變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗
一、 實驗目的
1.進一步學習掌握頻率調(diào)制相關理論。
2.掌握用變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻振蕩器實現(xiàn)FM的方法。
3. 理解靜態(tài)調(diào)制特性、動態(tài)調(diào)制特性概念和測試方法。
二、實驗使用儀器
1.變?nèi)荻䴓O管調(diào)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?nèi)荻䴓O管調(diào)頻原理
變?nèi)荻䴓O管的調(diào)頻原理可用圖6-1說明。由變?nèi)荻䴓O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?nèi)荻䴓O管上加一固定的反向直流偏壓U和調(diào)制電壓(圖a),則變?nèi)荻䴓O管電容量將隨 改變,通過二極管的變?nèi)萏匦裕▓Db)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(diào)制電壓而變,從而實現(xiàn)了調(diào)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(diào)制失真,失真的程度不僅與變?nèi)荻䴓O管的變?nèi)萏匦杂嘘P,而且還決定于調(diào)制電壓的大小。顯然,調(diào)制電壓愈大,則失真愈大。為了減小失真,調(diào)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(diào)制電壓比偏壓小一半多,即 。
圖6-1 變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻原理
3. 變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路
變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路如圖7-2。
圖7-2 變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路
四、實驗內(nèi)容
1.變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性測試。
2.變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻動態(tài)調(diào)制特性測試。
3.變?nèi)荻䴓O管的Cj~V特性曲線的測量(選作)。
五、實驗步驟
1.變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性測試
在實驗箱主板上插上變?nèi)荻䴓O管調(diào)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(diào)整電位器RW1,在測試點TP2測電壓為+5V,即變?nèi)荻䴓O管的反向偏壓為-5V。
連接J1、J2。調(diào)整微調(diào)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(diào)整RW1,改變變?nèi)荻䴓O管兩端的反向電壓VD,測量變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路的輸出頻率,得到變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性。
表7-1變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性
VD (V) | |||||||||||
f(MHz) |
(2)變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻動態(tài)調(diào)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(shù)發(fā)生器作為音頻調(diào)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(shù)發(fā)生器輸出的音頻調(diào)制信號加入到變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路模塊IN1 端, 在變?nèi)荻䴓O管調(diào)頻實驗電路模塊OUT端上觀察到FM波。
把調(diào)頻器單元的調(diào)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(jīng)解調(diào)后的音頻信號。
改變調(diào)制信號的頻率和相位,觀測鑒頻器單元的OUT端上 經(jīng)解調(diào)后的音頻信號。
需要指出的是,動態(tài)調(diào)制特性(實為調(diào)頻特性)的本義是:調(diào)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(shù)),本實驗即為此。
(3)變?nèi)荻䴓O管的Cj~V特性曲線的測量(選作)
六、實驗報告要求
1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù),在坐標紙上畫出靜態(tài)調(diào)制特性曲線,求出其調(diào)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(diào)制特性曲線。
3.繪出變?nèi)荻䴓O管的Cj~V特性曲線。
4.總結(jié)由本實驗所獲得的體會。