高頻電子線路(第二版)王衛(wèi)東第六章62

1、 VCO的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：瞬時(shí)頻率隨外加控制信號(hào)的變化而變化瞬時(shí)頻率隨外加控制信號(hào)的變化而變化。 )(tu VCO )(cos)(dttuktUtufoFM 式中：式中：U為振蕩信號(hào)的振幅，為振蕩信號(hào)的振幅， o :當(dāng)當(dāng) 0)( tu時(shí)的振蕩頻率，時(shí)的振蕩頻率，k f為為:VCO控制靈敏度?？刂旗`敏度。 6.3.2 壓控振蕩器直接調(diào)頻電路壓控振蕩器直接調(diào)頻電路 用調(diào)制信號(hào)電壓控制振蕩回路的參數(shù)，如回路電容用調(diào)制信號(hào)電壓控制振蕩回路的參數(shù)，如回路電容C或回路電或回路電感感L，并使振蕩頻率，并使振蕩頻率正比于所加調(diào)制信號(hào)電壓，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。正比于所加調(diào)制信號(hào)電壓，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 在直接調(diào)頻法中常采用

2、壓控振蕩器（在直接調(diào)頻法中常采用壓控振蕩器（Voltage Control Oscillator）作為頻率調(diào)制器來(lái)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。作為頻率調(diào)制器來(lái)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。VCO中最常用的壓控元件：中最常用的壓控元件：變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 由晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管組成的電抗電路。由晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管組成的電抗電路。 壓控振蕩器直接調(diào)頻壓控振蕩器直接調(diào)頻：優(yōu)點(diǎn)：可獲得較大頻偏：優(yōu)點(diǎn)：可獲得較大頻偏.缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定性缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定性差，常采用自動(dòng)頻率微調(diào)（差，常采用自動(dòng)頻率微調(diào)（automatic frequency control ，AFC）電）電路來(lái)克服載頻偏移。路來(lái)克服載頻偏移。通常有：通常有： ，壓控振

3、蕩器的輸出信號(hào)即為調(diào)頻信號(hào)。壓控振蕩器的輸出信號(hào)即為調(diào)頻信號(hào)。)()(ftukto )1(DRoUuCCj 1. 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容(diffusion capacitance)正向偏置正向偏置，電容效應(yīng)比較小。，電容效應(yīng)比較小。 勢(shì)壘電容勢(shì)壘電容(barrier capacitance)反向偏置反向偏置 ，勢(shì)壘區(qū)呈現(xiàn)的電容效應(yīng)。，勢(shì)壘區(qū)呈現(xiàn)的電容效應(yīng)。 所以所以為利用為利用PN結(jié)的電容，結(jié)的電容，PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài)結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài).6.3.3 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路電路 （Varactor diode direct FM） PN結(jié)反向偏置時(shí)

4、，結(jié)電容會(huì)隨外加反向偏壓而變化，而專用的變?nèi)荻Y(jié)反向偏置時(shí)，結(jié)電容會(huì)隨外加反向偏壓而變化，而專用的變?nèi)荻O管，是經(jīng)過(guò)特殊工藝處理（控制半導(dǎo)體的摻雜濃度和摻雜的分布）使勢(shì)極管，是經(jīng)過(guò)特殊工藝處理（控制半導(dǎo)體的摻雜濃度和摻雜的分布）使勢(shì)壘電容能靈敏地隨反向偏置電壓的變化而呈現(xiàn)較大變化的壓控變?nèi)菰倦娙菽莒`敏地隨反向偏置電壓的變化而呈現(xiàn)較大變化的壓控變?nèi)菰?。結(jié)電容結(jié)電容C j與反偏電壓與反偏電壓uR的關(guān)系：的關(guān)系：式中式中Co： 0 Ru時(shí)的電容值（零偏置電容）時(shí)的電容值（零偏置電容）:Ru反向偏置電壓，反向偏置電壓，UD：PN結(jié)勢(shì)壘電位差。結(jié)勢(shì)壘電位差。 V3 .0:GeV7 .0:Si ：

