高频实验八 变容二极管调频实验报告
变容二极管调频振荡器实验报告八
课程名称高频电子线路实验项目变容二极管调频振荡器成绩学院信息学院专业通信工程学号姓名实验时间实验室指导教师一.实验目的1.了解变容二极管调频器电路原理及构成。
2．了解调频器调制特性及测且方法。
二.实验设备1.双踪示波器2.频率计3.万用表4..清华科教TPE-GP2型高频电路实验箱及G4实验板板三.实验原理所谓调频，就是把所要传送的信息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化。
调频电路中，最简单的办法是采用变容二极管调频，利用变容二极管结电容的改变来控制振荡器振荡频率的变化。
实验电路如图5-1所示。
三极管V1组成电容三点式振荡器的改进型电路，即克拉泼电路。
变容二极管DC部分接入振荡回路中，是调频电路的主要元件。
电位器RP1、电阻R2、电感L1为变容二极管提供静态时的反向直流偏置，调节RP1可改变主振荡器的振荡频率。
V2为放大级，对振荡信号进行放大，以保证有足够的振荡幅度输出。
调节RP3，可调节输出幅度的大小。
V3为射随器，以提高带负载的能力。
调制信号由IN处输入，经变容二极管DC和主振荡调频后，再经V2、V3放大后由OUT处输出。
四.实验内容1.FM调制器静态调制特性测量五.实验步骤及记录（包括数据、图表、波形、程序设计等）实验电路图步骤：输入端不接音频信号，将频率计接到调频器的F端．C3（＝100pf ）电容接与不接两种状态，调整RP1 使Ed=4v 时f0 = 6.5MHZ ，然后重新调节电位器RP1 ，使Ed在0.5～8V范围内变化，在C3接入和不接入时，测量电路输出频率，将对应的频率填表8.1，并依据测试结果在坐标图中绘出其静态调制特性曲线。
数据及图像：不接入C3时的调制特性曲线接入C3时的调制特性曲线六.实验结果分析由实验结果可以看出无论接不接如C3时，其频率都会随Ed变化而变化，且当Ed增大时，f也会增大，当Ed减小时f也随之减小。
七．实验小结变容二极管是利用半导体PN结的结电容随外加反向电压而变化的特性制成的一种半导体二极管，其容值随调制电压的变化而变化。
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。
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
变容二极管调频实验和电容耦合相位鉴频器实验一 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。
4. 进一步学习掌握频率解调相关理论。
5. 了解电容耦合回路相位鉴频器的工作原理。
6. 了解鉴频特性（S 形曲线的调试与测试方法）。
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5. 电容耦合相位鉴频器实验板 三、实验基本原理与电路 （一）变容二极管调频电路R4 R6R5R3T1C9RW2C7C6C4*C5*CV1LC2*R8R10T2C10C13C12R11LED +12K DR2R1RW1C1R9C8R7J2C3*TP1变容二极管调频J1RW3IN1OUTTP2C11A6-0808电路原理：晶体管T1构成了电容三点式振荡电路 ，其中电容C6,C7是正反馈电容，反馈系数等于667+C F C C，晶体管的基极接了一个电容C9到地，因此晶体管构成共基极组态的放大电路。
其中电阻RW2，R3，R4是基极的直流偏置电阻，电阻R53决定晶体管的集电极电压，电阻R6决定晶体管的射极静态的直流电流Ie 。
电容满足675,C C C >>，可变电容CV1和电感L 相并联，改变可变电容CV1,可改变振荡频率。
电容C2也是一个小电容，当跳线J1连接上后，变容二极管D （型号为BB910）就接入振荡电路中，滑动变阻器RW1和电阻R1构成分压电路，为变容二极管D 提供直流反偏电压，改变滑动变阻器RW1抽头位置可以改变变容二极管D 的直流反偏电压。
电阻R2是隔离电阻，通常取R2》R1，在实验中可以取300K Ω以上。
电容C3是已知电容值的固定电阻，当跳线J2连接上，跳线J1断开时，振荡回路的振荡频率固定，电容C3是为测量变容二极管的结电容提供帮助的。
