变容二极管直接调频电路
变容二极管直接调频电路
只有在 2 时为理想线性调制，可得到输出信号是一调频波，其余 都是非线性。因此，在变容管作为振荡回路总电容的情况下，必须 选用 2 的超突变结变容管。否则，频率调制器产生的调频波不仅 出现非线性失真，而且还会出现中心频率不稳定的情况。
小结：
本节课我们主要给大家讲解了变容二极管的直接调频电 路，通过学习，可知其工作原理如下：
近开路。为防止振荡回路L对UQ和短路，必须在变容二极管和L之间加入隔直电容 C1和C2，它们对于高频接近短路，对于调制频率接近开路。综上所述，对于高频 而言，由于L1开路、C3短路，可得高频通路，如图（b）所示。
3.原理电路
C1
L Cj C2
L1
uΩ C3
UQ
L Cj
L1
Cj
uΩ
UQ
(a)
(b)
(c)
UQ
L Cj
L1
Cj
uΩ
UQ
(a)
(a)原理电路
(b)
(c)
(b)高频振荡通路 (c)低频控制电路
将变容二极管接入LC正弦振荡器的谐振回路中(VCO),图(a)原理电路中 ，L和变容二极管组成谐振回路，虚方框为变容二极管的控制电路。UQ用来 提供变容二极管的反向偏压，其取值应保证变容二极管在调制信号电压的变 化范围内，始终工作在反向偏置状态，同时还应保证由UQ值决定的振荡频 率等于所要求的载波频率。通常调制电压比振荡回路的高频振荡电压大得多 ，所以变容二极管的反向电压随调制信号变化，即
将调制信号作为压控振荡器的控制电压，直接控制主振荡 回路元件的变容二极管 Cj 的值，使其产生的振荡频率随调制 信号规律而变化，从而实现直接调频的目的。
通信技术专业教学资源库 四川信息职业技术学院
变容二极管
参考文献
[1] 李银华.《电子线路设计指导》[M].北京：航空航天大学出版社 ,2005 [2] 谢自美.《电子线路设计·试验·测试》[M].湖北：华中科技大学出版社，2003 [3] 张肃文.《高频电子电路》[M].北京：高等教育出版社，2004 [4] 阳昌汉.《高频电子电路》[M].哈尔滨：工程大学出版社，2001 [5] 张凤言.《电子电路基础》[M].北京：高等教育出版社，1995 [6] 阳昌汉.《高频电子线路学习与解题指导》[M].哈尔滨:工程大学出版,2004 [7] 杨翠娥.《高频电子线路实验与课程设计》[M].哈尔滨：工程大学出版社，2001 [8] 罗伟雄.《原理与电路》[M].北京：理工大学出版社，1999
元件封装 (Footprint) RB7.6-15
2
C, C1, C2, C3, Cap
RAD-0.3
C4, C6, C10, C11,
C12, C13, Cb,
Cb3, Cc, Ce3, Ce4
3
Dc
2CC1C
SOT23A
4
L
Inductor
0402-A
5
L1, L2, L3
Inductor Iron AXIAL-0.9
(3.1)
根据式（3.1）可得，相应的变容二极管结电容变化规律为
(1) 当调制信号电压为 u t 0 时，即为载波状态。此时 ur t VQ ，对应的变容二极管
结电容为
Cj
C j0
1
VQ VD
n
(2) 当调制信号电压 u t U m cos t 时，对应的变容二极管的结电容与载波状态时变
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。
变容二极管调频电路
摘要调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。
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的范围内。
在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30～15000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。
目前，变容二极管直接调频电路是目前应用最广泛的直接调频电路，它是利用变容二极管反向所呈现的可变电容特性实现调频的，具有工作频率高固有损耗小等特点。
现有的对于调频电路的研究与仿真主要集中在锁相环电路，变容二极管直接调频电路研究较少，对于变容二极管静态调制特性的研究更是几乎无人涉及。
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，有所学的正弦波振荡器章节中，我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频率决定。
因此，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。
关键词：LC振荡电路、变容二极管、调频1.设计要求（1）主振频率=8MHZ（2）频率稳定度/≤0.0005/h（3）主振级的输出电压（4）最大频偏（5）电源电压= 5V2.电路原理分析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。
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。
变容二极管直接调频电路的仿真分析
变容二极管直接调频电路的仿真分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
黄丽贤 兰州交通大学电子与信息工程学院
致富eriodical_zfsd-x201009205.aspx
万方数据
图三ＦＭ波的波形（红色）与调制信号（蓝色）的波形
调频波的瞬时频率的变化也可显示出来。同样，其他的调频
或鉴频电路也可仿真实现。
二、结束语
Ｉ蛊
变容二极管直接调频电路的仿真分析验证了理论的正蚕
确性。通过对电路输出调频波的观察，不仅可以加深初学主
型生—————～》 者对变容二极管调频电路的理解，而且也提高了对调频电路主
（一）变容二极管
容二极管。
变容二极管是一种特殊的二极管，其结电容随外加反向电 压的变化而变化。变容二极管两端对外呈现的电容量与变容二
极管两端的反向电压的关系曲线如下：
０ｊ ／ ｌ
／ 、