5、結(jié)電容變化指數(shù)，通常：結(jié)電容變化指數(shù)，通常=1/21/3，經(jīng)特殊工藝制成的超突變結(jié)電容，經(jīng)特殊工藝制成的超突變結(jié)電容 =15 可以看出可以看出C j與與uR之間是非線性關(guān)系，即之間是非線性關(guān)系，即變?nèi)荻O管屬于非線性電變?nèi)荻O管屬于非線性電容，這種非線性電容基本上不消耗能量，產(chǎn)生的噪聲量級(jí)也較小，是容，這種非線性電容基本上不消耗能量，產(chǎn)生的噪聲量級(jí)也較小，是較理想的高效率，低噪聲非線性電容。較理想的高效率，低噪聲非線性電容。PN結(jié)具有電容效應(yīng)結(jié)具有電容效應(yīng) tmCtmUUCtUUUUUUCUtUUCUtUUCCjQDooDDoDDoDoj cos1cos11cos1cos1)cos(10000

6、設(shè)在變?nèi)荻O管上加一個(gè)靜態(tài)工作電壓設(shè)在變?nèi)荻O管上加一個(gè)靜態(tài)工作電壓Uo和一個(gè)單頻調(diào)制信號(hào)和一個(gè)單頻調(diào)制信號(hào) tUtu cos)(，則結(jié)反偏電壓：，則結(jié)反偏電壓： tUUtuUtuooR cos)()(而結(jié)電容：而結(jié)電容： 其中：其中： DojQUUCC 10為靜態(tài)工作點(diǎn)的結(jié)電容。為靜態(tài)工作點(diǎn)的結(jié)電容。 oDUUUm 表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)。表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)。 CjuRUQuRtC jtCjQ 為了突出調(diào)頻性能的分析，下圖只畫出了它的高頻交流等效為了突出調(diào)頻性能的分析，下圖只畫出了它的高頻交流等效電路，沒(méi)有畫出直流饋電電路，電路，沒(méi)有畫出直流饋電電路， 2. 變?nèi)荻O管直接調(diào)

7、頻的原理電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的原理電路 圖中；圖中；C3為高頻偶合電容，為高頻偶合電容，C4為偶合隔直電容，為偶合隔直電容，LB為高頻扼流為高頻扼流圈，阻止高頻電流經(jīng)過(guò)調(diào)制信號(hào)源被旁路，右圖為振蕩器交流等效圈，阻止高頻電流經(jīng)過(guò)調(diào)制信號(hào)源被旁路，右圖為振蕩器交流等效電路，電路，C j與振蕩器回路并聯(lián)，與振蕩器回路并聯(lián)，R1，R2為為C j的偏置電路，為的偏置電路，為C j提供靜提供靜態(tài)直流偏壓態(tài)直流偏壓 221RRREUCo ，而二極管的反偏電壓為：，而二極管的反偏電壓為： )(tuUuoR +uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4ECR2+u- -R1+Uo- -Dooffo

8、DooooUUktUktUUUtmt 其其中中,coscoscos1)(則則由上電路可知，振蕩頻率為：由上電路可知，振蕩頻率為： LC1 ;而而 2121CCCCCCj 為了簡(jiǎn)化電路分析，如果設(shè)為了簡(jiǎn)化電路分析，如果設(shè)： 2121CCCCCj ，則有則有 jCC 所以：有所以：有 2)cos1(1)cos1(11 tmLCtmLCLCjQjQj 其中：其中： jQoLC1 為未加調(diào)制信號(hào)為未加調(diào)制信號(hào)（ 0)( tu）時(shí)的振蕩頻率時(shí)的振蕩頻率， 3 調(diào)頻性能分析調(diào)頻性能分析即為調(diào)頻振蕩器的中心頻率。即為調(diào)頻振蕩器的中心頻率。討論：討論：1 設(shè)設(shè) =2即滿足線性調(diào)頻即滿足線性調(diào)頻。 2 當(dāng)當(dāng)2

