第7章角度調(diào)制電路

第7章角度調(diào)制電路第一頁(yè)，共114頁(yè)。高頻振蕩正弦波信號(hào)：

如果利用調(diào)制信號(hào)

去控制三個(gè)參量中的某個(gè)，可產(chǎn)生調(diào)制的作用:amphitudemodulationAM:frequencymodulationFM:phasemodulationPM:角度調(diào)制AM調(diào)制方式中AMDSB屬于頻譜線性搬移電路,調(diào)制信號(hào)寄生于已調(diào)信號(hào)的振幅變化中FMPM調(diào)制方式中：屬于頻譜的非線性搬移電路,已調(diào)波為等幅波,調(diào)制信息寄生于已調(diào)波的頻率和相位變化中

SSB第一節(jié)概述第二頁(yè)，共114頁(yè)。角度調(diào)制頻率調(diào)制FM:相位調(diào)制PM:一、角度調(diào)制的定義

頻率調(diào)制的定義是高頻振蕩信號(hào)的振幅不變，瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化。常用FM表示。相位調(diào)制的定義是高頻振蕩信號(hào)的振幅不變，瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化。常用PM表示。相位調(diào)制和頻率調(diào)制統(tǒng)稱為角度調(diào)制。第三頁(yè)，共114頁(yè)。二、角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)和用途相對(duì)振幅調(diào)制而言，抗干擾能力更強(qiáng)。因?yàn)槠溆杏眯畔陬l率中而不是振幅中。瞬時(shí)角頻率與瞬時(shí)相位關(guān)系：關(guān)系：第四頁(yè)，共114頁(yè)。

優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、較高的載波功率利用系數(shù)缺點(diǎn)：占有更寬的傳送頻帶。調(diào)頻主要應(yīng)用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測(cè)遙控等；調(diào)相主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控。調(diào)頻波的指標(biāo)主要有以下幾個(gè)：1)頻譜寬度2)寄生調(diào)幅3)抗干擾能力第五頁(yè)，共114頁(yè)。FM，PMω從已調(diào)波中檢取出原調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)(AM)振幅解調(diào)——檢波

(FM)頻率解調(diào)——鑒頻detection(frequencydiscrimination)(PM)相位解調(diào)——鑒相(phasedetection)AMωωωωωωωω第六頁(yè)，共114頁(yè)。一、調(diào)角波的數(shù)學(xué)表示式、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位：（一）調(diào)相波的表達(dá)式：由調(diào)相波的定義有：第二節(jié)調(diào)角波的基本性質(zhì)（調(diào)角信號(hào)的分析）

第七頁(yè)，共114頁(yè)。瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相位

調(diào)相波說(shuō)明：瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系調(diào)相時(shí)，振幅不變，即：Um=Ucm

PM波的表達(dá)式為：

其中：①：為載波的相位角。

②：調(diào)相靈敏度，

，單位調(diào)制信號(hào)振幅引起的相位偏移.③：瞬時(shí)相位偏移，即相對(duì)于

的偏移量。第八頁(yè)，共114頁(yè)。（二）調(diào)頻波的表達(dá)式：由調(diào)頻波的定義有：第九頁(yè)，共114頁(yè)。瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系瞬時(shí)角頻率

