2019年變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)

1、變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解變?nèi)荻O管調(diào)頻器的電路結(jié)構(gòu)與電路工作原理.掌握調(diào)頻器的調(diào)制特性及其測(cè)量方法.觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象和了解其產(chǎn)生的原因及其消除方法二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求實(shí)驗(yàn)前，預(yù)習(xí)“電子線路非線性部分” 第5章：角度調(diào)制與解調(diào)電路；“高頻電子線路” 第八章：角度調(diào)制與解調(diào)；“高頻電子技術(shù)”第 9章：角度調(diào)制與解調(diào)一非線性頻率變換電 路等有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)原理.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路：變?nèi)荻O管實(shí)際上是一個(gè)電壓控制的可變電容元件。當(dāng)外加反向偏置電壓變化時(shí)，變?nèi)軦Cj二極管PN結(jié)的結(jié)電容會(huì)隨之改變，其變化規(guī)律如圖3-1所示。u圖3

2、-1變化規(guī)律直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩回路的參數(shù)，使振蕩器的輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調(diào)頻信號(hào)的目的。若載波信號(hào)是由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。因而，只要用調(diào)制信號(hào)去控制振蕩回路的電感和電容，就能達(dá)到控制振蕩頻率的目的。圖3-2直接調(diào)頻示意圖若在LC振蕩回路上并聯(lián)一個(gè)變?nèi)荻O管，如圖 3-2所示，并用調(diào)制信號(hào)電壓來(lái)控制變?nèi)荻O管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨調(diào)制信號(hào)的變化而改變,從而實(shí)現(xiàn)了直接調(diào)頻的目的。2.電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器:相位鑒頻器的組成方框圖如3-3示。圖中的線性移相網(wǎng)絡(luò)就是頻一相變換網(wǎng)絡(luò)，它將輸入調(diào)

3、頻信號(hào)u1的瞬時(shí)頻率變化轉(zhuǎn)換斗!? D ? ? ? ?產(chǎn)4? ? ? 2 ? luoA圖3-3相位鑒頻器的組成框圖為相位變化的信號(hào) u2,然后與原輸入的調(diào)頻信號(hào)一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變化，從而實(shí)現(xiàn)了鑒頻的目的。圖3-4的耦合回路相位鑒頻器是常用的一種鑒頻器。這種鑒頻器的相位檢波器部分是由兩個(gè)包絡(luò)檢波器組成，線性移相網(wǎng)絡(luò)采用耦合回路。為了擴(kuò)大線性鑒頻的范圍，這種相位 鑒頻器通常都接成平衡和差動(dòng)輸出。Uo圖3-4 耦合回路相位鑒頻器圖3-5 (a)是電容耦合的雙調(diào)諧回路相位鑒頻器的電路原理圖，它是由調(diào)頻一調(diào)相變 換器和相位檢波器兩部分所組成。調(diào)頻一調(diào)相變換器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容耦合

4、雙調(diào)諧回路諧振 放大器，耦合回路初級(jí)信號(hào)通過電容Cp耦合到次級(jí)線圈的中心抽頭上，L1C1為初級(jí)調(diào)諧回路，L2c2為次級(jí)調(diào)諧回路，初、次級(jí)回路均調(diào)諧在輸入調(diào)頻波的中心頻率fc上，二極管D1、D2和電阻R、R2分別構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的包絡(luò)檢波器。鑒頻器輸出電壓Uo由Q兩端取出，C5對(duì)高頻短路而對(duì)低頻開路，再考慮到L2、C2對(duì)低頻分量的短路作用，因而鑒頻器的輸出電壓Uo等于兩個(gè)檢波器負(fù)載電阻上電壓的變化之差。電阻R對(duì)輸入信號(hào)頻率呈現(xiàn)高阻抗，并為二極管提供直流通路。圖(a)中初次級(jí)回路之間僅通過Cp與Cm進(jìn)行耦合，只要改變 Cp和Cm的大小就可調(diào)節(jié)耦合的松緊程度。由于Cp的容量遠(yuǎn)大于Cm Cp對(duì)高頻可視為短

5、路?；谏鲜觯詈匣芈凡糠值慕涣鞯刃щ娐啡鐖D4-5 (b)所示。初級(jí)電壓 u1經(jīng)CmW合，在次級(jí)回路產(chǎn)生電壓 U2,經(jīng)L2中心抽頭分成兩個(gè)相等的電壓1u2,2由圖可見，加到兩個(gè)二極管上的信號(hào)電壓分別為：UD1=U1 +1u2和UD2= u1 -u2,22隨著輸入信號(hào)頻率的變化。U1和U2之間的相位也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使 它們的合成電壓發(fā)生變化，由j此可將調(diào)頻波變成調(diào)幅一調(diào)頻波，最后由包絡(luò)檢 波器檢出調(diào)制信號(hào)。CpR3(a)(b)圖3-5 電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器3 、實(shí)際線路分析：電路原理圖如圖3-6所示，圖中的上半部分為變?nèi)荻O管調(diào)頻器，下半部分為相位鑒頻器。BGoi為電容三點(diǎn)式振蕩器

6、，產(chǎn)生10MHz的載波信號(hào)。變?nèi)荻O管Doi和C403構(gòu)成振蕩回路電容的一部分，直流偏置電壓通過7、W0l、R03和L401加至變?nèi)荻O管。01的負(fù)端，C402為變?nèi)荻O管的交流通路，R02為變?nèi)荻O管的直流通路，L401和R403組成隔離支路，防止載波信號(hào)通過電源和低頻回路短路。低頻信號(hào)從輸入端J401輸入，通過變?nèi)荻O管口01實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻，。1為耦合電容，BG02對(duì)調(diào)制波進(jìn)行放大，通過W02控制調(diào)制波的幅度，BG03為射級(jí)跟隨器，以減小負(fù)載對(duì)調(diào)頻電路的影響。從輸出端J402或TR02輸出10MHz調(diào)制波，通過隔離電容。13接至頻率計(jì)；用示波器接在TP402處觀測(cè)輸出波形，目的是減小對(duì)輸出波