9、則則 2cos1)( tmto LC1C2CjVT+uR-（利用級(jí)數(shù)展開(kāi)忽略高次項(xiàng)，（利用級(jí)數(shù)展開(kāi)忽略高次項(xiàng)， )x!2)1n(nnx1)x1(2n tcosm)12(2!21tcosm21)t(22o )( t 可近似為：可近似為： t2costcos)(t2cosm)12(8tcosm2m)12(81)t(m2m0020020 是由是由C jV d的非線性而引起的。雖然的非線性而引起的。雖然 om 0（2） 02 mm ：與調(diào)頻頻率有關(guān)的最大頻偏，雖然與調(diào)頻頻率有關(guān)的最大頻偏，雖然 mom （3） omm 22)12(8 ：由于由于CjuR的非線性作用，使頻偏中增加的非線性作用，使頻偏中增

10、加了了的諧波分量（的諧波分量（2）而引起的附加頻偏，會(huì)造成調(diào)頻接收時(shí)的非線性）而引起的附加頻偏，會(huì)造成調(diào)頻接收時(shí)的非線性失真，應(yīng)盡量減少這種失真。失真，應(yīng)盡量減少這種失真。其中：（其中：（1） oom 2)12(8 ：為中心頻率的偏移量為中心頻率的偏移量另外，定義調(diào)頻靈敏度另外，定義調(diào)頻靈敏度： DoooDomfUUUUUUUmUS 2220調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)振振幅幅最最大大角角頻頻偏偏4. 實(shí)用變?nèi)莨芏O調(diào)頻電路實(shí)用變?nèi)莨芏O調(diào)頻電路 （1）L1，C1、C2串聯(lián)，串聯(lián)，C3和和反向串聯(lián)的兩個(gè)變?nèi)荻O管，反向串聯(lián)的兩個(gè)變?nèi)荻O管，三個(gè)支路并聯(lián)組成電容反饋三個(gè)支路并聯(lián)組成電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路。三

11、點(diǎn)式振蕩電路。 (2) 直流偏置電壓直流偏置電壓-UQ同時(shí)加同時(shí)加在兩個(gè)變?nèi)荻O管的正極，調(diào)在兩個(gè)變?nèi)荻O管的正極，調(diào)制信號(hào)制信號(hào) 經(jīng)經(jīng)L4扼流圈加在二扼流圈加在二極管負(fù)極上，二個(gè)二極管的動(dòng)極管負(fù)極上，二個(gè)二極管的動(dòng)態(tài)偏置為態(tài)偏置為： )(tu )()(tuUtuQd （3）兩個(gè)變?nèi)荻O管串聯(lián)后的總電容）兩個(gè)變?nèi)荻O管串聯(lián)后的總電容 2CCjj C j與與C3串聯(lián)后接入振蕩回路，對(duì)振蕩回路來(lái)說(shuō)是部串聯(lián)后接入振蕩回路，對(duì)振蕩回路來(lái)說(shuō)是部分接入，與單二極管直接接入比較，在分接入，與單二極管直接接入比較，在 相同的相同的情況下，情況下，m值降低。值降低。 mf （4）兩變?nèi)荻O管反向串聯(lián)，對(duì)高頻信號(hào)

