一、 實驗目的
1.進一步學習控制頻率調(diào)制相關理論。
2.控制用變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器完成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、實驗運用儀器
1-變?nèi)荻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O管調(diào)頻原理
變?nèi)荻O管的調(diào)頻原理可用圖6-1說明。由變?nèi)荻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O管電容量
將隨
改動,經(jīng)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
所決議的諧振頻率,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。我們還可經(jīng)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,從而完成了調(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
曲線外形將不與
曲線完好分歧,這就意味著調(diào)制失真,失真的程度不只與變?nèi)荻O管的變?nèi)萏匦杂嘘P,而且還決議于調(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,由于太小則頻移太小。理論上應統(tǒng)籌二者,普通取調(diào)制電壓比偏壓小一半多,即
。
圖6-1 變?nèi)荻O管調(diào)頻原理
3. 變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路
變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路如圖7-2。
圖7-2 變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路
四、實驗內(nèi)容
1-變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性測試。
2-變?nèi)荻O管調(diào)頻動態(tài)調(diào)制特性測試。
3-變?nèi)荻O管的Cj~V特性曲線的丈量(選作)。
五、實驗步驟
1-變?nèi)荻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,銜接J1。調(diào)整電位器RW1,在測試點TP2測電壓為+5V,即變?nèi)荻O管的反向偏壓為-5V。
銜接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,改動變?nèi)荻O管兩端的反向電壓V
D,丈質(zhì)變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路的輸出頻率,得到變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性。
表7-1變?nèi)荻O管調(diào)頻靜態(tài)調(diào)制特性
(2)變?nèi)荻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)作器作為音頻調(diào)制信號源,輸出頻率f =1kHz、峰-峰值V
p-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)作器輸出的音頻調(diào)制信號參與到變?nèi)荻O管調(diào)頻實驗電路模塊IN1 端, 在變?nèi)荻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)頻輸出端銜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。
改動調(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。
需求指出的是,動態(tài)調(diào)制特性(實為調(diào)頻特性)的轉(zhuǎn)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。只需相位鑒頻器的鑒頻線性足夠好,就可以鑒頻器的輸出電壓替代鑒頻器輸入頻偏(兩者之間相差一個系數(shù)),本實驗即為此。
(3)變?nèi)荻O管的Cj~V特性曲線的丈量(選作)
六、實驗報告懇求
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要素的影響。
2-畫出動態(tài)調(diào)制特性曲線。
3-繪出變?nèi)荻O管的Cj~V特性曲線。
4-總結由本實驗所獲得的體會。
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