变容二极管直接调频电路的仿真分析
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。
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 mΩcos 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。
f f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。
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。
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
基于Multisim的变容二极管特性分析与仿真
果表 明 电路 的各 项性 能与理 论 分析 结果相 一致 ；在仿 真数 据 的基 础 上进行 了曲线拟合 ，拟 合数 据与理 论相 致 ，并且能 显示 出一 些无 法用 电子仪 器设备 显 示的波形 和 曲线 ，使 结 果更 直观 ，更 易于理 解。 关键词 ：Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ；变容 二板 管 ；静 态调 制特性 ；动 态调 制特 性 ；仿 真分 析 ；
学院学报 ： 自然科学版 ，２ ０ １ ０，１ ７（ ２ ） ：１ ３ ３ ．
对电路的理解 ，而且也提高了对调频 电路的设计效
率。
参考文献 ：
［ １ ］ 黄亚平．高频 电子技 术 ：第 ２版 ［ Ｍ］ ．北京 ：机械 工
业 出版社 ， ２ ０ ０ ９．
（ 责 任编 辑 ：龙 海波 ）
表１ 变容管反偏压变化时的振荡频率与 结电容
由表 １ 数 据可见 ：
变容二极管结 电容 Ｃ 逐渐减小 。 由此可得 以下结论 ： （ １ ）变容二极管处 于反 向偏 置状态时 ，可 由 其构成调频电路。 （ ２ ）变容二极管是一种 电压控制可变 电抗元
・
（ １ ）当变容 二极 管反偏 电压 由小变 大时 ， 振荡频率厂 逐渐增大；
ｃ ｙ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ
ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
（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。
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
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
致富时代（下半月） FORTUNE TIME 2010(9)
本文链接：/Periodical_zfsd-x201009205.aspx
№地她业！螋趟亟塑国
．科技·
变容＝极管直接调频电路的仿真分析
口黄丽贤兰州交通大学电子与信息工程学院
摘要：用Ｍ１１ｌｔｉｓ妇软件对变客二极管直接调频电路．进行了仿真分析，通过观察调频波的波形，证实了理论的正确性。 关键词：Ｍｕｌｔｉｓｉｍ；仿真；变容二极管；调频电路 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 用，其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大