12、而言，加到）兩變?nèi)荻O管反向串聯(lián)，對(duì)高頻信號(hào)而言，加到 兩管的高頻電壓降低一半，可減弱高頻電壓對(duì)結(jié)電壓兩管的高頻電壓降低一半，可減弱高頻電壓對(duì)結(jié)電壓 的影響，另外在高頻電壓的任一半周內(nèi)，一個(gè)變?nèi)莨艿挠绊?，另外在高頻電壓的任一半周內(nèi)，一個(gè)變?nèi)莨?寄生電容增大，而另一個(gè)減少，使結(jié)電容的變化不對(duì)寄生電容增大，而另一個(gè)減少，使結(jié)電容的變化不對(duì) 稱性相互抵消，從而消弱寄生調(diào)制。稱性相互抵消，從而消弱寄生調(diào)制。 C1C2L1C3Cj1Cj2C1C3Cj1Cj2uR1R2LeReC2L1CbC4C5C6C7L2L3+- -VT- -UQECL4ud 在要求調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度較高，而頻偏較小的場(chǎng)合，可以采在

13、要求調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度較高，而頻偏較小的場(chǎng)合，可以采用直接對(duì)晶體振蕩器調(diào)頻的方法。用直接對(duì)晶體振蕩器調(diào)頻的方法。 6.3.4 晶體振蕩器直接調(diào)頻晶體振蕩器直接調(diào)頻電路電路 1晶體振蕩器直接調(diào)頻原理晶體振蕩器直接調(diào)頻原理右圖為并聯(lián)型右圖為并聯(lián)型Pierce Oscillator，其振蕩頻率為：其振蕩頻率為： )(210oLgqCCCff 式中：式中：Cg為晶體的動(dòng)態(tài)電容，為晶體的動(dòng)態(tài)電容，C o：晶體的靜態(tài)電容，：晶體的靜態(tài)電容， j21LC1C1C11C ， f q：晶體的串聯(lián)諧振頻率：晶體的串聯(lián)諧振頻率。在電路中，當(dāng)在電路中，當(dāng)Cj變化時(shí)，變化時(shí)，CL變化，從而使晶體振蕩器的振蕩頻率也發(fā)生

14、變變化，從而使晶體振蕩器的振蕩頻率也發(fā)生變化，如果壓控元件化，如果壓控元件Cj受調(diào)制電壓受調(diào)制電壓 控制，則控制，則Pierce Oscillator就成為一就成為一個(gè)個(gè)晶體調(diào)頻振蕩器。晶體調(diào)頻振蕩器。)(tu 注意：晶體在電路中呈現(xiàn)為一個(gè)等效電感，注意：晶體在電路中呈現(xiàn)為一個(gè)等效電感，故只能工作于晶體的串聯(lián)諧振故只能工作于晶體的串聯(lián)諧振頻率頻率f q與并聯(lián)諧振頻率與并聯(lián)諧振頻率f p之間之間，而，而f q與與 f p之間的頻率變化范圍只有之間的頻率變化范圍只有431010 oqpfff量級(jí)，再加上量級(jí)，再加上Cj的串聯(lián)，晶體的的串聯(lián)，晶體的可調(diào)振蕩頻率更窄可調(diào)振蕩頻率更窄。 C2ClCjJT

15、例如載頻為例如載頻為40MHz的晶體調(diào)頻振蕩器，能獲得最大頻偏只有的晶體調(diào)頻振蕩器，能獲得最大頻偏只有7.5KHz，所，所以采用晶體調(diào)頻振蕩器雖然可以獲得較高的頻率穩(wěn)定度，但以采用晶體調(diào)頻振蕩器雖然可以獲得較高的頻率穩(wěn)定度，但缺點(diǎn)是最大頻偏缺點(diǎn)是最大頻偏很小很小，實(shí)際中需要采用擴(kuò)大頻偏的措施。，實(shí)際中需要采用擴(kuò)大頻偏的措施。擴(kuò)大頻偏的方法有兩種：擴(kuò)大頻偏的方法有兩種：晶體支路中串接小電感；晶體支路中串接小電感； 利用利用型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換來(lái)擴(kuò)展晶體呈現(xiàn)感型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換來(lái)擴(kuò)展晶體呈現(xiàn)感 性的工作頻率范圍。性的工作頻率范圍。 2 晶體調(diào)頻振蕩器的實(shí)際電路晶體調(diào)頻振蕩器的實(shí)際電路 C1C2CjL