7、形的影響。J403為相位鑒頻器調(diào)制波的輸入端，C414提供合適的容性負(fù)載；BG04和BG05接成共集一共基電路，以提高輸入阻抗和展寬頻帶，R18、R19提供公用偏置電壓，。22用以改善輸出波形。BG05集電極負(fù)載以及之后的電路在原理分析中都已闡明，這里不再重復(fù)。 四、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備THCGP-1型高頻電子線路綜合實(shí)驗(yàn)箱；掃頻儀；雙蹤示波器；繁用表。J401oR416 10KK402401 .7KC420 |C419 0.1u - 10uR403100KTP401VC4010.47uR401100TP403 R418C42251k 5.1PJ403o-C4210.01u+C414R420100R4

8、271.8K4K401 L402R40447KR40510KC40451P 4=L401D401100uH2CC10C4020.01u=r-R402 1K3DG6BBG404C4180.1uL403100uHC417 10uR40851KC40351PC405 51PR4065.1KC4263-15P20P-R41915k)iC423:p.1u =L404100uH一C431-0.1uC416 0.1u IC415+ 12VK400BG401 一3DG6B-I- -C406100P,C407470PC4080.01uR407560R40915KL406-1 i+ C425r -L-20PTR4

9、2222K3DG6BBG405TP404C42410uTR421330R4103KBG402 3DG6BC410 0.01uTil-W4024.7KR413 i 51KC4110.01uR41127R4121KC40801uR41415K_LR42210U5.6K |D402 LED- -iBG403T 3DG6B -f(C4120.01uTP402用J402RK182P =L405 , 56uHLJC427 2200PC4283-15P-R423 20KR42422K+ C430： 三20PT401-1D403 R427 2AP9100-M-=R42551KTP405C434C4330.1叮

10、 10u-TC4293-15P+ C431二： w =20PD4042AP9升R428100-CZ3-C432 0.01u= R426 51K圖3-6變?nèi)荻O管調(diào)頻器與相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電原理圖五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟把本實(shí)驗(yàn)?zāi)K插到實(shí)驗(yàn)箱中，對(duì)照本實(shí)驗(yàn)原理圖熟悉元器件的位置和實(shí)際電路的布局, 然后按下電源開關(guān) S1,此相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。RW1使變?nèi)荻O管D的負(fù)（一）振蕩器輸出的調(diào)整.將切換開關(guān)K2的1-2 （下邊兩點(diǎn)）接點(diǎn)短接，調(diào)整電位器極對(duì)地電壓為+2V,并觀測(cè)振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。.調(diào)整線圈T1的磁芯和可調(diào)電阻 RW2使R8兩端電壓為2.5 0.05V （用直流電壓表測(cè) 量），使振蕩

11、器的輸出頻率為 10 0.02MHz。.調(diào)整電位器RW3使輸出振蕩幅度為1.6 V p-p。RW1使反偏電壓 Ed（二）變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量輸入端J1無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，改變變?nèi)荻O管的直流偏置電壓，調(diào)整 在0-5.5V范圍內(nèi)變化，分兩種情況測(cè)量輸出頻率，并填入下表。Ed(V)00.511.522.533.544.555.5f 0不并Ci04MHz并C04（三）相位鑒頻器鑒頻特性的測(cè)試.相位鑒頻器的調(diào)整：掃頻輸出探頭接TP4, 丫輸入用開路探頭接 TP6,使用內(nèi)頻標(biāo)觀察和調(diào)整10MHz頻S曲線，可調(diào)器件為1-406 , T401 , C426 , C428, C429五個(gè)兀件。其主要作用為：

12、C29調(diào)中心10MH笄X軸線。C28調(diào)上下波形對(duì)稱。C30 調(diào)中心10MHz附近的的線性。.鑒頻特性的測(cè)試：使載波發(fā)生器模塊輸出載波頻率10MHz,幅度0.4 V p-p,接入輸入端 TP4,用直流電壓表測(cè)量輸出端TP6對(duì)地電壓（若不為零，可略微調(diào)T3和C29,使其為零），然后在9.0MHz-11MHz范圍內(nèi)，以相距0.2MHz的點(diǎn)頻，測(cè)得相應(yīng)的直流輸出電壓，并填入下表。f(MHz )9.09.29.49.69.81010.210.410.610.811V)(mV)繪制f-Vo曲線，并按最小誤差畫出鑒頻特性的直線（用虛線表示）（三）變?nèi)荻O管動(dòng)態(tài)調(diào)制特性的測(cè)量在變?nèi)荻O管調(diào)頻器的輸入端J1接入1K的音頻調(diào)制信號(hào) V。將&的1-2短接（下面兩點(diǎn)），令Ed=2V,連接J2和J3。用雙蹤示波器同時(shí)觀察調(diào)制信號(hào)與解調(diào)信號(hào)，改變 V的幅 度，測(cè)量輸出信號(hào)，結(jié)果填入下表。V (Vp-p)00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6M(Vp-p)六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng).實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真閱讀掃頻儀的使用方法。.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理線路圖進(jìn)行，要與實(shí)驗(yàn)板上的實(shí)際元器件一一對(duì)應(yīng)。.其它同前。 七、預(yù)習(xí)思考題.變?nèi)荻O管有何特性？有何應(yīng)用？.電容耦合雙調(diào)諧回路是如何實(shí)現(xiàn)鑒頻的？.相位鑒頻器的頻率特性為什么會(huì)是一條以載