调频电路教程文件

6.2调频(diàopín)电路福建师范大学光电学院(xuéyuàn)电子信息工程系第一页，共33页。主要(zhǔyào)要求：掌握调频的实现方法，了解调频电路(diànlù)的主要指标理解(lǐjiě)变容管直接调频电路的组成和工作原理6.2调频电路了解变容管间接调频电路的组成和工作原理。理解实现调相的基本方法。掌握扩展最大频偏的方法。第二页，共33页。6.2.1调频电路的实现(shíxiàn)方法与性能指标一、调频(diàopín)方法1.直接调频2.间接调频第三页，共33页。6.2.1调频(diàopín)电路的实现方法与性能指标1.直接(zhíjiē)调频一、调频(diàopín)方法用调制信号直接控制振荡器频率，使其与调制信号成正比。图6.2.1直接调频原理示意图有源电路L振荡电路调制输出可控电抗元件C调制电压控制回路谐振频率，从而控制振荡频率。适当选择电路参数，就可实现线性调频。直接调频法

优点：频偏较大

缺点：中心频率易不稳定第四页，共33页。2.间接(jiànjiē)调频晶体振荡器载波电压Umcosctu(t)积分器调相器间接调频电路组成框图第五页，共33页。2.间接(jiànjiē)调频晶体振荡器载波电压Umcosctu(t)积分器调相器间接调频电路组成框图间接调频法不在振荡器中进行，故

优点：中心频率(pínlǜ)较稳定

缺点：不易获得大频偏第六页，共33页。二、调频电路(diànlù)的主要性能指标中心频率及其稳定度最大频偏fm非线性失真调频灵敏度即未调制(tiáozhì)时的载波频率fc。保持中心频率的高稳定度，才

能保证接收机正常接收信号Δf=f-fcO图6.2.3调频特性uΩfmUΩm第七页，共33页。6.2.2变容二极管直接调频(diàopín)电路一、变容(biànrónɡ)二极管的压控电容特性uCjou=0时的结电容PN结内建电位差变容(biànrónɡ)指数，取决于PN结工艺结构。取值1/3～6。反向偏置第八页，共33页。二、振荡回路的基本(jīběn)组成与工作原理LCjC1L1

C2+u(t)–

+UQ–u(t)—调制信号UQ—使二极管反偏C1—隔直，防止UQ通过L短路L1—高扼圈，对高频开路，对

u(t)短路，使其加在Cj上C2—高频旁路第九页，共33页。二、振荡回路的基本组成(zǔchénɡ)与工作原理LCjC1L1

C2+u(t)–

+UQ–LCj振荡回路的

高频通路+-+-UQ

u(t)直流和

调制信号通路可得变容(biànrónɡ)管静态电容为保证变容(biànrónɡ)管反偏，应满足

│uΩ(t)│<UQ，故x值恒小于。归一化调制信号电压第十页，共33页。可得，为未调制时的振荡频率，即载波频率。

当γ=2时，

实现了理想的线性调制。γ≠2时，调制特性是非线性的。

但调制信号(xìnhào)足够小时，也可实现近似的线性调制。第十一页，共33页。设单频调制(tiáozhì)u(t)=Umcost则称为(chēnɡwéi)变容管的电容调制度，

其值应小于1。当mc足够小时，x就足够小，可以忽略式的麦克劳林级数展开式中的三次方及其以上各次方项，得=fcfcfc第十二页，共33页。=fcfcfc中心(zhōngxīn)频率，有偏移mc越大，偏移(piānyí)越大线性调频(diàopín)项二次谐波项。由调制特性非线性引起。mc越大，失真越大第十三页，共33页。当mc足够小时(xiǎoshí)，可忽略中心频率的偏离和谐波失真项，则最大频偏调频(diàopín)灵敏度可见：将变容二极管全部接入振荡回路来构成直接

调频电路时，为减小非线性失真和中心频率的偏离，

应设法使变容二极管工作在γ=2的区域(qūyù)，若γ≠2，

则应限制调制信号的大小。第十四页，共33页。为减小γ≠2所引起的非线性，以及因温度、偏置电压等对CjQ的影响所造成的调频波中心频率的不稳定，在实际应用中，常采用(cǎiyòng)变容二极管部分接入振荡回路方式。变容管部分接入回路所构成(gòuchéng)的调频电路，

