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的方法。
3. 理解静态调制特性、动态调制特性概念和测试方法。
二、实验使用仪器
1．变容二极管调频电路实验板
2．20MH双踪示波器
3. 万用表
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6-1说明。由变容二极管的电容
和电感
组成
振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为 
。在变容二极管上加一固定的反向直流偏压Ｕ
和调制电压
（图ａ），则变容二极管电容量将随 改变，通过二极管的变容特性（图ｂ）可以找出电容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
为固定值；另一部分是
为变化值，
是变化部分的幅度，则有＝十
将
代入
的公式，化简整理可得
式中
=
是
时，由Ｌ和固定电容所决定的谐振频率，称为中心频率，
。
是频率的变化部分，而
是变化部分的幅值，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6-1（ｃ）及图（ｄ）（
固定，与
成反比曲线）找出频率和时间的关系。比较图（a）及图（e），可见频率是在随调制电压而变，从而实现了调频。从图6-1可以看出，由于
和
两条曲线并不是成正比的，最后得到的
曲线形状将不与
曲线完全一致，这就意味着调制失真，失真的程度不仅与变容二极管的变容特性有关，而且还决定于调制电压的大小。显然，调制电压愈大，则失真愈大。为了减小失真，调制电压不宜过大，但也不宜太小，因为太小则频移太小。实际上应兼顾二者，一般取调制电压比偏压小一半多，即 
。
图6-1 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7-2。
图7-2 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（选作）。
五、实验步骤
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、J2。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电压VD，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7-1变容二极管调频静态调制特性
| VD (V) | |||||||||||
| f(MHz) |
（2）变容二极管调频动态调制特性测试
先把电容耦合相位鉴频器模块插入实验箱主板上，接通电源，使鉴频器工作于正常状态，即鉴频特性是：中心频率为10.7MHz、上下频偏及幅度对称的S形曲线 。
以实验箱上的函数发生器作为音频调制信号源，输出频率f =1kHz、峰-峰值Vp-p=2V左右（用示波器监测）的正弦波。
把实验箱上的函数发生器输出的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端上观察到FM波。
把调频器单元的调频输出端连接到鉴频器单元的输入端上，便可在鉴频器单元的OUT端上观察到经解调后的音频信号。
改变调制信号的频率和相位，观测鉴频器单元的OUT端上 经解调后的音频信号。
需要指出的是，动态调制特性（实为调频特性）的本义是：调频器的输出频偏与输入电压之间的关系曲线。这里，用相位鉴频器作为频偏仪。只要相位鉴频器的鉴频线性足够好，就可以鉴频器的输出电压代替鉴频器输入频偏（两者之间相差一个系数），本实验即为此。
（3）变容二极管的Cj～V特性曲线的测量（选作）
六、实验报告要求
1．根据实验数据，在坐标纸上画出静态调制特性曲线，求出其调频灵敏度，说明曲线斜率受哪些因素的影响。
2．画出动态调制特性曲线。
3．绘出变容二极管的Cj～V特性曲线。
4．总结由本实验所获得的体会。