高频电子线路实验报告5——频率调制(变容二极管)
实验报告
课程名称高频电子线路
专业班级
姓名
学号
电气与信息学院
和谐勤奋求是创新
⑤把调频器单元的调频输出端12P02连接到鉴频器单元的输入端（
13K02拨向相位鉴频，便可在鉴频器单元的输出端
频信号。
如果没有波形或波形不好，应调整12W01和13W01。
⑥将示波器CH1接调制信号源（可接在调制模块中的12TP03
，比较两个波形有何不同。
改变调制信号源的幅度，观测鉴频器解调输出有何变化。
调整调制信号源的频率，观测鉴频器输出波形的变化。
实验报告要求
．根据实验数据，在坐标纸上画出静态调制特性曲线，说明曲线斜率受哪些因素影响。
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。
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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 LC
f 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⋅-=00
00cos 2
1
式中 f ∆=021f -
t C C m
Ωcos 0
0f 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。
图8-2 变容二极管调频实验电路
四、实验内容
1．变容二极管调频静态调制特性测试。
2．变容二极管调频动态调制特性测试。
3．变容二极管的Cj～V特性曲线的测量。
4. 用示波器观察调频信号的时域波形，并和幅度调制信号的时域波形相比较，分析异同和原因。
5. 频谱分析仪观察调频信号的频谱，并和幅度调制信号的频谱相比较，分析原因。
五、实验步骤及数据记录与分析
1．变容二极管调频静态调制特性测试
在实验箱主板上插上变容二极管调频实验电路模块。
接通实验箱上电源开关，电源指标灯点亮。
断开J2，连接J1。
调整电位器RW1，在测试点TP2测电压为+5V，即变容二极管的反向偏压为-5V。
连接J1，调整微调电容CV1，电位器RW2、RW3在TP3得到频率为10.7MHz的最大不失真正弦信号（频率由OUT端测试）。
调整RW1，改变变容二极管两端的反向偏置电压V D，测量变容二极管调频实验电路的输出频率，得到变容二极管调频静态调制特性。
表8-1变容二极管调频静态调制特性
f(MHz) 10.71 10.72 10.73 10.75 10.78 10.82 10.83
V
(V) 4.51 5.04 6.00 7.11 8.68 9.70 11.85
D
f(MHz) 10.85 10.87 10.94 10.99 11.04 11.09 11.14
（2）变容二极管调频动态调制特性测试
用低频信号发生器作为音频调制信号源，输出频率f =1kHz、峰-峰值V p-p=2V 左右（用示波器监测）的正弦波。
（1）把音频调制信号加入到变容二极管调频实验电路模块IN1 端，在变容二极管调频实验电路模块OUT端上用示波器观察FM波的时域波形，并和调幅信号的时域波形相比较，观察之间的异同点。
FM波的时域波形：
调频波在调制信号波峰呈现频率比较高，波谷处频率比较低，即反应在示波器上频率低处波形比较稀疏，频率高处波形比较密。
但输出波形的幅度都是相等的。
而调幅波则是频率相等但幅度不同的波形。
调幅波的时域波形：
（2）在变容二极管调频实验电路模块OUT端上用频谱分析仪观察FM波的频谱，在频谱分析仪上首先找到载波，可以看到载波的边带在上下滚动，说明回路的振荡频率在随时间发生变化。
并和调幅信号的频谱相比较，观察之间的异同点。
FM波频谱：
把光标对准载频的上边带时，可以发现，频谱会在光标左右移动。
光标卡在频谱点时竖的光标上会出现一道横线来标定该处频谱的幅值，而因为边带频谱上下滚动，所以在示波器上能够看到光标上出现不止一道横线的情况，是因为频谱晃动使得对于光标产生相对移动而带来该处幅值快速来回变化造成的。
调幅波频谱：（抑制载波的调幅波频谱）
（3）增加调制信号的幅度，在频谱分析仪上观察调频信号频谱的变化，思
考其原因。
