次实验，我们深入了解了变容二极管在调频中的应用，为进一步研究和应用该技术奠定了基础。
变容二极管直接调频实验
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。
变容二极管实验报告
变容二极管调频与鉴频实验实验报告姓名：学号：班级：日期：变容二极管调频与鉴频实验（模块3、5）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，了解其产生的原因及其消除方法。
二、实验原理调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。
其频率的变化量与调制信号成线性关系。
常用变容二极管实现调频。
变容二极管调频电路如下图所示。
从J2处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从J1处输出为调频波（FM）。
C15为变容二级管的高频通路，L1为音频信号提供低频通路，L1和C23又可阻止高频振荡进入调制信号源。
鉴频器（1）鉴频是调频的逆过程，广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。
鉴频原理是：先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波，然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。
因此，实现鉴频的核心部件是相位检波器。
相位检波又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波，利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波，其基本原理是：在乘法器的一个输入端输入调频波)(t v s ，设其表达式为：]sin cos[)(t m w V t v fcsmsΩ+= 式中，fm 为调频系数，Ω∆=/ωfm 或f f m f/∆=，其中ω∆为调制信号产生的频偏。
另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波)('t v s，设其表达式为)]}(2[sin cos{)(''ωϕπω++Ω+=t m V t v fc sms)](sin sin['ωϕω+Ω+=t m V f c sm式中，第一项为高频分量，可以被滤波器滤掉。
第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性)(ωϕ在调频波的频率变化范围内是线性的，当rad 4.0)(≤ωϕ 时，)()(si n ωϕωϕ≈。
变容二极管调频实验报告(高频电子线路实验报告)
变容二极管调频实验一、实验目的1、掌握变容二极管调频电路的原理。
2、了解调频调制特性及测量方法。
3、观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。
二、实验内容1、测试变容二极管的静态调制特性。
2、观察调频波波形。
3、观察调制信号振幅时对频偏的影响。
4、观察寄生调幅现象。
三、实验仪器1、信号源模块1块2、频率计模块1块3、 3 号板1块4、双踪示波器1台5、万用表1块6、频偏仪（选用）1台四、实验原理及电路1、变容二极管工作原理调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。
其频率的变化量与调制信号成线性关系。
常用变容二极管实现调频。
变容二极管调频电路如图1所示。
从P3处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从P2处输出为调频波（FM）。
C15为变容二级管的高频通路，L2为音频信号提供低频通路，L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。
本电路中使用的是飞利浦公司的BB910型变容二极管，其电压-容值特性曲线见图12-4，从图中可以看出，在1到10V的区间内，变容二极管的容值可由35P到8P左右的变化。
电压和容值成反比，也就是TP6的电平越高，振荡频率越高。
图2表示出了当变容二极管在低频简谐波调制信号作用情况下，电容和振荡频率的变化示意图。
在（a ）中，U 0是加到二极管的直流电压，当u ＝U 0时，电容值为C 0。
u Ω是调制电压，当u Ω为正半周时，变容二极管负极电位升高，即反向偏压增大；变容二极管的电容减小；当u Ω为负半周时，变容二极管负极电位降低，即反向偏压减小，变容二极管的电容增大。