瞬時(shí)相位調(diào)頻波說(shuō)明：調(diào)頻時(shí)，振幅不變，即：Um=Ucm

其中：①:載波角頻率，F(xiàn)M波的中心頻率.②：調(diào)頻靈敏度，

單位調(diào)制信號(hào)振幅引起的頻率偏移

.,瞬時(shí)頻率偏移（簡(jiǎn)稱頻偏）,寄載了調(diào)制信息，表示瞬時(shí)頻率相對(duì)于載波頻率的偏移.調(diào)頻波的表達(dá)式第十頁(yè)，共114頁(yè)。二、調(diào)角波的基本性質(zhì)調(diào)頻波與調(diào)相波的比較：表7-1調(diào)頻波調(diào)相波數(shù)學(xué)表示式瞬時(shí)相位瞬時(shí)頻率最大相移最大頻移第十一頁(yè)，共114頁(yè)。（一）調(diào)制指數(shù)的定義：定義：調(diào)角波的最大相移稱為調(diào)制指數(shù)。調(diào)頻指數(shù)：調(diào)相指數(shù)：調(diào)頻指數(shù)：則調(diào)相指數(shù)：設(shè)調(diào)制信號(hào)為：（二）最大頻移與調(diào)制指數(shù)的關(guān)系：調(diào)相波的最大頻移：調(diào)頻波的最大頻移：故調(diào)角波的最大頻移：第十二頁(yè)，共114頁(yè)。（三）調(diào)頻波與調(diào)相波的表達(dá)式：調(diào)制信號(hào)為：設(shè)載波信號(hào)為：則調(diào)相波表達(dá)式：則調(diào)頻波表達(dá)式：第十三頁(yè)，共114頁(yè)。例：調(diào)制信號(hào)為設(shè)載波信號(hào)為寫出調(diào)相波和調(diào)頻波的表達(dá)式解：第十四頁(yè)，共114頁(yè)。（四）調(diào)頻波與調(diào)相波的波形：圖(a)為調(diào)制信號(hào),為三角波圖(b)為調(diào)頻波的瞬時(shí)頻移：圖(c)為調(diào)相波的瞬時(shí)頻移：圖(e)為調(diào)相波的波形：圖(d)為調(diào)頻波的波形：特點(diǎn)：瞬時(shí)頻移最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)波形最密，最小點(diǎn)對(duì)應(yīng)波形最稀。最大最密最小最稀第十五頁(yè)，共114頁(yè)。例：調(diào)制信號(hào)為設(shè)載波信號(hào)為畫出調(diào)相波和調(diào)頻波的波形ttttt第十六頁(yè)，共114頁(yè)。（五）討論mpΔωmΔωmΩmfΩ①FM波：②PM波：可以看出調(diào)相制的信號(hào)帶寬隨調(diào)制信號(hào)頻率的升高而增加，而調(diào)

頻波則不變，有時(shí)把調(diào)頻制叫做恒定帶寬調(diào)制。（2）調(diào)頻波的波形（1）一般調(diào)角信號(hào)的表達(dá)式：第十七頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻波是波形疏密變化的等幅波第十八頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻波調(diào)相波第十九頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系——總結(jié)

載波信號(hào)：1.調(diào)制指數(shù)(最大相移)調(diào)頻時(shí)調(diào)相時(shí)

2.最大頻率偏移——頻偏與調(diào)制信號(hào)振幅成正比，頻率成反比。與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)。與調(diào)制信號(hào)的幅度成正比，與其頻率無(wú)關(guān)FMPM與調(diào)制信號(hào)頻率成正比第二十頁(yè)，共114頁(yè)。3.FM與PM的共同點(diǎn)頻偏（即最大頻率偏移）m

與調(diào)制指數(shù)m之間都滿足：m=mfm=mFm：調(diào)制指數(shù)，是一個(gè)無(wú)因次量(沒(méi)有單位的物理量)第二十一頁(yè)，共114頁(yè)。如果設(shè)載波：

調(diào)制信號(hào)：

FM波

PM波(1)瞬時(shí)頻率：

調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較(2)瞬時(shí)相位：

(3)最大頻偏

(4)最大相位：

(5)表達(dá)式:

第二十二頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)相波和調(diào)頻波的頻譜相同，以調(diào)頻波為例：（一）調(diào)頻波的展開(kāi)式：三、調(diào)角信號(hào)的頻譜與帶寬

調(diào)制信號(hào)設(shè)載波信號(hào)利用三角公式：

則調(diào)頻波表示式：

式中：稱為第一類Besselfunction，當(dāng)m，n一定時(shí)，

為定系數(shù)，其值可以由曲線和函數(shù)表查出。所以：第二十三頁(yè)，共114頁(yè)。又利用三角函數(shù)積化和差公式：所以上式最終可表示為：

載波第一邊頻第二邊頻第三邊頻第四邊頻第二十四頁(yè)，共114頁(yè)。ωc-ΩΩΩωFM/PM的頻譜ωc+Ωωcωc+2Ωωc+3Ωωc+4Ωωc-2Ωωc-3Ωωc-4ΩFM/PM信號(hào)的頻譜由載頻

和無(wú)限對(duì)上，下邊頻分量

組成.

