調(diào)頻原理及電路

1、精品教學內(nèi)容：一、調(diào)頻信號的產(chǎn)生由調(diào)頻信號的頻譜分析可知，調(diào)制后的，要產(chǎn)生調(diào)頻信號就必須利用非線性調(diào)頻信號中包含許多新的頻率分量，因此元器件進行頻率變換。產(chǎn)生調(diào)頻信號的方法主要有兩種：直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號直接控制載波的瞬時頻率，產(chǎn)生調(diào)頻信號。間接調(diào)頻則是先將調(diào)制信號進行積分，再對載波進行調(diào)相，獲得調(diào)頻信號。二、直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號變化規(guī)律。(1)改變振蕩回路的元件參數(shù)實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)頻電路中常用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路。常用的可控電感元件是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路，而可控電阻元件有

2、PIN二極管和場效應(yīng)管。若將這樣的可控參數(shù)元件或電路直接代替振蕩器振蕩回路的某一元件(例如L或C)或者直接并接在振蕩回路兩端，這樣振蕩頻率就會與可控參數(shù)元件的數(shù)值有關(guān)，用調(diào)制信號去控制這樣元件的參數(shù)值，就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻。(2)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路1)變?nèi)荻O管的特性變?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4312容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。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

3、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。右圖為變?nèi)荻O管的反向電壓與其結(jié)電容呈非線性關(guān)系2)基本原理變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個組成部分，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓u=Vcc-VB+U(t)結(jié)電容是振蕩器的振蕩回路的一部分，結(jié)電容隨調(diào)制信號變化，回路總電容也隨調(diào)制信號變化，故振蕩頻率也將隨調(diào)制信號而變化。只要適當選取變?nèi)荻O管的特性及工作狀態(tài)，可以使振蕩頻率的變化與調(diào)制信號近似成線性關(guān)系，從而實現(xiàn)調(diào)頻。3)電路分析a)變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容根據(jù)調(diào)頻的要求，當變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容時，實現(xiàn)線性調(diào)頻的條件是變?nèi)荻O管的電容變化系數(shù)r=20在相對頻偏較小的情況下，對

4、變?nèi)荻O管值的要求并不嚴格。然而在微波調(diào)頻制多路通信系統(tǒng)中，通常需要產(chǎn)生相對頻偏比較大的調(diào)頻信號。這時由于m值較大，當時.就會產(chǎn)生較大的非線性失真和中心頻率偏移。這種情況下，則應(yīng)采用r近于2的變?nèi)荻O管。IW(b)變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路調(diào)頻特性取決于回路的總電容C,而C可以看成一個等效的變?nèi)荻O管，隨調(diào)制電壓U的變化規(guī)律不僅決定于變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj隨調(diào)制電壓的變化規(guī)律，而且還與Ci和Cc的大小有關(guān)。因為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，其中心頻率穩(wěn)定度比全部接入振蕩回路要高，但其最大頻偏要減小。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的優(yōu)點電路簡單，工作頻率高，易于獲得較大的頻偏，而且在頻偏較小的情況下，非線性失

5、真可以很小。因為變?nèi)荻O管是電壓控制器件，所需調(diào)制信號的功率很小。這種電路的缺點是偏置電壓漂移，溫度變化等會改變變?nèi)荻O管的結(jié)電容，即調(diào)頻振蕩器的中心頻率穩(wěn)定度不高，而在頻偏較大時，非線性失真較大。對晶體振蕩器進行直接調(diào)頻時，因為振蕩回路中引入了變?nèi)荻O管，所以調(diào)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度相對于不調(diào)頻的晶體振蕩器是有所下降。三、間接調(diào)頻-由調(diào)相實現(xiàn)調(diào)頻實現(xiàn)調(diào)相的方法通常有三類：一類是可變移相法調(diào)相；第二類是向量合成的移相電路；第三類是脈沖調(diào)相電路。因為調(diào)相電路輸入的載波振蕩信號可采用頻率穩(wěn)定度很高的晶體振蕩器，所以采用調(diào)相電路實現(xiàn)間接調(diào)頻，可以提高調(diào)頻電路中心頻率的穩(wěn)定度。在實際應(yīng)用中，問接調(diào)頻是一

6、種應(yīng)用較為廣泛的方式。(1)變?nèi)荻O管移相的單回路的移相電路將載波振蕩信號電壓通過一個受調(diào)制信號電壓控制的相移網(wǎng)絡(luò)，即可以實現(xiàn)調(diào)相。可控相移網(wǎng)絡(luò)有多種實現(xiàn)電路。其中，應(yīng)用最廣的是變?nèi)荻O管調(diào)相電路。下圖為單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路和調(diào)相電路的相頻特性等幅的頻率恒定的載波信號通過諧振頻率受調(diào)制信號調(diào)變的諧振回路，其輸出電壓將是一個相位受調(diào)制信號控制的調(diào)相波。在實際應(yīng)用中.通常需要較大的調(diào)相指數(shù)，為了增大它，可以采用多級單回路構(gòu)成的變?nèi)荻O管調(diào)相電路。（2）三級單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路原理圖如下：4703PIPIP3P上圖是一個三級單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路。每一個回路均有一個變?nèi)荻O管以實現(xiàn)調(diào)相。三個變?nèi)荻O管的電容量變化均受同一調(diào)制信號控制。為了保證三個回路產(chǎn)生相等的相移，每個回路的Q值都可用可變電阻（22k）調(diào)節(jié)。級間采用小電容（1PF）作為耦合電容，