16、JT 采用串接小電感采用串接小電感L的方法來(lái)擴(kuò)大調(diào)頻的頻偏，變?nèi)荻O管的反向偏的方法來(lái)擴(kuò)大調(diào)頻的頻偏，變?nèi)荻O管的反向偏壓由壓由EC經(jīng)穩(wěn)壓管經(jīng)穩(wěn)壓管VDZ穩(wěn)壓后經(jīng)穩(wěn)壓后經(jīng)RZ2=2.4k和和W1=47k電位器分壓后，經(jīng)電位器分壓后，經(jīng)R=10K電阻加至變?nèi)莨苷龢O。改變電阻加至變?nèi)莨苷龢O。改變47K電位器電位器W1的活動(dòng)端可以調(diào)整的活動(dòng)端可以調(diào)整變?nèi)莨艿淖內(nèi)莨艿腢o從而改變從而改變Cj ，把調(diào)頻器的中心頻率調(diào)至規(guī)定值。調(diào)制信，把調(diào)頻器的中心頻率調(diào)至規(guī)定值。調(diào)制信號(hào)號(hào) 經(jīng)電位器經(jīng)電位器W2加于變?nèi)莨芗佑谧內(nèi)莨躒D，改變，改變4.7K電位器電位器W2的活動(dòng)頭，可的活動(dòng)頭，可以調(diào)整加在變?nèi)荻O管上的調(diào)

17、制信號(hào)電壓幅值，從而獲得要求的頻偏。以調(diào)整加在變?nèi)荻O管上的調(diào)制信號(hào)電壓幅值，從而獲得要求的頻偏。)(tu -Uo+C5u(t)W1W2VDJTCLRb1Rb2C1C2ReC3ECRz2Rz1VDzRC4+- -1. 間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法 高穩(wěn)定度高穩(wěn)定度載 波 振 蕩載 波 振 蕩器器 相位相位調(diào)制器調(diào)制器積分積分 電路電路多級(jí)倍頻多級(jí)倍頻和混頻器和混頻器寬帶寬帶 )(tuFM)(tu dttu)( 窄帶窄帶)(tuFM6.3.4 間接調(diào)頻間接調(diào)頻電路電路 但最大頻偏小的缺點(diǎn)可以通過(guò)多級(jí)倍頻器后獲得符合要求的調(diào)頻頻偏，但最大頻偏小的缺點(diǎn)可以通過(guò)多級(jí)倍頻器后獲得符合要求的調(diào)頻頻偏，另外采用混頻

18、器變換頻率可以得到符合要求的調(diào)頻波工作范圍。另外采用混頻器變換頻率可以得到符合要求的調(diào)頻波工作范圍。 采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級(jí)，然后再對(duì)這個(gè)穩(wěn)定的載頻信采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級(jí)，然后再對(duì)這個(gè)穩(wěn)定的載頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)相，這樣一來(lái)就可得中心頻率穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號(hào)。號(hào)進(jìn)行調(diào)相，這樣一來(lái)就可得中心頻率穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號(hào)。在間接調(diào)頻時(shí)，要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ)。在間接調(diào)頻時(shí)，要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ)。但在實(shí)現(xiàn)線性但在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相時(shí)，要求最大瞬時(shí)相位偏移調(diào)相時(shí)，要求最大瞬時(shí)相位偏移 om30 ，因而線性調(diào)相的范圍很窄，因而線性調(diào)相的范圍很窄，因此轉(zhuǎn)換成的調(diào)頻波的最大頻偏