其中：

分量：

，其大小決定于m

:上,下邊頻分量

,與m和n的大小有關(guān)。Ωωcω調(diào)制信號(hào)uΩ載波uo2、由第一類Besselfunction的性質(zhì)：

所以有:各邊頻分量與載頻分量之間的頻率間距為nΩ，且當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，上下邊頻分量符號(hào)相同，而當(dāng)n=奇數(shù)時(shí)，上下邊頻分量符號(hào)相反。

（二）調(diào)頻波頻譜的特點(diǎn)：1、以載頻為中心，由無(wú)數(shù)對(duì)邊頻分量組成，它不是調(diào)制信號(hào)的簡(jiǎn)單搬移。3、各邊頻分量的振幅取決于Jn(mf)，而Jn(mf)與mf有關(guān)。第二十五頁(yè)，共114頁(yè)。（三）調(diào)角波的頻譜寬度：1，理論上，調(diào)角波的頻譜包含無(wú)數(shù)對(duì)邊頻，頻譜寬度為無(wú)限大。2，實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)mf一定時(shí),Jn(mf)隨著n的增大而減小.如圖7-1和表7-2所示.若忽略振幅小的邊頻分量,則帶寬為有限值。圖7―1第一類貝塞爾函數(shù)曲線

圖7-1可說(shuō)明：當(dāng)mf一定時(shí),雖然Jn(mf)是起伏的，但總體趨勢(shì)是J0(mf)>J1(mf)>J2(mf)>J3(mf)>….第二十六頁(yè)，共114頁(yè)。圖7-3第一類貝塞爾函數(shù)曲線mf相同時(shí)，隨著貝塞爾函數(shù)階數(shù)升高，其值變化不一定越小。這意味著，調(diào)頻波的頻譜幅度不是線性遞減的。第二十七頁(yè)，共114頁(yè)。表7-2有規(guī)律：當(dāng)n>m+1時(shí),當(dāng)Jn(mf)<0.1若忽略小于未調(diào)載波振幅的10%的邊頻分量，則帶寬為:第二十八頁(yè)，共114頁(yè)。凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的10%的邊頻分量可以忽略不計(jì)。

實(shí)際上可以把調(diào)角信號(hào)認(rèn)為是有限帶寬的信號(hào)，這取決于實(shí)際應(yīng)用中允許解調(diào)后信號(hào)的失真程度。

工程上有兩種不同的準(zhǔn)則：

(1)比較精確的準(zhǔn)則：FM信號(hào)的帶寬包括幅度大于未調(diào)載波振幅1%以上的邊頻分量，即如果在滿足上述條件下的最高邊頻的次數(shù)為n

max，則FM信號(hào)的帶寬為BFM=2nmax

或BFM=2nmaxF，n可以由下式確定利用B

e

s

s

e

lfunction可得近似公式:(2)常用的工程準(zhǔn)則：

由Besselfunction可得BFM=2(mf+1)F在實(shí)際應(yīng)用中也常區(qū)分為：3、調(diào)頻信號(hào)的帶寬

對(duì)有限頻帶的調(diào)制信號(hào)，即F=

F

minF

max，

調(diào)角信號(hào)的頻帶為：第二十九頁(yè)，共114頁(yè)。圖單頻調(diào)制時(shí)FM波的振幅譜(a)Ω為常數(shù);(b)Δωm為常數(shù)(a)是改變f而F不變;(b)是保持f不變而改變F第三十頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻波和調(diào)相波頻譜差別第三十一頁(yè)，共114頁(yè)。

調(diào)制信號(hào)頻率變化時(shí)，調(diào)頻波的頻譜寬度變化不大的原因是，在最大頻移一定的條件下，調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)與調(diào)制頻率F成反比，調(diào)制頻率越高，越小，而振幅小于10％的邊頻對(duì)數(shù)減少，故頻譜寬度變化不大。這是調(diào)頻波的一個(gè)重要特點(diǎn)。