在图（b ）中，对应于静止状态，变容二极管的电容为C 0，此时振荡频率为f 0。
因为LCf π21=，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。
从图（a ）中可以看到，由于C-u 曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的变化是非简谐波形，但是由于LCf π21=，f 和C 的关系也是非线性。
高频实验八 变容二极管调频实验报告
实验八 变容二极管调频实验一 实验目的1. 进一步学习掌握频率调制相关理论。
2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的电路原理和方法。
3. 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念并掌握测试方法。
二、实验使用仪器1．变容二极管调频振荡电路实验板 2．100MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 高频信号源三、实验基本原理与电路1. 变容二极管调频原理变容二极管的调频原理可用图8-1说明。
变容二极管的电容C 和电感L 组成LC 振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为 LCf π21=。
在变容二极管上加一固定的反向直流偏压U 偏和调制电压U Ω（图ａ），则变容二极管的结电容C 将随调制信号U Ω的幅度变化而变化 ，通过二极管的变容特性（图ｂ）可以找出结电容C 随时间的变化曲线（图ｃ）。
此电容C 由两部分组成，一部分是0C ，由反向直流偏压U 偏决定，为固定值；另一部分是变化的电容，由调制电压U Ω的幅度决定，可以表示为t C m Ωcos ，其中Ω为调制信号的频率。
m C 是电容变化部分的幅度，则有C ＝0C 十t C m Ωcos 将C 代入f 的公式，化简整理可得f f t C C f f f m ∆+=Ω⋅-=0000cos 21式中 f ∆=021f -t C C m Ωcos 00f 是0=m C 时，由电感L 和固定电容0C 所决定的谐振频率，称为中心频率，021LC f π=。
f ∆是频率的变化部分，而21C C f m是频率变化部分的幅值，称为频偏。
式中的负号表示当回路电容增加时，频率是减小的。
我们还可通过图8-1（C ）及图（D ）（L 固定，f 与C 成反比曲线）找出频率和时间的关系。
比较图（a ）及图（e ），可见频率f 是随调制电压Ωu 的幅度变化而变化，从而实现了调频。
CDACE BA BC DE AB C DE CCtf ftu ut(a)(b)(c)(d)(e)ACEDBABC D EC m U偏U Ωm C 0图8-1 变容二极管调频原理3. 变容二极管调频实验电路变容二极管调频实验电路如图8-2。
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三、实验应知知识
4 带宽
由于FM信号的能量主要集中在 f附c近，因此，忽略掉其它 一些振幅很小的边频分量，在工程上定义FM信号带宽为：
B s 2 (m f 1 )F 2 ( fm F )
若 m＜f＜ 1，则
B，s 为2窄F带调频；
若 m ＞f ＞ 1，则 Bs ，2为fm宽带调频。
三、实验应知知识
其主要的缺点: 频率稳定度差。
直接法主要有变容二极管直接调频、电抗管直接调频和晶体振
荡器直接调频等方法。其中，变容二极管直接调频最常用。
三、实验应知知识
2) 间接法
间接法就是把振荡与调制器分开，即采用高稳定度的晶体振 荡因器为作在为间主接调振频级时,先，对要获调得制线信性号调积频必分需，以再线调性相调相，为然基后础从。调但在相实器现获线 得但性此的调 最调转主频大相 换 要信相时成缺号偏的，点调要。。有频求这限波最样。的大一最瞬来大时频相就偏位可偏得移中很心小频f，mm，即率因：3稳0而mo定线f度<性<高调1相，的的这调范是频围间信很接号窄调频，，因法
Vc u FM U cc( oc ts m fs itn )
t
VFM
t
三、实验应知知识
2. 常用调频方法
直接法
产生调频信号的常用方法有：
1)直接法
间接法
直接法就是用调制信号控制振荡器的频率（通过改变振荡回 路元件参数来实现）。
直接法的特点是:振荡器与调制器合二为一。
这种方法的主要优点:在实现线性调频的要求下，可以获得较 大的频偏.
