變?nèi)荻O管調(diào)頻電路

1、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路實現(xiàn)調(diào)頻的方法很多，大致可分為兩類，一類是直接調(diào)頻，另一類是間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率（實質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件），變?nèi)荻O管調(diào)頻便屬于此類。間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號進(jìn)行適當(dāng)處理（如積分）后，再對高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到調(diào)頻的目的。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點。間接調(diào)頻器間接調(diào)頻的優(yōu)點是載波頻率比較穩(wěn)定，但電路較復(fù)雜，頻移小，且寄生調(diào)幅較大，通常需多次倍頻使頻移增加。對調(diào)頻器的基本要求是調(diào)頻頻移大，調(diào)頻特性好，寄生調(diào)幅小。調(diào)頻器廣泛用于調(diào)頻廣播、電視伴音、微波通信、鎖相電路和掃頻儀等電子設(shè)備直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到

2、的頻偏大，線路簡單，故應(yīng)用較廣；間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高，但不易獲得較大的頻偏。 常用的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路如圖Z0916（a）所示。圖中D為變?nèi)荻O管，C2、L1、和C3組成低通濾濾器，以保證調(diào)制信號順利加到調(diào)頻級上，同時也防止調(diào)制信號影響高頻振蕩回路，或高頻信號反串入調(diào)制信號電路中。調(diào)制級本身由兩組電源供電。對高頻振蕩信號來說，L1可看作開路，電源EB的交流電位為零，R1與C3并聯(lián)；如果將隔直電容C4近似看作短路，R2看作開路，則可得到圖（b）所示的高頻等效電路。不難看出，它是一個電感三點式振蕩電路。變?nèi)荻O管D的結(jié)電容Cj，充當(dāng)了振蕩回路中的電抗元件之一。所以振蕩頻率取決于電感L2和變?nèi)荻O

3、變?nèi)荻O管的正極直流接地（L2對直流可視為短路），負(fù)極通過R1接+EB，使變?nèi)荻O管獲得一固定的反偏壓，這一反偏壓的大小與穩(wěn)定，對調(diào)頻信號的線性和中心頻率的穩(wěn)定性及精度，起著決定性作用。對調(diào)制信號來說，L2可視為短路，調(diào)制信號通過隔直流電容C1和L1加到變?nèi)荻O管D的負(fù)極，因此，當(dāng)調(diào)制信號為正半周時，變?nèi)荻O管的反偏電壓增加，其結(jié)電容減小，使振蕩頻率變高；調(diào)制信號為負(fù)半周時，變?nèi)荻O管的反偏壓減小，其結(jié)電容增大，使振蕩頻率變低。由上可見，變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理是，用調(diào)制信號去改變加在變?nèi)荻O管上的反偏壓，以改變其結(jié)電容的大小，從而改變高頻振蕩頻率的大小，達(dá)到調(diào)頻的目的。由變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj變化

4、實現(xiàn)調(diào)頻的波形示意圖如圖Z0917所示。圖Z0918是應(yīng)用電路舉例請讀者自行分析。（二）.變?nèi)荻O管的間接調(diào)頻:間接調(diào)頻優(yōu)點是:中心頻率十分穩(wěn)定,但最大角頻偏小。1.概述:（1)間接調(diào)頻定義:將調(diào)制信號v(t)先進(jìn)行積分,再以積分后的信號去進(jìn)行調(diào)相,所得的調(diào)相波就是對原調(diào)制信號實現(xiàn)的調(diào)頻,稱這樣調(diào)頻為間接調(diào)頻。（2)實現(xiàn)間接調(diào)頻的方法:由定義可知間接調(diào)頻方法取決于調(diào)相,調(diào)相方法有幾種,則間接調(diào)頻方法也有幾種。調(diào)相方法大致有三種：矢量法、移相法、時延法，所以間接調(diào)頻同樣也有三種方法：矢量法： vFM=Vcmcos(ct+Mfsint)=Vcmcosctcos(Mfsint)-Vcmsinctsi