调制灵敏度和最大频偏都降低。变容二极管部分接入振荡回路适当调节C1、C2，可使调制特性(tèxìng)接近于线性。第十五页，共33页。三、电路(diànlù)实例1.变容二极管全部接入回路的调频(diàopín)电路中心(zhōngxīn)频率fc=70MHz，最大频偏fm=6MHzLVRpC1CjL1C2+18V–18VR2300200750C4C3+UQu(t)调频波输出47μF150pF1.7mH150pF100pF1500pF2CW32702CW322010μF第十六页，共33页。第十七页，共33页。2.变容(biànrónɡ)二极管部分接入回路的调频电路调节(tiáojié)UQ和L值，可使其中心频率在50MHz到100MHz范围内变化。第十八页，共33页。(a)电路(b)振荡电路的交流通路(tōnglù)(c)变容二极管对直流和调制信号而言相当于并联连接第十九页，共33页。6.2.3间接调频(diàopín)电路一、实现(shíxiàn)方法晶体振荡器载波电压Umcosctu(t)积分器调相器间接调频电路组成框图第二十页，共33页。二、调相的实现(shíxiàn)方法1.矢量合成法调相电路

2.可变相移法调相电路

3.可变时延法调相电路

第二十一页，共33页。二、调相的实现(shíxiàn)方法1.矢量合成(héchéng)法调相电路（矢量合成(héchéng)法又称阿姆斯特朗法）(1)矢量(shǐliàng)合成法原理单音调制时，调相信号可表示为当mp<，即mp<15˚时有

故第二十二页，共33页。二、调相的实现(shíxiàn)方法1.矢量合成(héchéng)法调相电路（矢量合成(héchéng)法又称阿姆斯特朗法）(1)矢量合成(héchéng)法原理单音调制时，调相信号可表示为当mp<，即mp<15˚时有

合成矢量OB为调相调幅信号可实现窄带调相第二十三页，共33页。二、调相的实现(shíxiàn)方法1.矢量合成(héchéng)法调相电路（矢量合成(héchéng)法又称阿姆斯特朗法）(1)矢量(shǐliàng)合成法原理(2)矢量合成法实现模型第二十四页，共33页。2.可变相移法调相电路(diànlù)3.可变时延法调相电路(diànlù)第二十五页，共33页。三、变容(biànrónɡ)二极管调相电路+uo(t)–RPis(t)CjL未加u(t)时，Cj上加u(t)，使Cj或cZ

010290º–90º若is(t)=Ismcosct则：当|(c)|<30°第二十六页，共33页。当u(t)=Umcost，且Um足够(zúgòu)小时mp由式（6.2.8）可得代入可得为实现(shíxiàn)线性调相，必须mp小于30°,（即π/6rad）,

故调相波的最大频偏不能很大。第二十七页，共33页。四、变容(biànrónɡ)二极管间接调频电路第二十八页，共33页。四、变容二极管间接(jiànjiē)调频电路要求(yāoqiú)R>>1/ΩC,从而使RC电路对调制信号构成积分电路第二十九页，共33页。iΩ(t)≈uΩ(t)/R实际加到变容二极管上的调制(tiáozhì)电压uΩ’(t)为当u(t)=U

mcos

t时可得第三十页，共33页。iΩ(t)≈uΩ(t)/R实际(shíjì)加到变容二极管上的调制电压uΩ’(t)为当u(t)=U

mcos

t时可得根据(gēnjù)式（6.2.22）可得第三十一页，共33页。6.2.4扩展(kuòzhǎn)频偏的方法利用混频器利用倍频器可将载波频率(pínlǜ)和最大频偏同时扩展n倍。可在不改变最大频偏的情况(qíngkuàng)下，将载波频率改变为所需值。可先用倍频器增大调频信号的最大频偏，然后再用混频器将调频信号的载波频率降低到规定的数值。第三十二页，共33页。图6.2.14所示为某调频设备的组成(zǔchénɡ)框图，已知间接调频电路输出的调频信号中心频率fc1=100kHz，最大频偏Δfm1=97.64Hz，混频器的本振信号频率fL=14.8MHz，取下边频输出，试求输出调频信号uo(t)的中心频率fc和最大频偏Δfm。例6.2.1解：fc2=4×4×3×fc1=48×10