19、因此轉(zhuǎn)換成的調(diào)頻波的最大頻偏 mf 很小，即：很小，即：m f1，這是間接調(diào)頻，這是間接調(diào)頻法的主要缺點(diǎn)法的主要缺點(diǎn).間接調(diào)頻法就是利用調(diào)相方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。間接調(diào)頻法就是利用調(diào)相方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 R1R2R3R4C1C2C3C4CjL載波輸入載波輸入 )(tu間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是調(diào)相器調(diào)相器.高穩(wěn)定度高穩(wěn)定度 振蕩器振蕩器 調(diào)相器調(diào)相器 積分器積分器)(tu )(tuFM )(tu2. 變?nèi)荻O管調(diào)相電路變?nèi)荻O管調(diào)相電路 如果忽略二次方以上各項(xiàng)，可得回如果忽略二次方以上各項(xiàng)，可得回路的諧振頻率為路的諧振頻率為 ： 將變?nèi)荻O管接在高頻放大器的諧振回路里，就可構(gòu)成變?nèi)荻O將

20、變?nèi)荻O管接在高頻放大器的諧振回路里，就可構(gòu)成變?nèi)荻O管調(diào)相電路。管調(diào)相電路。 CjLUQ=9V載波輸入載波輸入調(diào)相波調(diào)相波 輸出輸出cos21cos11)(o2ojtmtmLCt 回路的頻率偏移為：回路的頻率偏移為： tmtt cos2)()(oo 在高在高Q值及諧振回路失諧不大的情況下，并聯(lián)值及諧振回路失諧不大的情況下，并聯(lián)LC諧諧振回路電壓和電流間的相位關(guān)系為：振回路電壓和電流間的相位關(guān)系為：)(2arctan)(o tQt Oo幅頻特性幅頻特性 2 2 /6 -/6 當(dāng)當(dāng) /6（或（或30o）時(shí)，）時(shí)，tan o)(2)( tQt 可得可得:tmQt cos)( 表明表明: :單級(jí)單級(jí)

21、LC諧振回路在滿足諧振回路在滿足 /6（30o）的條件下，回路輸出電壓的相移是與輸入調(diào)制的條件下，回路輸出電壓的相移是與輸入調(diào)制電壓電壓u(t)成線性關(guān)系的。成線性關(guān)系的。 如果將調(diào)制電壓如果將調(diào)制電壓u(t)先積分后再加在變?nèi)荻确e分后再加在變?nèi)荻O管上，則單級(jí)極管上，則單級(jí)LC諧振回路輸出電壓的瞬時(shí)諧振回路輸出電壓的瞬時(shí)頻率頻率(t)就與輸入調(diào)制電壓就與輸入調(diào)制電壓u(t)成線性關(guān)系，成線性關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制電壓即可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制電壓u(t)的間接調(diào)頻。的間接調(diào)頻。調(diào)相波調(diào)相波 輸出輸出載波輸入載波輸入3. 實(shí)用變?nèi)荻O管調(diào)相電路實(shí)用變?nèi)荻O管調(diào)相電路 由晶體管組成單由晶體管組成單LC回路調(diào)

22、諧放大電路，電感回路調(diào)諧放大電路，電感L、電容、電容C1、C2與變與變?nèi)莨苋莨蹸j組成并聯(lián)諧振回路；組成并聯(lián)諧振回路； ttud)(載波輸入載波輸入 uFM(t) C3、C4、C5為耦合電容；為耦合電容；LZ為高頻扼流圈，以防高頻載波被調(diào)制信為高頻扼流圈，以防高頻載波被調(diào)制信號(hào)源旁路號(hào)源旁路; ; R5、R6對(duì)電源對(duì)電源EC分壓后為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)偏置電壓分壓后為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)偏置電壓UQ。 放大的載波信號(hào)經(jīng)放大的載波信號(hào)經(jīng)C3耦合輸入，調(diào)制信號(hào)經(jīng)耦合輸入，調(diào)制信號(hào)經(jīng)C5耦合輸入，調(diào)相信耦合輸入，調(diào)相信號(hào)經(jīng)號(hào)經(jīng)C4耦合輸出。如果將調(diào)制電壓耦合輸出。如果將調(diào)制電壓u(t)先積分后再輸入，那

