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. 理解靜態調制特性、動態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調制特性測試。
2．變容二極管調頻動態調制特性測試。
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調制特性。
表7-1變容二極管調頻靜態調制特性
| VD (V) | |||||||||||
| f(MHz) |
（2）變容二極管調頻動態調制特性測試
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，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（用示波器監測）的正弦波。
把實驗箱上的函數發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。