5、n(Mfsint) 若：Mf+1時，0.1，因此，若忽略幅度小于未調(diào)制前載波幅度的10%的邊頻分量，則調(diào)角波的頻帶寬度可表示為： ()由上式可知，當(dāng)ml(工程上規(guī)定m0.25rad)時，調(diào)角信號的有效頻譜帶寬為BW=2F ()其值近似為調(diào)制信號頻率的兩倍，相當(dāng)于普通調(diào)幅信號的頻譜寬度，通常把這種調(diào)角信號稱為窄帶調(diào)角信號。當(dāng)ml時，調(diào)角信號的有效頻譜帶寬為BW2mF=2 ()通常把這種調(diào)角信號稱為寬帶調(diào)角信號。這里需要說明的是，調(diào)角信號的有效頻譜帶寬BW與最大頻偏是兩個不同的概念。最大頻偏是指在調(diào)制信號作用下，瞬時頻率偏離載頻的最大值；而有效頻譜帶寬BW是反映調(diào)角信號頻譜特性的參數(shù)，它是上、下邊

6、頻所占有的頻帶范圍。上面討論了在單頻調(diào)制時的調(diào)角信號有效頻譜帶寬，實際上調(diào)制信號多為復(fù)雜信號，對復(fù)雜信號調(diào)制時，調(diào)頻信號占有的有效頻譜帶寬仍可用式(4.13)表示，但需將其中的F用調(diào)制信號中的最高頻率取代，用最大頻偏取代。舉例：調(diào)頻廣播系統(tǒng)中，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定=l5kHz，=75kHz，由式()計算得到，實際取頻譜寬度200kHz。二、直接調(diào)頻電路調(diào)頻與調(diào)相都使瞬時相位、瞬時頻率發(fā)生變化，因此，調(diào)頻與調(diào)相可以相互轉(zhuǎn)化，但在模擬信號的角度調(diào)制中，調(diào)頻調(diào)制應(yīng)用更廣，這里主要學(xué)習(xí)調(diào)頻電路。調(diào)頻電路通常分為直接調(diào)頻電路和間接調(diào)頻電路，直接調(diào)頻是利用調(diào)制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率而實現(xiàn)的調(diào)頻方法。常用的

7、直接調(diào)頻電路有變?nèi)荻O管(或電抗管)調(diào)頻電路、晶振調(diào)頻電路、集成調(diào)頻電路等。直接調(diào)頻電路可獲得較高的調(diào)制靈敏度，較大調(diào)制頻偏和較好的調(diào)制線性，因此得到廣泛應(yīng)用。1變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路(1)調(diào)頻原理圖2-3-5變?nèi)荻O管接入振蕩回路a)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 b)高頻等效電路 c)低頻等效電路 d )曲線變?nèi)荻O管直接調(diào)頻是利用調(diào)制信號直接控制變?nèi)荻O管反偏電壓改變其電容量進(jìn)而改變振蕩器的振蕩頻率而實現(xiàn)的調(diào)頻方法。圖2-3-5所示為變?nèi)荻O管接入振蕩回路示意圖和曲線。當(dāng)給PN結(jié)加反向偏置電壓時，結(jié)電容隨反向偏置電壓變化，變化范圍大約在3-20pF。目前常用的載波振蕩器為LC振蕩器，只要使變?nèi)荻?/p>

8、極管的可控電容參與回路電容，并用調(diào)制信號去控制變?nèi)荻O管的電容量，就可以直接改變LC振蕩器的振蕩頻率，構(gòu)成變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路。在圖2-3-5(a)中、對載波視為短路，同時、起隔離直流作用，為扼流圈，對載波視為開路，但對低頻和直流視為短路；變?nèi)荻O管的電容與L構(gòu)成振蕩回路，如圖2-3-5 (b)所示，低頻調(diào)制信號與直流電壓迭加控制變?nèi)荻O管的反偏電壓，其低頻等效電路如圖2-3-5 (c)所示。振蕩頻率可近似由回路電感L和變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj所決定，即（）由于變?nèi)荻O管的電容受調(diào)制信號的直接控制，所以振蕩頻率隨調(diào)制信號的變化而變化。變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路控制方便，調(diào)制頻偏大，性能較好，常用于高頻寬