23、么從先積分后再輸入，那么從C4耦耦合輸出的信號(hào)就是對(duì)調(diào)制電壓合輸出的信號(hào)就是對(duì)調(diào)制電壓u(t)的間接調(diào)頻波。的間接調(diào)頻波。 R5R1R3R4R3CbC1CjC3C2C4C5LLZECR6Ce+UQ-6.4 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是從調(diào)頻波調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是從調(diào)頻波 中恢復(fù)出原中恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 過(guò)程，完成調(diào)頻波解調(diào)過(guò)程的電路稱為頻率檢波器過(guò)程，完成調(diào)頻波解調(diào)過(guò)程的電路稱為頻率檢波器 )(cosdttumtUuoFM )(tu 第一種方法，將調(diào)頻波通過(guò)第一種方法，將調(diào)頻波通過(guò)頻率頻率幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波變換將調(diào)頻波變換成調(diào)頻成調(diào)頻

24、調(diào)幅波調(diào)幅波，再通過(guò)包絡(luò)檢波器檢測(cè)出反映幅度變化的解調(diào)電壓。再通過(guò)包絡(luò)檢波器檢測(cè)出反映幅度變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為把這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器斜率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器 。 將調(diào)頻波進(jìn)行特定的波形變換，根據(jù)波形變換特點(diǎn)的不同，可歸將調(diào)頻波進(jìn)行特定的波形變換，根據(jù)波形變換特點(diǎn)的不同，可歸納以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：納以下幾種實(shí)現(xiàn)方法： 6.4 調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路 6.4.1 鑒頻方法及其實(shí)現(xiàn)模型鑒頻方法及其實(shí)現(xiàn)模型 1. 1. 鑒頻方法鑒頻方法 頻率頻率幅度線幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)性變換網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器utuFMtuFM-AMt第二種方法，第二種方法，將

25、調(diào)頻波通過(guò)頻率將調(diào)頻波通過(guò)頻率相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻調(diào)相波，再通過(guò)鑒相器檢測(cè)出反映相位變化的解調(diào)電壓。調(diào)相波，再通過(guò)鑒相器檢測(cè)出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻把這種鑒頻器稱為器稱為相位鑒頻器相位鑒頻器 。第三種方法，是隨著近年來(lái)集成電路的廣泛應(yīng)用，第三種方法，是隨著近年來(lái)集成電路的廣泛應(yīng)用，在集成電路調(diào)頻在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的移相乘積鑒頻器機(jī)中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入。它是將輸入FM信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與后生成與FM信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與輸入的信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與輸入的FM信號(hào)電信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器，

26、相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原壓同時(shí)加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號(hào)。出原調(diào)制信號(hào)。 1. 鑒頻方法鑒頻方法 頻率頻率相位線相位線 性變換網(wǎng)絡(luò)性變換網(wǎng)絡(luò) 相位檢波器相位檢波器uFMuFM-PMu 相乘器相乘器 低通濾波器低通濾波器uFMu 90o移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò)第四種方法，第四種方法，先將調(diào)頻波通過(guò)非線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換為調(diào)頻脈沖序先將調(diào)頻波通過(guò)非線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換為調(diào)頻脈沖序列列，該脈沖序列含有反映該調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率變化的平均分量該脈沖序列含有反映該調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率變化的平均分量，因，因而通過(guò)低通濾波器便可得到反映平均分量變化的解調(diào)電壓。也可將而通過(guò)低

