電子線路（第2版）（含光盤）第13章

第13章調頻與鑒頻13.1調頻波的基本性質13.2變容管調頻電路13.3調頻波的解調—鑒頻13.4自動頻率控制（AFC）13.1調頻波的基本性質13.1.1調頻波的數學表達式、頻偏、波形和頻譜調頻波是一種載波信號的瞬時頻率隨調制信號線性變化的高頻載波。設未調波uc(t)的表達式為uc(t)=Ucmcos

(t)=Ucmcos(ct+0)調制信號為單一頻率余弦波u(t)=Umcost，根據調頻波的定義，調頻時，載頻c應為瞬時頻率(t),(t)隨調制信號u(t)作線性變化，即瞬時頻率為(t)=c+kfu(t)=c+(t)c為未調頻時的載波頻率，即調頻時的中心頻率；kf是一個與調頻電路有關的比例常數；(t)=kfu(t)是瞬時頻率相對于中心頻率的偏移，稱為瞬時頻率偏移，簡稱頻偏調頻波是一個等幅的疏密波，其瞬時頻率的變化（頻偏(t)）反映了調制信號的變化規(guī)律。=Ucmcos(ct+mfsint)上式中：稱為調頻波的調頻指數，它以rad（弧度）為單位，表示了調頻波的最大相位偏移；為調制信號頻率。調頻指數與調制信號的振幅Um成正比，與調制信號頻率成反比，它反映了調制的深淺程度。調頻波波形調頻波的頻譜

uFM(t)=Ucmcos(ct+mfsint)=Ucmcosctcos(mfsint)Ucmsinctsin(mfsint)

調頻波頻譜（單頻調頻）調頻波的頻帶寬度（帶寬），可以用以下分式進行估算。fbW=2(mf+1)F

式中，由于，所以fbW=2(fm+F)也就是說，調頻波的頻帶寬度大約等于頻偏fm與調制頻率F之和的兩倍。也就是說，調頻波的頻帶寬度大約等于頻偏fm與調制頻率F之和的兩倍。13.1.2調頻制與調幅制的比較調頻制和調幅制相比，具有下述特點：（1）調頻制抗干擾能力強。（2）調頻發(fā)射機的功率放大管利用率高。（3）調頻制信號傳輸的保真度高。（4）調頻制是必須工作在超短波以上的波段。（5）調頻接收機比調幅接收機的設備復雜。13.2變容管調頻電路13.2.1直接調頻與間接調頻間接調頻法是將調制信號積分后，再對載波進行調相，結果得到調頻波。這種方法是由調相變調頻，直接調頻是用調制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調制信號的變化規(guī)律，以產生調頻波。于用LC正弦波振蕩器作為被控振蕩器的直接調頻電路，由于其振蕩頻率主要取決于振蕩回路的電感量和電容量，因此，只要在振蕩回路中接入可變電抗器件（可以是可變電感，也可以是可變電容）并使該電抗器件受調制信號控制，就可以產生振蕩頻率隨調制信號變化的調頻波。13.2.2變容二極管直接調頻電路變容二極管直接調頻電路uD(t)=Vo+u(t)u(t)=Umcost

uD(t)=Vo+Umcost13.3調頻波的解調—鑒頻從調頻信號中取出原調制信號的過程，稱為鑒頻。信息包含在它的頻率變化之中。鑒頻器的輸出信號必須與輸入調頻波的瞬時頻率變化成線性關系。13.3.1鑒頻的方法第一種方法是鑒頻方法稱為斜率鑒頻。斜率鑒頻器的方框圖第二種鑒頻方法稱為相位鑒頻。第三種鑒頻器稱為脈沖計數式鑒頻器13.3.2對鑒頻的主要性能要求（1）鑒頻靈敏度（又稱鑒頻跨導）高,顯然，S曲線越陡直，鑒頻靈敏度就越高。（2）線性范圍（頻率寬度）寬。（3）非線性失真盡可能減小。13.3.3集成鑒頻電路集成電路中采用的斜率鑒頻器

