變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路教案

1、實現(xiàn)調(diào)頻的方法可分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩大類。(1)直接調(diào)頻電路根據(jù)調(diào)頻信號的瞬時頻率隨調(diào)制信號成線性變化這一基本特性，可以將調(diào)制信號作為壓控振蕩器的控制電壓，直接控制主振蕩回路元件的參數(shù)L或C，使其產(chǎn)生的振蕩頻率隨調(diào)制信號規(guī)律而變化，壓控振蕩器的中心頻率即為載波頻率。顯然，這是實現(xiàn)調(diào)頻的最直接方法，故稱為直接調(diào)頻。變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路最常用的直接調(diào)頻電路是變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。變?nèi)荻O管是根據(jù)PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計的一種二極管，它的極間結(jié)構(gòu)、伏安特性與一般檢波二極管沒有多大差別。不同的是在加反向偏壓時，變?nèi)荻艹尸F(xiàn)一個較大的結(jié)電容，這個結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變

2、化。正是利用了變?nèi)荻O管這一特性，將變?nèi)荻O管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達到調(diào)頻的目的。變?nèi)荻O管的反向電壓u與其結(jié)電容Cj呈非線性關(guān)系 (4-5-18)式中，UD為PN結(jié)的勢壘電壓；Cj0為u=0時的結(jié)電容；為電容變化系數(shù)。將變?nèi)荻O管接入LC正弦振蕩器的諧振回路中，便構(gòu)成了變?nèi)荻O管調(diào)頻電路，如圖4-5-5(a)所示。圖中，L和變?nèi)荻O管組成諧振回路，虛方框為變?nèi)荻O管的控制電路。UQ用來提供變?nèi)荻O管的反向偏壓，其取值應(yīng)保證變?nèi)荻O管在調(diào)制信號電壓u(t)的變化范圍內(nèi)，始終工作在反向偏置狀態(tài)，同時還應(yīng)保證由UQ值決

3、定的振蕩頻率等于所要求的載波頻率。通常調(diào)制電壓比振蕩回路的高頻振蕩電壓大得多，所以變?nèi)荻O管的反向電壓隨調(diào)制信號變化，即 (4-5-19)圖4-5-5變?nèi)荻O管調(diào)頻電路為了防止UQ和u(t)對振蕩回路的影響，在控制電路中必須接入L1和C3。L1為高頻扼流圈，它對高頻的感抗很大，接近開路，而對直流和調(diào)制頻率接近短路；C3為高頻濾波電容，它對高頻的容抗很小，接近短路，而對調(diào)制頻率的容抗很大，接近開路。為了防止振蕩回路L對UQ和u(t)短路，必須在變?nèi)荻O管和L之間加入隔直電容C1和C2，它們對于高頻接近短路，對于調(diào)制頻率接近開路。綜上所述，對于高頻而言，由于L1開路、C3短路，可得高頻通路，如圖4

4、-5-5(b)所示。這時振蕩頻率可由回路電感和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即 (4-5-20)對于直流和調(diào)制頻率而言，由于C1的阻斷，因而UQ和u(t)可有效加到變?nèi)荻O管上，可得直流和調(diào)制頻率通路，如圖4-5-5(c)所示。將式（4-5-19）代入式（4-5-18），可得變?nèi)荻O管結(jié)電容隨調(diào)制信號電壓變化規(guī)律，即 (4-5-21) (4-5-22) (4-5-23)式中，mc為變?nèi)莨茈娙菡{(diào)制度；CjQ為u(t)=UQ處的電容。將式(4-5-21)代入式(4-5-19)，則可得 (4-5-24)式中，c是調(diào)制器未受（u(t)）調(diào)制時的振蕩頻率，即調(diào)頻波的中心頻率。根據(jù)式(4-5-24)可以看出

5、，只有在時為理想線性調(diào)制，可得到輸出信號是一調(diào)頻波，其余都是非線性。因此，在變?nèi)莨茏鳛檎袷幓芈房傠娙莸那闆r下，必須選用的超突變結(jié)變?nèi)莨?。否則，頻率調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)頻波不僅出現(xiàn)非線性失真，而且還會出現(xiàn)中心頻率不穩(wěn)定的情況。應(yīng)當指出，上面分析是在忽略高頻振蕩電壓對變?nèi)荻O管的影響下進行的，在電路設(shè)計時可采取對接的方式來減小高頻電壓的影響，如圖4-5-6所示。圖中，L和C為振蕩回路；L1、L2為高頻扼流圈；C1、C2、C3為高頻耦合電容和旁路電容。對于UQ和u(t)來講，兩個變?nèi)荻O管是并聯(lián)的；對于高頻振蕩電壓來講，兩個變?nèi)荻O管是串聯(lián)的，這樣在每只變?nèi)荻O管上的高頻電壓幅度減半，并且兩管高頻電壓相位相反，結(jié)電容因高頻電壓作用可相互抵消，因此，變?nèi)荻O管基本上不受高頻電壓影響。圖4-5-6變?nèi)荻O管對接方式由于變?nèi)荻O管的Cj會隨溫度、偏置電壓變化而變化，造成中心頻率不穩(wěn)定，因而在電路中常采用一個小電容C2與變?nèi)荻O管串聯(lián)，同時在回路中并聯(lián)上一個電容C1，如圖4-5-7所示