u (t) u (t) 调波高载工频稳波但定振作频最度荡范偏器大围，频。另偏外小采的用调缺相混制位点器频可器以变通换窄过F频M带多率级可倍以多和频级混得器倍频到后频 器符获合得要符求合宽的要F带M调求频的
uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(t)
积分
u(t)dt
电路
三、实验应知知识
3. 调频信号的参数 （1）最大角频偏 m
它是瞬时角频率 的最(t)大值；反映了频率受调制的程度，是衡
三、实验应知知识
1．什么是频率调制（FM）
所谓调频，就是把所要传送的信息（例如语言、音乐等）作 为调制信号,去控制载波信号的频率，使其按照调制信号幅度的
大小变由化此,而可振见幅保:U持FM恒为定等的幅一疏种调密制波方，式疏。密的变化与调制 信号Vt 有关，调制信号寄托于等幅波的疏密之中或单位 时间内过零点的数目之中。其数学表达式为: t
三、实验应知知识
2)变容二极管压控特性
变容二极管结电容Cj的大小,随其PN结所加反偏电压uR变化
的关系，称变容二极管的压控特性。
Co
u 结电容Cj与反偏电压 D 的关系： Cj
式中：Co：uR=0 时的电容（零偏置电容）
uR：外加反向偏置电压
(1
uR uD
)r
uD :PN结势垒电位差(硅管约为0.6V)。
6. 变容二极管直接调频的原理电路
为了突出调频性能的分析，下图只画出了它的高频交流等效电路，没有 画出直流馈电电路。
EC
C3
LD
R1 C4
VT C1 L Cj
C2
+
+
UoR2
uΩ -
-
VT C1 C2
+
L Cj uR -
图中；C3为高频偶合电容，C4为偶合隔直电容，LD为高频扼流圈，阻止高 频电流经过调制信号源被旁路，右图为振荡器交流等效电路，C j与振荡器回路 并联，R1，R2为C j的偏置电路，为C j提供静态直流偏压
(t) 1
Vcc
LC j
R1 R2
C1
L
L2
Cj
R3
L
Cj
三、实验应知知识
2) 部分接入式变容二极管直接调频
部分接入式振荡回路如所示，Cj为回路电容的一部分， 总电容C为:
C C 1C C 22 C C jj C 1C 21m C c2 C o Q ts C Q
振荡频率为:
(t) 1 cos t cos 2t L
量调频质量的重要指标。
（2）调制系数（调制灵敏度 ) k f
kf
m
Um
(radV /s)
它表示U 对瞬时（角）频率的控制能力，即单位调制电压所引起
的频偏量，是产生FM信号电路的重要参数。
（3）调频指数
mf mF fmm
它是单音调制信号引起的最大瞬时相角偏移 mf 量U，
又称调制深度，但 m与f F成反比。 m可以f 大于1，而且常常远
r: 结电容变化指数，通常γ=1/2—1/3，经特殊工艺制成的超实变结
电容γ =1—5
γ=1/3为缓变结 γ=1/2为实变结 γ＞1为超实变结
可以看出Cj与uR之间是非线性关系，即变容二极管属于非线性
电容，这种非线性电容基本上不消耗能量，产生的噪声量级也较小，
是较理想的高效率，低噪声非线性电容。
三、实验应知知识
c
c
m
2m
C2
LC
L
C1
Cj
(1 A m cos t A m 2 cos 2t L)
c
1
2
c
1
LC1
C2CQ C2 CQ
实验应知知识介绍完毕
谢谢!
实验开始
实验现场的操作规程
注意人身安全和仪器设备的安全
a、注意安全操作规程，确保人身安全
➢为了防止器件损坏，在切断实验电路板上的电源后才能改接电路。 ➢调换仪器时应切断实验仪器的电源。 ➢逐步养成用右手进行单手操作的习惯。
5.变容二极管的特点与压控特性
1)变容二极管结构特点
二极管的PN结 具有电容效应
扩散电容，正向偏置，电容效应比较小。 势垒电容，反向偏置 ，电容效应大。
所以为利用PN结的势垒电容，变容二极管应工作在反向偏置状态.
当PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化，而 专用的变容二极管，是经过特殊工艺处理（控制半导体的掺杂 浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变 化而呈现较大变化的压控变容元件。
高频电子线路实验
变容二极管 频率调制实验
(5)
一、实 验 目 的
1、了解频率调制(FM)的基本工作原理；
2、掌握用变容二极管实现调频(FM)的原理与过程；
3、理解变容二级管调频的静态调制特性与动态调制特 性概念和测试方法。
二、实 验 内 容
1 ．变容二极管静态调制特性实验 2 ．变容二极管动态调制特性实验
Uo
EC R1 R2
R2
，而二极管的反偏电压为：uRUou(t)
三、实验应知知识
7.变容二极管直接调频法的全接入式和部分接入方式
1）全接入式变容二极管直接调频
若Cj为回路的总电容，如图（A）所示为全接入式变容二极 管直接调频电路。图中C1很大，所以决定振荡频率的等效电路 为图（B），其振荡频率为