变容二极管直接调频电路课程设计-精品
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。
项目五 变容二极管调频
项目五变容二极管调频一、变容二极管调频电路设计使用12V供电，振荡器Q81使用3DG12C，变容管使用IT32,Q82为隔离缓冲级。
主要技术指标：主振频率f0=10.7MHz，最大频偏△f m＝±20kHz由R81、R82、W81、R83组成变容二极管的直流偏压电路。
C83、C84、C812组成变容二极管的不同接入系数。
TPI81为调制信号输入端，由L84、C88、C87、C89、C85和振荡管组成LC调制电路。
二、观测结果及结论1用示波器在TPO82处观察振荡波形为（标明频率、振幅Vp-p）2从TPI81处输入1kHz的正弦信号作为调制信号后用示波器在TPO82处观察振荡波形变化为（画波形及变化趋势）3分别接J81、J83重做步骤4得波形注意步骤6）后内容选作一部分再记录项目六调幅收音机整机调试一、调幅收音机工作原理二调幅收音机整机设计该电路为一七管半导体调幅收音机，信号频率范围525～1605kHz，输出最大功率为100mW，3V电源由电源模块＋5V电源经DR05～DR07降压得到。
.BR01是磁棒天线。
磁棒天线BR01上的初级线圈与双联电容CR01组成输入回路，进行调谐接收。
QR01完成高频放大、本振和混频的功能。
其中混频器是一变压器反馈式的LC振荡器，中周BRO2的初、次级线圈构成反馈变压器，CB02与BRO2的次级线圈构成其选频网络。
由于CB2和CR01是双联电容，因此收音机调台时本振电路的选频网络的谐振频率也跟着变化，以保证混频器差拍频率为465kHz。
QR02和QR03组成两级单调谐中频放大器，中心频率为465kHz。
调节中周BR03、BR04、BR05可改变中频放大器的中心频率。
QR04集电极和基极短接作为检波二极管用。
CR08、RR09和CR09组成检波低通滤波。
WR调节输出音量。
QR05、QR06和QR07组成音频功放电路，其中QR05为推动级，QR06和QR07组成乙类推挽电路。
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。
变容二极管直接调频电路
变容二极管直接调频电路
变容二极管调频电路是一种经典的调频电路，主要使用半导体可控硅电子元件变容二极管作为控制元件。
它可以用来提供按需要调整的频率、振幅和相位，可以根据调频、接收和发射系统的需要以及信号源（如晶体振荡器）来调整调制频率、振幅和相位。
变容二极管作为调频控制元件，具有电容可变的特性，可实现电容的连续变化，从而实现调频电路的实现。
调频电路中的这种变容二极管可以用作一种稳定的控制元件，用来调整感应线圈的频率。
它还可以用来控制连接电路的相位和振幅，从而控制调频信号的相位和振幅，从而实现调频电路的频率、相位和振幅的调节。
变容二极管调频电路中，变容二极管通常是以受到外部射频电磁脉冲激励为基础，借助内部结构反馈成一种和射频电磁脉冲频率及相应振幅。
一般情况下，变容二极管的输出频率比其激励源的频率要低，因为变容二极管的内部的电容，本身也作为了频率的调节因素，当激励信号的频率发生变化时，变容二极管内部的电容也会发生变化，使输出频率存在随机的波动。
因此，为了完成调频功能，变容二极管需要通过外部的频率控制焊接引脚来实现控制，从而实现控制信号的稳定和调频功能。
变容二极管调频电路具有体积小、体积效率高、运行可靠性高等优点，被广泛应用在调频、中频、短波等信号处理的领域，如通讯系统、无线电测量设备、航空专业仪器、收音机等。
由于变容二极管的调频电路设计简单，采用变容二极管作为调频控制元件，它还能节省大量空间，可扩展性非常强，可用来编辑一个可编程的调频电路，从而可以实现多种功能，如调制、接收和发射等，广泛应用在电子设备和通讯产品以及其他相关产品中。
可采用变容二极管晶体直接调频电路
5.3
5.3.1
直接调频电路
变容二极管直接调频电路
一、变容二极管的特性
变容二极管的符号和结电容 C j 随外加偏压
变化的关系如图5.3.1所示，其表达式为
Cj
(1
C j (0) VB )n
式中： ：为加到变容管两端的电压；
VB ：变容管的势垒电位差（锗管为0.2V，硅管
主讲 元辉
四、电路实例分析
高 频 电 子 线 路
用在卫星通信地面站调 频发射机中。
图5.3.6 140 MHz的变容管作回路总电容的直接调频电路
主讲
元辉
高 频 电 子 线 路
调频电路的高频通路、变容管的直流通路和音频控 制电路分别如图(b)、(d)、(c)所示。
注意： 画高频通路时，忽略了接在集电极上的75Ω小电阻。 画音频控制通路时，忽略了直流通路中的各个电阻。 由图(b)高频通路知，这是一个变容二极管作回路总电
3、变容二极管的控制电路
图（c）为变容二极管的控制电路。 C1 的作用使 结电容不 受振荡回路的影响。
图5.3.2 变容二极管作为回路总电容的直接调频原理电路
主讲
元辉
高 频 电 子 线 路
4、调频原理分析 由于振荡回路中仅包含一个电感L和一个变容二极管
等效电容 C j，在单频调制信号 (t ) Vm cos t 的作用下 回路振荡角频率，即调频特性方程为
osc (t )
1 LC j
1 LC jQ (1 m cos t )n
c (1 m cos t )
n 2
1 式中 c 为 0 时的振荡角频率，即调频电路 LC jQ
中心角频率（载波角频率），其值由VQ 控制。
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电路的原理。
2、掌握变容二极管调频的工作原理；3、学会测量变容二极管的C j ～V 特性曲线；4、学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。
二、实验内容1、调节电路，观察调频信号输出波形。
2、观察并测量LC 调频电路输出波形。
3、观察频偏与接入系数的关系。
