变容二极管调频实验报告

变容
二极管
是利用pN结反偏时结
电容
大小随外加电压而变化的特性制成的。反偏电压增大时结电容减小、反之结电容增大，变容二极管的电容量一般较小，其最大值为几十皮法到几百皮法，最大区容与最小电容之比约为5:1。它主要在高频电路中用作自动调谐、调频、调相等、例如在电视接收机的调谐回路中作可变电容。

变容二极管属于反偏压二极管，改变其
PN结
上的反向偏压，即可改变PN结电容。反向偏压越高，结电容则越小。

变容二极管主要应用于高频调谐
电路
中，如收音机、电视机的选台调谐等。

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12-1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12-2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，U0是加到二极管的直流电压，当u＝U0时，电容值为C0。uΩ是调制电压，当uΩ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uΩ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C0，此时振荡频率为f0。因为f=1/2
pi
，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LCf21，f和C的关系也是非线性。不难看出，C-u和f-C的非线性关系起着抵消作用，即得到f-u的关系趋于线性（见图（c））。

2、变容二极管调频器获得线性调制的条件

3、调频灵敏度

调频灵敏度fS定义为每单位调制电压所产生的频偏。

设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为U0，相应的回路电容量为C0，振荡频率为

上式表明，在n＝2的条件下，调制灵敏度与调制电压无关（这就是线性调制的条件），而与中心振荡频率成正比，与变容二极管的直流偏压成反比。后者给我们一个启示，为了提高调制灵敏度，在不影响线性的条件下，直流偏压应该尽可能低些，当某一变容二极管能使总电容C-u特性曲线的n＝2的直线段愈靠近偏压小的区域时，那么，采用该变容二极管所能得到的调制灵敏度就愈高。当我们采用串和并联固定电容以及控制高频振荡电压等方法来获得C-u特性n＝2的线性段时，如果能使该线性段尽可能移向电压低的区域，那么对提高调制灵敏度是有利的。

五、实验数据

静态调制特性测量

六、实验记录