變容二極管調頻實驗
一、 實驗目的
1.進一步學習掌握頻率調制相關理論。
2.掌握用變容二極管調頻振蕩器實現FM的方法。
3. 理解靜態(tài)調制特性、動態(tài)調制特性概念和測試方法。
二、實驗使用儀器
1．變容二極管調頻電路實驗板
2．20MH雙蹤示波器
3. 萬用表
三、實驗基本原理與電路
1. 變容二極管調頻原理
變容二極管的調頻原理可用圖6-1說明。由變容二極管的電容
和電感
組成
振蕩器的諧振電路，其諧振頻率近似為 
。在變容二極管上加一固定的反向直流偏壓Ｕ
和調制電壓
（圖ａ），則變容二極管電容量將隨 改變，通過二極管的變容特性（圖ｂ）可以找出電容Ｃ隨時間的變化曲線（圖ｃ）。此電容Ｃ由兩部分組成，一部分是
為固定值；另一部分是
為變化值，
是變化部分的幅度，則有＝十
將
代入
的公式，化簡整理可得
式中
=
是
時，由Ｌ和固定電容所決定的諧振頻率，稱為中心頻率，
。
是頻率的變化部分，而
是變化部分的幅值，稱為頻偏。式中的負號表示當回路電容增加時，頻率是減小的。我們還可通過圖6-1（ｃ）及圖（ｄ）（
固定，與
成反比曲線）找出頻率和時間的關系。比較圖（a）及圖（e），可見頻率是在隨調制電壓而變，從而實現了調頻。從圖6-1可以看出，由于
和
兩條曲線并不是成正比的，最后得到的
曲線形狀將不與
曲線完全一致，這就意味著調制失真，失真的程度不僅與變容二極管的變容特性有關，而且還決定于調制電壓的大小。顯然，調制電壓愈大，則失真愈大。為了減小失真，調制電壓不宜過大，但也不宜太小，因為太小則頻移太小。實際上應兼顧二者，一般取調制電壓比偏壓小一半多，即 
。
圖6-1 變容二極管調頻原理
3. 變容二極管調頻實驗電路
變容二極管調頻實驗電路如圖7-2。
圖7-2 變容二極管調頻實驗電路
四、實驗內容
1．變容二極管調頻靜態(tài)調制特性測試。
2．變容二極管調頻動態(tài)調制特性測試。
3．變容二極管的Cj～V特性曲線的測量（選作）。
五、實驗步驟
1．變容二極管調頻靜態(tài)調制特性測試
在實驗箱主板上插上變容二極管調頻實驗電路模塊。接通實驗箱上電源開關，電源指標燈點亮。
斷開J2，連接J1。調整電位器RW1，在測試點TP2測電壓為+5V，即變容二極管的反向偏壓為-5V。
連接J1、J2。調整微調電容CV1，電位器RW2、RW3在TP3得到頻率為10.7MHz的最大不失真正弦信號（頻率由OUT端測試）。
調整RW1，改變變容二極管兩端的反向電壓VD，測量變容二極管調頻實驗電路的輸出頻率，得到變容二極管調頻靜態(tài)調制特性。
表7-1變容二極管調頻靜態(tài)調制特性
| VD (V) | |||||||||||
| f(MHz) |
（2）變容二極管調頻動態(tài)調制特性測試
先把電容耦合相位鑒頻器模塊插入實驗箱主板上，接通電源，使鑒頻器工作于正常狀態(tài)，即鑒頻特性是：中心頻率為10.7MHz、上下頻偏及幅度對稱的S形曲線 。
以實驗箱上的函數發(fā)生器作為音頻調制信號源，輸出頻率f =1kHz、峰-峰值Vp-p=2V左右（用示波器監(jiān)測）的正弦波。
把實驗箱上的函數發(fā)生器輸出的音頻調制信號加入到變容二極管調頻實驗電路模塊IN1 端， 在變容二極管調頻實驗電路模塊OUT端上觀察到FM波。
把調頻器單元的調頻輸出端連接到鑒頻器單元的輸入端上，便可在鑒頻器單元的OUT端上觀察到經解調后的音頻信號。
改變調制信號的頻率和相位，觀測鑒頻器單元的OUT端上 經解調后的音頻信號。
需要指出的是，動態(tài)調制特性（實為調頻特性）的本義是：調頻器的輸出頻偏與輸入電壓之間的關系曲線。這里，用相位鑒頻器作為頻偏儀。只要相位鑒頻器的鑒頻線性足夠好，就可以鑒頻器的輸出電壓代替鑒頻器輸入頻偏（兩者之間相差一個系數），本實驗即為此。
（3）變容二極管的Cj～V特性曲線的測量（選作）
六、實驗報告要求
1．根據實驗數據，在坐標紙上畫出靜態(tài)調制特性曲線，求出其調頻靈敏度，說明曲線斜率受哪些因素的影響。
2．畫出動態(tài)調制特性曲線。
3．繪出變容二極管的Cj～V特性曲線。
4．總結由本實驗所獲得的體會。