4、测量变容二极管的C j ～V 特性曲线；测量调频信号的频偏及调制灵敏度。
5、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（高频振荡信号）的瞬时频率，使其按调制信号的规律变化。
设调制信号： ()t V t Ω=ΩΩcos υ，载波振荡电压为：()t A t a o o ωcos =根据定义，调频时载波的瞬时频率()t ω随()t Ωυ成线性变化，即()t t V K t o f o Ω∆+=Ω+=Ωcos cos ωωωω （4-1）则调频波的数字表达式如下：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ+=Ωt V K t A t a f o o f sin cos ω 或 ()()t m t A t a f o o f Ω+=sin cos ω （4-2）式中： Ω=∆V K f ω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：F f V K m f f ∆=Ω∆=Ω=Ωω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。
由上公式可见，调频波是一等幅的疏密波，可以用示波器观察其波形。
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4-6—1所示。
图4-1 变容二极管调频原理电路变容二极管j C 通过耦合电容1C 并接在N LC 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：j N C C C += （4-3）振荡频率为：)(2121j N C C L LC f +==ππ （4-4）加在变容二极管上的反向偏压为：()()()高频振荡，可忽略调制电压直流反偏O Q R V V υυ++=Ω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j C ～R υ曲线，如图4-6—2所示。
变容二极管调频电路
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变容二极管调频电路
变容二极管调频电路是一种常用于无线通信系统中的调频电路。
这种电路使用变容二极管作为频率调谐元件，通过改变二极管的偏置电压来调节电路的工作频率。
变容二极管是一种特殊的二极管，其结构中包含具有可变电容的介质。
当对变容二极管施加不同的偏置电压时，其电容值会相应地改变。
这样，通过改变二极管的电压，可以调节电路中的共振电感和变容二极管之间的共振频率。
在变容二极管调频电路中，常用的电路结构是将变容二极管与一个电感和一个固定电容构成谐振电路。
根据调谐需要，改变变容二极管的电压，可以改变谐振电路的共振频率。
从而实现对电路的调频功能。
变容二极管调频电路被广泛应用于无线通信系统中，例如无线电广播、移动通信等领域。
其优点是调谐范围广、调谐速度快、结构简单等。
1。
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2014 ~2015学年 第 1 学期
《高频电子线路》 课程设计
题 目： 变容二极管直接调频电路的设计 班 级： 12电子信息工程（2）班 姓 名： 指导教师：
电气工程系 2014年12月6日 1、任务书 课题名称 变容二极管直接调频电路的设计 指导教师（职称） 执行时间 2012~2013学年第二学期 第 16 周 学生 学号 承担任务 整体布局设计以及排版 调频工作原理 电路设计 电路元器件参数设置 提出问题整理资料 原理图绘制以及仿真
设计目的 1．原理分析及电路图设计
2．用相关仿真软件画出电路并对电路进行分析与测试
设计要求 (1)输入1KHz大小为200Mv的正弦电压（也可以用1KHz的方波）； (2)主振频率为f0大于15MHz； (3）最大频偏△fm=20KHz。 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的围。在调频时，可以将音频信号的频率围扩大至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。 关键字：变容二极管；直接调频；LC振荡电路。 目 录 第一章 设计思路 ............................................. 1 第二章 调频电路工作原理 ..................................... 2 2.1 间接调频原理 ....................................................... 2 2.2 直接调频原理 ....................................................... 2 2.3 变容二极管直接调频原理 ............................................. 2 第三章 电路设计 ............................................. 5
3.1 主振电路设计原理分析 ............................................... 5 3.2 变容二极管直接调频电路设计原理分析 ................................. 6 第四章 电路元器件参数设置 ................................... 8
