正交鉴频及锁相鉴频实验.docx
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1、实验九变容二极管调频实验一、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、实验原理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97所示。从J2处加入调制信号,使变容二极管的瞬时反向5lCl 9 白土=-图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
2、从Jl处输出为调频波(FM)。C5为变容二极管的高频通路,Zq为音频信号提供低频通路,Ll和C12又可阻止高频振荡进入调制信号源。图9-2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意图。在(a)中,U。是加到二极管的直流电压,当U=Uo时,电容值为C。是调制电压,当心为正半周时,变容二极管负极电位升高,即反向偏压增大;当心为负半周时,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G,此时振荡频率为foe因为f=J=,所以电容小时,2ylLC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
3、-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/=f和C的关系是非线性。不难看出,C-U和f-C的非线性关系起着抵消作用,即得到f2 .变容二极管调频器获得线性调制的条件。设回路电感为L,同路的电容是变容二极管的电容C(暂时不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响),则振荡频率为f=-1=,为了获得线性调制,频2ylLC率振荡应该与调制电压成线性关系,用数学表示为/=A”,式中A是一个常数。由以上二式可得=,将上式两边平方移项可得C=-r=Bu2,这即是变容二极2yLC(2)LA-U-管调频器获得线性调制的条件。这就是说,当电容C与电压U的平
4、方成反比时,振荡频率就与调制电压成正比。3 .调频灵敏度调频灵敏度力定义为每单位调制电压所产生的频偏。设回路电容的C-U曲线可表示为C=及厂”,式中B为一管子结构即电路串、并固定电容有关的参数。将上式代入振荡频率的表示式/ 二2-Zc中,可得S=讨=.3fu4LBSf2LB调制灵敏度当n=2时,设变容二极管在调制电压为零时的直流电压为t,相应的回路电容量为C0 ,振荡频率为0 =2y LCqCO=BUJo24LB则有上式表明,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
5、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。当我们采用串并联固定电容以及控制高频振荡电压等方法来获得Cu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。由S/=可以看出,当回路电容C-特性曲线的n值(即斜率的绝对值)愈大,2LB调制灵敏度越高。因此,如果对调频器的调制线性没有要求,则不外接串联或并联固定电容,并选用n值大的变容管,就可以获得较高的调制灵敏度。四、实验步骤1 .静态调制的特性测量将电路接成压控振荡器,J2端不接音频信
6、号,将频率计接于Jl处,调节电位器Wl,记下变容二极管、4两端电压和对应输出频率,并记于下表中。Vp1(V)Vd2(V)FO(MHZ)IIIIllIIl2 .动态测试将电位器Wl置于某一中值位置,将IKHz、2.5Vp-p音频信号通过J2输入,将示波器接于Jl端,观察调频频偏情况,5Vp-p时再观察调频频偏情况。五、实验报告要求1 .在坐标纸上画出静态调制特性曲线,并求出其调制灵敏度。说明曲线斜率受哪些因素的影响。2 .画出实际观察到的FM波形,并说明频偏变化与调制信号振幅的关系。六、实验仪器1 .高频实验箱1台2 .双踪示波器1台3 .万用表1只4 .频偏仪1台实验十正交鉴频及锁相鉴频实验一
7、、实验目的1 .熟悉相位鉴频器的基本工作原理。2 .了解鉴频特性曲线(S曲线)的正确调整方法。二、实验内容1 .调测鉴频器的静态工作点。2 .并联同路对波形的影响。3 .用逐点法或扫频法测鉴频特性曲线,由S曲线计算鉴频灵敏度Sd和线性鉴频范围AZmax三、实验原理1 .乘积型鉴频器(I)鉴频是调频的逆过程,广泛采用的鉴频电路是相位鉴频器。鉴频原理是:先将调频波经过一个线性移相网络变换成调频调相波,然后再与原调频波一起加到一个相位检波器进行鉴频。因此,实现鉴频的核心部件是相位检波器。相位检波又分为叠加型相位检波和乘积型相位检波,利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波,其基本原理是:在乘法器
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