27、通濾波器便可得到反映平均分量變化的解調(diào)電壓。也可將調(diào)頻脈沖序列通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)器，直接得到反映瞬時(shí)頻率變化的解調(diào)調(diào)頻脈沖序列通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)器，直接得到反映瞬時(shí)頻率變化的解調(diào)電壓。將這種鑒頻器稱為電壓。將這種鑒頻器稱為脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器。脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器。 非線性變換網(wǎng)絡(luò)非線性變換網(wǎng)絡(luò)低通濾波器或低通濾波器或脈沖計(jì)數(shù)器脈沖計(jì)數(shù)器uFM調(diào)頻脈調(diào)頻脈沖序列沖序列u2. 鑒頻器的主要特性鑒頻器的主要特性 能全面描述鑒頻器主要特性的是能全面描述鑒頻器主要特性的是鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線。它是指鑒頻器的輸。它是指鑒頻器的輸出電壓出電壓uo(t)，與其輸入，與其輸入FM信號(hào)瞬時(shí)頻偏信號(hào)瞬時(shí)頻偏(t)或或f(t)之間

28、的關(guān)系曲線之間的關(guān)系曲線 fofuo(t)Bm 鑒頻器鑒頻器)(tuuo ）或或 ()(ftuFMf(t)uo(t)()()(ttuktofo 或：或： )()(2)(tfftukftfofo 由調(diào)頻信號(hào)的特征：由調(diào)頻信號(hào)的特征：)(2)(tuktff 所以：所以：表明：表明：要實(shí)現(xiàn)無(wú)失真鑒頻，要求鑒頻器的輸出電壓要實(shí)現(xiàn)無(wú)失真鑒頻，要求鑒頻器的輸出電壓 與頻偏與頻偏 成線性關(guān)系，上圖為典型鑒頻特性曲線。成線性關(guān)系，上圖為典型鑒頻特性曲線。 )()(tutuo )(tf （1）定義：鑒頻跨導(dǎo)）定義：鑒頻跨導(dǎo) 表明了鑒頻特性曲線在原點(diǎn)（表明了鑒頻特性曲線在原點(diǎn)（）處的斜率，反映了鑒頻靈敏度。）處的

29、斜率，反映了鑒頻靈敏度。顯然希望顯然希望SD值應(yīng)盡可能的大值應(yīng)盡可能的大。 0| foDfdduS0 f對(duì)鑒頻特性曲線的主要要求：對(duì)鑒頻特性曲線的主要要求：（2）鑒頻器的峰值頻帶寬度）鑒頻器的峰值頻帶寬度B max ，要求要求B max 應(yīng)大于輸入應(yīng)大于輸入FM波最大頻偏波最大頻偏擺動(dòng)范圍擺動(dòng)范圍。 mf 2Bm2fm FM波波(頻幅變換頻幅變換)FMAMFMAM(包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)6.4.2 振幅鑒頻器振幅鑒頻器（斜率鑒頻器（斜率鑒頻器slope discriminator）1失諧（失諧（detvning）回路振幅鑒頻器）回路振幅鑒頻器振幅鑒頻器的基本原理：振幅鑒

30、頻器的基本原理： 頻頻-幅幅 變換器變換器包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器)(tuFM)(1AMFMu )(tu 最簡(jiǎn)單的頻最簡(jiǎn)單的頻幅變換電路就是幅變換電路就是并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路，其工作特點(diǎn)：，其工作特點(diǎn)：例例1： 失調(diào)單回路振幅鑒頻器失調(diào)單回路振幅鑒頻器FM信號(hào)工作在并聯(lián)諧振回路的失諧區(qū)信號(hào)工作在并聯(lián)諧振回路的失諧區(qū)，即（，即（），當(dāng)），當(dāng)FM波波電流流過(guò)回路時(shí)，由于瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)而變化，電流流過(guò)回路時(shí)，由于瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)而變化，對(duì)于不同的瞬時(shí)頻對(duì)于不同的瞬時(shí)頻偏，失諧回路阻抗不同，回路輸出電壓偏，失諧回路阻抗不同，回路輸出電壓 振幅將隨瞬時(shí)頻偏振幅將隨瞬時(shí)頻偏 的變化而變化，即可完成的變化而變化，即可完成 變換。變換。 1uopff AMFMFM )(tf f o)(tf 1umf fp利用失調(diào)回路中幅頻特性曲線的傾斜