4.1 LC震荡电路直流参数设置 ............................................ 8 4.2 变容管调频电路参数设置 ............................................. 8 4.3 T2管参数设置 ...................................................... 8 5.1 mulitisim11软件介绍 ............................................... 9 5.2 电路仿真 ........................................................... 9 小结 ....................................................... 12 附录一 元器件清单 .......................................... 13 附录二 参考文献 ............................................ 14 第一章 设计思路 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，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。 第二章 调频电路工作原理 频率调制是对调制信号频谱进行非线性频率变换，而不是线性搬移，因而不能简单地用乘法器和滤波器来实现。实现调频的方法分为两大类：直接调频法和间接调频法。
2.1 间接调频原理 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。
2.2 直接调频原理 用调制信号直接控制振荡器的瞬时频率变化的方法称为直接调频法。如果受控振荡器是产生正弦波的 LC 振荡器，则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调制信号控制的可变电抗与谐振回路连接，就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，实现直接调频。 可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损耗小和使用方便等优点。具有铁氧体磁芯的电感线圈，可以作为电流控制的可变电感元件。此外，由场效应管或其它有源器件组成的电抗管电路，可以等效为可控电容或可控电感。 直接调频法原理简单，频偏较大，但中心频率不易稳定。在正弦振荡器中，若使可控电抗器连接于晶体振荡器中，可以提高频率稳定度，但频偏减小。
2.3 变容二极管直接调频原理 变容二极管具有PN结，利用PN结反向偏置时势垒电容随外加反向偏压变化的机理，在制作半导体二极管的工艺上进行特殊处理，以控制半导体的掺杂浓度和掺杂分布，可以使二极管的势垒电容灵敏地随反偏电压变化且呈现较大的变化，这样就制作成了变容二极管。 变容二极管的结电容Cj，与在其而端所加反向电压u之间存在着如下关系： nBVu
CjCj
10………………………（Ⅰ）
式中，VB为PN结的势垒位差(硅管约为0.7V,锗管约为0.3V)，Cj0为变容二极管在零偏置时的结电容值，n为变容二极管的结电容变化指数，它取决于PN结的杂质分布规律：n=1/3对于缓变结，扩散型管多属此种； n=1/2为突变结，合金型管属于此类。采用特殊工艺制程的超突变结的n在1～5之间。 变容二极管的结电容变化曲线如所示。
图2.1 变容二极管的Cj-u特性曲线 加到变容二极管上的反向电压包括直流偏压V0和调制信号电压VΩ(t)= VΩcosΩt，即tcosVVmQΩΩΩVVuQ……………………………………（Ⅱ） 将式（Ⅱ）带入（Ⅰ），得
nQmVCjCj
tcos1CjtcosVVV11VV1CjVtcos1QnBQmnBQ0nB0Ω
Ω
ΩΩ 式中，nBQQVVCjCj10为静态工作点的结电容，QmBQmVVVVVmΩ为反映 结电容调深度的调制指数。结电容在u(t)的控制下随时间的变化而变化。把受到调制信号控制的变容二级管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡回路的频率已收到调制信号的控制。适当选择调频二极管的特性和工作状态，这样就实现了调频。设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为VCkΔΔC。 第三章 电路设计 变容二极管调频电路主要是由主振电路和变容二极管直接调频电路构成，电路如图所示。
C14100nF
C9100pFC10330pFC82330pFC724pFC330pFC1233pFC1310nFR42kΩR51kΩR615kΩR78.2kΩR23.9kΩR3180kΩ
R120kΩ
R8
8.2kΩ
R910kΩR101.5kΩC14.7uF
W220kΩKey=A50%
CC1100pFKey=A50%
W15kΩKey=A50%L41.2uHL147uHKey=A50%D1BB910V112 V C85pF
2
1C1110nF
8
XFG1XSC1ABExt Trig+
+__+_
Q12N3391Q2
2N3391
10
1214
59
6
16
18
13
03
图 3.1 总体电路图 3.1 主振电路设计原理分析 端口通过滤直电容C82输入频率为1KHz大小为200mv的调制信号，并且频率由零慢慢增大，端口12输出调频信号。T1,T2为3DG12C三极管，C9、C10、C7、L4、CC1、C8为主振回路，D1为Bb910变容二极管。为了减小三极管的极间电容Cce、Cbe、Ccb这些不稳定电容对振荡频率的影响，要求C9>C7,C10>C7，且C7越小，这种影响就越小，回路的标准性也就越高。则回路的谐振频率是
CfoL21π
本电路采用常见的电容三点式振荡电路实现LC振荡，简便易行。式中，L为LC振荡电路的总电感量，C为振荡电路中的总电容，主要取决于C3、C7、C8、Cc1及变容二极管反偏时的结电容Cj。，变容二极管电容Cj作为组成LC振荡电路的一部分，电容值会随加在其而端的电压的变化而变化，从而达到变频的目的。R4、R5、R6、R7和W2调节并设置电容三点式振荡器中T1管的静态工作点，R8、R9、R10调节并设置T2管的静态工作点，