图二Ｍｕｌｔｉｓｉｍ界面上的变容二极管直接调频电路 通过理论的分析，可以得到输出的调频波。实际电路输出波 形通过ＭｕｌｔｉｓｉｍｌＯ软件提供的示波器，如图三所示。
路。它是利用变容二极管反时所呈现的可变电容特性实现调频 地频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。图二给出了变容二极管
的，具有工作频率高，固有损耗小等特点。 一、变容二极管直接调频电路的仿真分析
直接调频实现电路。图中Ｖ１为变容二极管直接调频电路直流电 源；Ｖ２为调制信号；Ｖ４为变容二极管的直流偏置电源。Ｄｌ为变
图一 变容二极管的电容量与反向电压的关系 （二）变容二极管调频原理 直接调频就是用调制信号去控制振荡器的工作状态，改变 其振荡频率，以产生调频信号。例如，被控电路是Ｌｃ振荡器，那 么ＬＣ振荡器的振荡频率主要ＬＣ振荡回路的电感Ｌ与电容Ｃ 的数值决定。若在ＬＣ振荡回路中加入可变电抗，用低频调制信 号去控制可变电抗的参数，即可产生振荡频率随调制信号变化 的调频波。变容二极管调频就是用调制信号控制变容二极管的 电容，变容二极管通常接在ＬＣ振荡器的电路中作为随调制信号 变化的可变电容，从而使振荡器的频率随调制信号的变化而变 化。达到调频的目的。 （三）仿真分析 变容二极管是一种电压控制的可变可控电抗元件。利用它 的结电容随反向电压而变化这一特性，可以很好地实现调频。变 容二极管调频电路在移动通信和自动频率微调系统中广泛应
电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计
高频实验报告（三）——电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计组员座位号16实验时间周一上午目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)2.1 电容三点式振荡器基本原理 (3)2.2 变容二极管调频原理 (6)2.3 寄生调制现象 (8)2.4 主要性能参数及其测试方法 (9)三、实验内容 (10)四、实验参数设计 (11)五、实验参数测试 (14)六、思考题 (16)一、实验目的1．掌握电容三点式LC振荡电路的基本原理。
2．掌握电容三点式LC振荡电路的工程设计方法。
3．了解高频电路中分布参数的影响及高频电路的测量方法。
4．熟悉静态工作点、反馈系数、等效Q值对振荡器振荡幅度和频谱纯度的影响。
5．掌握变容二极管调频电路基本原理、调频基本参数及特性曲线的测量方法。
二、实验原理2.1电容三点式振荡器基本原理电容三点式振荡器基本结构如图所示：图3.1 电容三点式振荡器基本结构在谐振频率上，必有X1+X2+X3=0，由于晶体管的v b与v c反相，而根据振荡器的振荡条件|T|=1，要求v be＝－v ce，即i X1 = i X2，所以要求X1与X2为同性质的电抗。
综合上述两个条件，可以得到晶体管LC 振荡器的一般构成法则如下：在发射极上连接的两个电抗为同性质电抗，另一个为异性质电抗。
原理电路如图3.2所示：图3.2原理电路共基极实际电路如图3.3所示：C2C1图3.3共基极实际电路求)ωj T (的等效电路如下图3.4 )ωj T (的等效电路其中：20102200121(111()111 ''m L ob f ib L Eob ib cb e f beA j g R j g G k g R R g g r r C G k C C C Q LC C ωξω)≈+=+++≈≈=≈++，＝， ，（3-1）0G 为谐振回路导纳，Q 0为回路固有品质因数。
回路谐振时有：112()'f C F j k C C ω≈=+（3-2）1()()()1m L fT j A j F j g R k j ωωωξ==+（3-3） ξ是谐振回路广义失谐其中：以上讨论中，忽略C ob 的影响。
电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计
电容三点式振荡器与变容二极管直接调频电路设计电容三点式振荡器是利用电容器的充放电过程来实现振荡的一种电路。
它由三个电容器和三个开关组成，可以产生正弦波信号。
而变容二极管直接调频电路是利用变容二极管的电容值来改变频率的一种电路。
接下来，我将详细介绍这两种电路的设计原理和具体步骤。
一、电容三点式振荡器的设计1.选择合适的电容器：根据需要的振荡频率选择三个电容器，它们的容值应满足一定的条件，使得振荡频率在需要的范围内。
2.设计电容切换电路：使用开关将电容器按照一定的顺序连接到振荡器电路中。
可以使用晶体管开关或者集成电路开关。
3.设计反馈电路：将振荡器的输出连接到反馈电路上，使其形成闭环。
可以使用电压放大器或运算放大器来实现反馈。
4.计算电容切换时间：根据需要的振荡频率，计算电容切换时间，使得每个电容器的充电时间和放电时间可以满足要求。
5.调整电容器的容值：如果振荡频率不满足要求，可以通过调整电容器的容值来改变频率。
6.测试和优化：将设计好的电路进行测试，并根据测试结果优化电路参数，使得振荡稳定且频率准确。
二、变容二极管直接调频电路的设计变容二极管直接调频电路的原理是通过改变变容二极管的电容值来改变振荡频率。
以下是具体步骤：1.选择合适的变容二极管：根据需要的频率范围选择合适的变容二极管，其电容值应可以根据需求变化。
2.设计变容二极管控制电路：将变容二极管连接到控制电路中，通过改变控制电路中的电压或电流来改变变容二极管的电容值。
3.设计振荡电路：将变容二极管连接到振荡电路中，可以选择适当的振荡电路结构，如晶体振荡电路或集成电路振荡电路。
4.调整控制电路参数：根据需求调整控制电路中的电压或电流，以改变变容二极管的电容值，从而改变振荡频率。
5.测试和优化：将设计好的电路进行测试，并根据测试结果优化电路参数，使得振荡稳定且频率可调范围广。
总结：电容三点式振荡器和变容二极管直接调频电路是两种常用的电路，可以实现不同频率的振荡。
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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。