調(diào)相波的頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)頻率F的增大而增大。調(diào)相波的頻帶寬度沒(méi)有得到充分利用。這是調(diào)相制的弱點(diǎn)，也是調(diào)相制在模擬通信系統(tǒng)中不能直接應(yīng)用的原因。但在數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而在模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻制得到了廣泛的應(yīng)用。第三十二頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)相波的頻譜調(diào)頻波的頻譜第三十三頁(yè)，共114頁(yè)。因?yàn)檎{(diào)頻波是一個(gè)等幅波，所以它的總功率為常數(shù)，不隨調(diào)制指數(shù)的變化而變化，并且等于未調(diào)載波的功率。調(diào)制后，已調(diào)波出現(xiàn)許多頻率分量，這個(gè)總功率就分配到各分量。隨mf的不同，各頻率分量之間功率分配的數(shù)值不同。調(diào)頻信號(hào)uFM(t)在電阻RL上消耗的平均功率為由于余弦項(xiàng)的正交性，總和的均方值等于各項(xiàng)均方值的總和根據(jù)貝塞爾函數(shù)，具有因此有四、調(diào)頻波的功率特性，第三十四頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻波和調(diào)相波的功率與載波功率相同根據(jù)第一類貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)，大括號(hào)內(nèi)各項(xiàng)之和恒等于1，即：因此有：(載波：)第三十五頁(yè)，共114頁(yè)。此結(jié)果表明，調(diào)頻波的平均功率與未調(diào)載波平均功率相等。當(dāng)mf由零增加時(shí)，已調(diào)制的載頻功率下降，而分散給其它邊頻分量。也就是說(shuō)調(diào)制的過(guò)程只是進(jìn)行功率的重新分配，而總功率不變。調(diào)頻器可以理解為一個(gè)功率分配器，它將載波功率分配給每個(gè)邊頻分量，而分配的原則與調(diào)頻指數(shù)mf有關(guān)。從Jn(mf)曲線可看出，適當(dāng)選擇mf值，可使任一特定頻率分量(包括載頻及任意邊頻)達(dá)到所要求的那樣小。例如mf=2.405時(shí)，J0(mf)=0，在這種情況下，所有功率都在邊頻中。第三十六頁(yè)，共114頁(yè)。第三十七頁(yè)，共114頁(yè)。已知音頻調(diào)制信號(hào)的最低頻率最高頻率若要求最大頻偏，求出相應(yīng)調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)

mfBW和帶寬內(nèi)各頻率分量的功率之和（假定調(diào)頻信號(hào)總功率為1W），畫出F=15kHz對(duì)應(yīng)的頻譜圖.解：調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)mf與調(diào)制頻率成反比，即

對(duì)于F＝20Hz，對(duì)于F＝15KHz，例題1第三十八頁(yè)，共114頁(yè)。因?yàn)镕=15kHz對(duì)應(yīng)的mf=3，從表中可查出由此可畫出對(duì)應(yīng)調(diào)頻信號(hào)帶寬內(nèi)的頻率圖，共9條譜線，如圖所示。因?yàn)檎{(diào)頻信號(hào)總功率為1W，故所以帶寬內(nèi)功率之和第三十九頁(yè)，共114頁(yè)。例題2：第四十頁(yè)，共114頁(yè)。問(wèn)：第四十一頁(yè)，共114頁(yè)。(3)當(dāng)調(diào)制信號(hào)為余弦波時(shí),該調(diào)角波為調(diào)頻波。(4)當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正弦波時(shí),該調(diào)角波為調(diào)相波。解:問(wèn)：第四十二頁(yè)，共114頁(yè)。解:問(wèn)：第四十三頁(yè)，共114頁(yè)。解:問(wèn)：第四十四頁(yè)，共114頁(yè)。解:問(wèn)：第四十五頁(yè)，共114頁(yè)。五、角度調(diào)制電路的功能調(diào)相電路功能的頻譜表示1、調(diào)相電路的功能①將輸入調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)通過(guò)電路變換成高頻調(diào)相波。②若輸入調(diào)制信號(hào)，且載波信號(hào)為時(shí)，其輸出調(diào)相波：③輸入輸出頻譜表示法第四十六頁(yè)，共114頁(yè)。②若輸入調(diào)制信號(hào)，且載波信號(hào)為時(shí)，其輸出調(diào)頻波：2、調(diào)頻電路的功能③輸入輸出頻譜表示法。①將輸入調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)通過(guò)電路變換成高頻調(diào)頻波。

