【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MHz雙蹤模擬示波器 一臺(tái) 頻譜儀（選項(xiàng)） 一臺(tái) 萬(wàn)用表 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理與線路實(shí)驗(yàn)原理所謂調(diào)頻，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波（高頻振蕩）的瞬時(shí)頻率，使其按調(diào)制信息的規(guī)律變化。設(shè)調(diào)制信號(hào)：vΩ(t)=VΩmcosΩt載波vC(t)=VCmcos(ωCt+φ)。 根據(jù)定義，調(diào)頻時(shí)載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化，載波頻率的變化為Δω(t)=kfvΩ(t)=kfVΩmcosΩt=ΔωmcosΩt調(diào)頻信號(hào)的表示可以寫成vFM(t)=Vm0cos(ωCt+mfsinΩt+φ0) 式中：△ω＝KfVΩ是調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的最大偏移，簡(jiǎn)稱頻偏，它與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比。比例常數(shù)Kf亦稱調(diào)制靈敏度，代表單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的頻偏。mf＝KfVΩ/Ω＝△ω/Ω＝△f / F 稱為調(diào)頻指數(shù)，是調(diào)頻瞬時(shí)相位的最大偏移，它的大小反映了調(diào)制深度。振蕩器產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)最常用的方法是利用變?nèi)荻O管的特性直接產(chǎn)生調(diào)頻波。由于變?nèi)荻O管Cj的電容值隨外加電壓vΩ的變化而變化，因此振蕩器輸出信號(hào)vo的頻率也隨著vΩ的幅值變化，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。變?nèi)荻O管Cj通過(guò)耦合電容C1并接在LCN回路的兩端，形成振蕩回路總電容的一部分。如C1取值較大，振蕩回路的總電容C=CN+Cj振蕩頻率為：加在變?nèi)荻O管上的反向偏壓為：VR=VQ（直流反偏）+υΩ（調(diào)制電壓）+υ0（高頻振蕩，可忽略）變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱Cj～υR曲線。 變?nèi)莨芙Y(jié)電容隨外加電壓的變化曲線由圖可見：未加調(diào)制電壓時(shí)，直流反偏VQ所對(duì)應(yīng)的結(jié)電容為CjΩ。當(dāng)反偏增加時(shí)，Cj減??；反偏減小時(shí)，Cj增大，其變化具有一定的非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時(shí)，近似為工作在Cj～υR曲線的線性段，Cj將隨調(diào)制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時(shí)，曲線的非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來(lái)一定的非線性失真。設(shè)未調(diào)制時(shí)的載波頻率為f0，C0為調(diào)制信號(hào)為0時(shí)的回路總電容，Cm是變?nèi)荻O管結(jié)電容變化的最大幅值，則頻偏振蕩器振蕩頻率由此可見：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏△f與回路的中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化的最大值Cm成正比，與回路的總電容C0成反比。為了減小高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管的作用，減小中心頻率的漂移，（與Cj同數(shù)量級(jí)），形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。對(duì)部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路進(jìn)行理論分析可得到其頻偏公式：式中為接入系數(shù)。關(guān)于直流反偏工作點(diǎn)電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的Cj～υR曲線決定。從曲線中可見，對(duì)不同的υR值，其曲線得斜率（跨導(dǎo)）SC=△Cj /△υ各不相同。