9、帶調(diào)頻。（2）電路實例。圖2-3-6變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻a)電原理圖 b)高頻等效電路圖2-3-6（a)所示為變?nèi)荻O管90MHz直接調(diào)頻電路，調(diào)制信號電壓（含偏置直流）通過22H電感加在變?nèi)荻O管兩端，控制變?nèi)荻O管容量使振蕩器頻率隨低頻調(diào)制信號電壓變化。電路的基礎(chǔ)是電容三點式正弦振蕩器，如圖2-3-6( b)為振蕩部分交流等效電路，通過電感耦合輸出調(diào)頻信號。2晶體振蕩器直接調(diào)頻電路晶體振蕩器調(diào)頻電路是將變?nèi)荻O管和石英晶體串聯(lián)或并聯(lián)后，接入振蕩回路構(gòu)成的調(diào)頻振蕩器。圖2-3-7（a）為某型無線話筒晶體振蕩器直接調(diào)頻電路，音頻信號通過R29加在變?nèi)荻O管負(fù)極，控制變?nèi)荻O管結(jié)電容，實現(xiàn)直接調(diào)

10、頻。電路中，電源電壓通過R29、R30、R31為變?nèi)荻O管D4提供反向直流偏置，D4與晶體Y1及電感L1串聯(lián)，再與C23,C27并聯(lián)構(gòu)成克拉波振蕩器，改變L1可微調(diào)調(diào)頻中心頻率，交流等效電路如圖2-3-7（b）所示。該無線話筒發(fā)射的中心頻率是固定的，不同的頻點的無線話筒采用不同頻率的泛音晶體。石英晶體振蕩回路具有振蕩中心頻率十分穩(wěn)定，載波頻率飄移小的優(yōu)點，但晶體的調(diào)制頻偏小，為提高調(diào)頻頻偏，后級連接12倍頻電路使發(fā)射頻率倍頻到229.56MHz（19.130 MHz12=229.56MHz）。倍頻后，不僅提高了載頻頻率，調(diào)制頻偏也擴(kuò)大了12倍。 (a) (b)圖2-3-7晶體振蕩器直接調(diào)頻電路

11、a)直接晶體調(diào)頻電路b)高頻振蕩等效電路2.變?nèi)荻O管調(diào)相電路：（按此仿真）對vc用諾頓定理變成載波恒流源，通過LCj移相網(wǎng)絡(luò)時，產(chǎn)生對c失諧，失諧量/6 其產(chǎn)生了相移，得 z=-nmQecost 即 m=Mp=nmQe=/6結(jié)論： 調(diào)相波常有寄生調(diào)幅 Mp=nmQe=/6 欲提高相移應(yīng)采用多極的變?nèi)荻O管調(diào)相，即： 調(diào)相電路中R3C31/，所以R3C3為音頻濾波器。 若調(diào)相電路中R3C3 滿足積分電路條件，說明這時變?nèi)荻O管是受v(t) 的積分信號v(t) 控制，變成了間接調(diào)頻電路，所以可得3.變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路： 電路形式與變?nèi)荻O管調(diào)相相似，若=103rad/s，那么實現(xiàn)間接調(diào)頻電路

12、，只要將上述調(diào)相電路中R3改為470k，即可滿足的要求。電路為單級變?nèi)莨荛g接調(diào)頻。單級的間接調(diào)頻相移 多級二極管間接調(diào)頻 欲提高 Mf ，只能采用多級，例如下圖采用三級： 電阻R*調(diào)整三個回路Q值，使它們產(chǎn)生相等的相移，1pF 為移相網(wǎng)絡(luò)之間耦合小電容。vc用諾頓定理轉(zhuǎn)為恒流源，各回路在=c上呈現(xiàn)的阻抗幅值為 Z(c)，則：（二）變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路（變?nèi)荻O管調(diào)相電路）將調(diào)制信號u(t)先進(jìn)行積分，再以積分后的信號去進(jìn)行調(diào)相，所得的調(diào)相波就是對原調(diào)制信號實現(xiàn)的調(diào)頻，稱這樣調(diào)頻為間接調(diào)頻。實現(xiàn)間接調(diào)頻的方法取決于調(diào)相，間接調(diào)頻方法大致有三種：矢量法、移相法、時延法。(a) (b)圖3-6-5 變?nèi)荻O管調(diào)相電路原理圖圖3-6-5