13.4自動頻率控制（AFC）AFC電路又稱自動頻率微調電路。它也是一種反饋控制電路，其作用是使振蕩器頻率自動調整到預期的標準頻率附近。13.4.1AFC的工作原理AFC的原理方框圖圖中標準頻率源可采用石英晶體振蕩器。壓控振蕩器是一個產生所需頻率信號的被穩(wěn)定的振蕩器，其振蕩頻率受控于控制信號，其電路實際上為直接調頻電路，不過輸出頻率不是受控于調制電壓，而是由頻率比較器輸出的控制電壓來控制。頻率比較器將由標準頻率源產生的振蕩頻率fi與壓控振蕩器的振蕩頻率相比較，輸出與這兩個頻率之差（fsfi）成正比例的電壓uD，稱為誤差電壓。此誤差電壓作為控制電壓控制壓控振蕩器，使其振蕩頻率fs接近于fi。13.4.2AFC的應用1.采用AFC的調頻發(fā)射機調頻發(fā)射機中AFC電路方框圖2.采用AFC的調頻接收機用AFC系統(tǒng)的調頻接收機方框圖（1）調頻波是一種瞬時頻率和瞬時相位隨調制信號變化的信號，通過分析調頻信號的性質使讀者建立調頻信號的概念。調頻制是一種性能良好的調制方式。與調幅制相比，調頻制具有抗干擾能力強、信號傳輸的保真度高、發(fā)射機的功放管利用率高等優(yōu)點。其缺點是：傳輸距離短、覆蓋范圍小。（2）實現調頻的方法有直接調頻法和間接調頻法兩種。前者具有頻偏大、調制靈敏度高等優(yōu)點，但其中心頻率穩(wěn)定度較差，若要提高其中心頻率穩(wěn)定度則需要用AFC電路，會使電路復雜化。后者中心頻率較穩(wěn)定，但頻偏較小。

本章小結（3）實現鑒頻的方法很多。無論哪一種鑒頻電路，都要求線性鑒頻范圍不小于調頻波最大頻偏的兩倍，以保證鑒頻器的非線性失真盡可能小。（4）AFC電路可以穩(wěn)定頻率，因此在電子設備中應用較廣。12.1變頻器概述變頻就是將高頻已調波經過頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調波。

12.1.1變頻器的作用在變頻過程中，信號的頻譜結構和調制類型保持不變，改變的只是信號的載頻。因此，變頻器也是頻譜變換電路（或頻譜搬移電路）。為了實現變頻，變頻器應包括產生高頻等幅波ul的本機（或本地）振蕩器，ul稱為本振信號，其頻率用fl表示。12.1.2變頻器的工作原理變頻器它由非線性器件、本地振蕩器和帶通濾波器組成帶通濾波器則用來從各種頻率成分中提取出中頻信號。本地振蕩器產生本振信號ul(t)；非線性器件將輸入的高頻信號us(t)與本振信號ul(t)進行混頻，產生新的頻率通常非線性器件與帶通濾波器合在一起稱為混頻器，而本振信號由另一電路產生。如果混頻器和本地振蕩器共用一個器件，即非線性元件既產生本振信號，又起頻率變換作用，則稱之為變頻器。12.2混頻電路12.2.1實現混頻的基本方法1.二極管混頻二極管混頻電路

設加在二極管上的兩個信號分別是載波頻率為fc的調幅波us(t)和頻率為fl的本振信號ul(t)。經過二極管的非線性作用，二極管中電流的頻率成分包括fk=|±pfl±qfs|。若使諧振回路調諧在p=q=1的差頻分量上，則變頻器輸出電壓uO(t)的載波頻率為fg=flfc。2.三極管混頻三極管混頻電路

三極管混頻是利用集電極電流ic與ube之間的非線性關系進行的輸入信號、本振信號及基極偏壓VBB疊加后加在三極管發(fā)射結上，利用發(fā)射結的非線性，從而產生許多頻率分量。這些組合頻率電流分量經過三極管放大，接在集電極回路中的LC諧振回路上。諧振回路諧振在中頻fg上，完成取出集電極電流中的有用中頻分量的任務1．直耦放大器的一個嚴重的問題是零點漂移。差動放大器是解決零點漂移問題的有效方法。差動放大器既能放大直流信號，又能放大交流信號。它對差模信號有很強的放大能力，對共模信號有很強的抑制能力。因此，運算放大器都使用差動放大器作為輸入級。2．電流源電路是構成運放的基本單元電路，其特點是直流電阻小，而交流電阻很大。電流源電路既可以為電路