υR較小時(shí)，SC較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線性失真嚴(yán)重，故調(diào)制電壓不宜過(guò)大。反之，υR較大時(shí)，SC較小，達(dá)不到所需頻偏的要求，所以VQ一般先選在Cj～υR曲線線性較好，且SC較大區(qū)段的中間位置，一般取手冊(cè)上給的反偏數(shù)值。本實(shí)驗(yàn)將具體測(cè)出實(shí)驗(yàn)電路上的變?nèi)荻O管的Cj～υR曲線，并由同學(xué)們自己選定VQ值，測(cè)量其頻偏△f的大小?！訰曲線的測(cè)量。設(shè)CJX為變?nèi)荻O管加不同反偏υRX時(shí)的結(jié)電容，其對(duì)應(yīng)的振蕩頻率為fX；若斷開變?nèi)荻O管，由CN、L組成的并聯(lián)諧振電路，對(duì)應(yīng)的振蕩頻率為fN，則它們分別為：由上面兩式可求得 （1）fX、fN易測(cè)量，只要知道CN，就可測(cè)得變?nèi)荻O管Cj～υR曲線。CN的測(cè)試方法如下：斷開變?nèi)荻O管，將一已知電容CK并接在回路LCN兩端，此時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率為fK，有根據(jù)fN可得： （2）單位調(diào)制電壓所引起的頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以Sf表示，單位為KHz/V，即式中，uΩm為調(diào)制信號(hào)的幅度（峰值）。Sf越大，調(diào)制信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。使用+12V供電，振蕩器Q81使用3DG12C，變?nèi)莨苁褂肐T32,Q82為隔離緩沖級(jí)。主要技術(shù)指標(biāo)：主振頻率f0=，最大頻偏△fm＝177。20KHz 本實(shí)驗(yàn)中，由R8R8W8R83組成變?nèi)荻O管的直流偏壓電路。C8C8C812組成變?nèi)荻O管的不同接入系數(shù)。TPI81為調(diào)制信號(hào)輸入端，由L8C8C8C8C85和振蕩管組成LC調(diào)制電路。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 LC調(diào)頻電路實(shí)驗(yàn)1） 連接J8J84組成LC調(diào)頻電路。2） 接通電源調(diào)節(jié)W81，在變?nèi)荻O管D81負(fù)端用萬(wàn)用表測(cè)量電壓（即D81右邊焊點(diǎn)電位）。3） 用示波器在TPO82處觀察振蕩波形，調(diào)節(jié)W82使輸出信號(hào)幅值最大。用頻率計(jì)測(cè)頻率，用無(wú)感起子調(diào)節(jié)L84。4） 從TPI81處輸入1KHz的正弦信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)（信號(hào)由低頻信號(hào)源提供，參考低頻信號(hào)源的使用。信號(hào)大小由零慢慢增大，用示波器在TPO82處觀察振蕩波形變化，如果有頻譜儀則可以用頻譜儀觀察調(diào)制頻偏），此時(shí)能觀測(cè)到一條正弦?guī)АＨ绻梅讲ㄕ{(diào)制則在示波器上可看到兩條正弦波，這兩條正弦波之間的相差隨調(diào)制信號(hào)大小而變。5） 分別接J8J83重做實(shí)驗(yàn)4。6） （選做）測(cè)繪變?nèi)荻O管的CjX～VRX曲線。斷開J8J83，連接J82，斷開TPI81的輸入信號(hào)，使電路為L(zhǎng)C自由振蕩狀態(tài)。(1)斷開變?nèi)荻O管Cj（即斷開J84）,用頻率計(jì)在TPO82處測(cè)量頻率fN= (2)斷開Cj，接上已知CK（即連通J85, CK＝C86＝10p），在TPO82處測(cè)量頻率fK，由式（2）計(jì)算出CN值，填入下表中。fNCK10pfKCN (3)斷開CK（即斷開J85），接上變?nèi)荻O管（即連接J84），調(diào)節(jié)W81，測(cè)量不同反偏VRX值時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率fX值,代入式（1）計(jì)算CjX值，填入下表中。VRX（伏）fX（MHz）105803001057881710580363105815921059364110593623CjX（PF） （4）作CjX～VRX曲線。 （5）作fX～VRX曲線。7) 用頻譜儀觀察調(diào)頻信號(hào)（應(yīng)接入變?nèi)荻O管，即連J84，斷開J85），記下不同的VΩ對(duì)應(yīng)的不同的△f，計(jì)算調(diào)制靈敏度的值。（如果沒有頻譜儀則此項(xiàng)不作要求）。 8) 觀察頻偏與接入系數(shù)