增大调制信号幅度后，信号频谱的边带滚动得比之前剧烈。
从一个光标上出现的两道横线间距变大可以反映出滚动范围变大，因而带来光标位置上幅值迅速变化的幅度也变大。
继续进一步增大调制信号的幅度就能够出现边带频谱可以完全滚动到离光标一段距离再滚动回来。
甚至不仅是边带滚动，载波也开始有些滚动。
(长线是光标，右侧是原本在光标上然后滚动出来的频谱)
产生这一现象的原因应该是由于结电容C的变化是由反偏电压决定的，偏压越大，则电容C的变化就越大，也即振荡频率的变化范围越大，即频偏f正比于输入信号幅度Ve。
（4）增加调制信号的频率，在频谱分析仪上观察调频信号频谱的变化，思考其原因。
增大调制信号频率之后看到的是边带频谱滚动的周期变化频率增大，即滚动的速度变快，而滚动的范围没有变。
原因是由于f ∆=021
f -
t C C m Ωcos 0
，调制信号频率的增加会增加输出调频信号变化的快慢，频率越高，变化得越快，因为变化的周期就是输入信号的周期。
（3）变容二极管的j r C u -特性曲线的测量
变容二极管的特性参数Q V ∆j0j 、C 、C 及Q 点处的斜率c K 都可以通过j r C u -曲线来测量。
变容二极管的结电容和反偏电压之间
的关系曲线。
测量j r C u -曲线的方法如下：首先将跳线J1断开，不接入变容二极管，跳线J2断开，不接入电容C3，用示波器测量此时的振荡频率，记为N f 。
此时，有：
2N N
f LC π=
N C 表示此时振荡回路的总电容。
然后接上跳线J2，把电容C3和振荡回路相连，用示波器测量此时的振荡频
率，记为K f ，有：232(//)
K N f L C C C π=+于是有：2232//(1)N N K f C C C f =-
其中电容C2和C3的数值是已知的，C2=27pF ，C3=50pF ，根据上面的式子，
我们可以计算出电容N C 的大小。
由于晶体管的板间存在分布电容，和振荡回路的参数电容数值加在一起，我们通过这种方法间接测量振荡回路的总电容可以降低测量误差。
接下来把跳线J1,连上，把跳线J2断开，调节滑动变阻器RW1，给变容二极管提供不同的直流反偏电压，让直流反偏电压从0.5V 开始增加到4.5V ，每次增加0.1V ，分别测量此时的振荡频率，记为X f 。
则有：
21
2(//)
X N jX f L C C C π=
+ 其中jX C 表示变容二极管在不同的直流反偏电
压下的静态电容。
可以计算得到：222//(1)N
jX
N X
f C C C f =-，最后计算出一组在不同
的直流反偏电压r u 下的jX C 。
将对应的一组r u 和jX C 绘制成j r C u -曲线。
测得数据如下：
N f =11.390MHz ，K f =11.404MHz r u （V ）
1.5
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0
4.5
5.0
X f (MHZ) 9.338 10.5 10.53 10.56 10.582 10.624 10.657 10.686 r u （V ）
5.5
6.0
6.5
7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 X f (MHZ) 10.716 10.742 10.76
10.78
10.80
10.81
10.83
10.842
画出j r C u -曲线：横轴为r u （V ），纵轴为jX C （pF ）。
所得j r C u 曲线与理论图形基本吻合，即随着r u 的增大， jX C 逐渐减小。
六、实验小结及体会
1．增大调制信号幅度之后可以比较明显的看出边带频谱滚动的范围增大，即左右晃动得更远。
而增大调制信号频率之后应该看到的是边带频谱滚动的周期变化频率增大，即滚动的速度变快，而滚动的范围没有变，但这个现象不细心的话并不容易发现，在观察频谱时一开始会发现没什么变化，要仔细观察，并且将调制信号频率增大得比较多，才比较容易发现现象，因为在没有直观数据反应的情况下，人眼对于幅度变化的辨别比较容易，但对于频率变化不太容易辨别。
2． 受限于示波器的分辨率，调频波只能观察比较局部的范围时才能看到明显的频率变化，如果多显示几个周期，就呈现一条紧密的蓝色的波带，看不出频率变化。