調(diào)頻電路功能的頻譜表示調(diào)頻電路mf=1ccc±c±2調(diào)頻電路mf=2ccc±c±2c±3第四十七頁(yè)，共114頁(yè)。第三節(jié)調(diào)頻方法的概述調(diào)頻定義：瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化調(diào)頻要求：（1）具有線性的調(diào)制特性，即（2）調(diào)制靈敏度要高，即kf要大（3）載波的頻率穩(wěn)定度要高(4)最大頻偏與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)（5）無(wú)寄生調(diào)幅(載波的振幅要保持恒定，寄生調(diào)幅要小)第四十八頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)頻電路輸出信號(hào)的頻率偏移Δf與調(diào)制電壓u要線性調(diào)頻電路的性能指標(biāo)3、中心頻率(載波頻率)

(要穩(wěn)定)4、最大線性頻偏Δfm

(要大)

>1%大頻偏<1%小頻偏1、調(diào)制線性特性2、調(diào)制靈敏度：?jiǎn)挝徽{(diào)制電壓變化所產(chǎn)生的頻率偏移(要大)第四十九頁(yè)，共114頁(yè)。間接調(diào)頻：對(duì)調(diào)制信號(hào)先積分后調(diào)相，

fC較穩(wěn)定，但是頻偏小。調(diào)頻電路直接調(diào)頻：對(duì)振蕩器直接進(jìn)行頻率調(diào)制,可獲大頻偏，但fC不穩(wěn)定。直接調(diào)頻調(diào)頻方法:第五十頁(yè)，共114頁(yè)。一、直接調(diào)頻和調(diào)相原理直接調(diào)頻：調(diào)制信號(hào)直接控制載波振蕩器的頻率直接調(diào)相

第五十一頁(yè)，共114頁(yè)。正弦振蕩型直接調(diào)頻電路模型在實(shí)際應(yīng)用中，是用調(diào)制信號(hào)去控制決定振蕩器振蕩頻率的振蕩回路的可變電抗值，從而使載波振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性地變化。第五十二頁(yè)，共114頁(yè)。VCO的特點(diǎn)：瞬時(shí)頻率隨外加控制信號(hào)的變化而變化。

VCO式中：U為振蕩信號(hào)的振幅，

:當(dāng)

時(shí)的振蕩頻率，k

f為:VCO控制靈敏度。

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或回路電感L，并使振蕩頻率ω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)頻法中常采用壓控振蕩器（VoltageControlOscillator）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：變?nèi)荻O管

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：優(yōu)點(diǎn)：可獲得較大頻偏。缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定性差，常采用自動(dòng)頻率微調(diào)（automaticfrequencycontrol，AFC）電路來(lái)克服載頻偏移。通常有：，壓控振蕩器的輸出信號(hào)即為調(diào)頻信號(hào)。第五十三頁(yè)，共114頁(yè)。(2)把

先微分后再調(diào)頻，可以得間接調(diào)相（indirectPM）

(1)如果把

先積分后，再經(jīng)過(guò)調(diào)相器，也可得到對(duì)

而言的調(diào)頻波，也稱為間接調(diào)頻。（indirectfrequencymodulation）二、間接調(diào)頻和調(diào)相原理第五十四頁(yè)，共114頁(yè)。瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相位圖借助于調(diào)相器得到調(diào)頻波第五十五頁(yè)，共114頁(yè)。積分電路——RC電路其中第五十六頁(yè)，共114頁(yè)。第四節(jié)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻一、變?nèi)荻O管的特性(1)符號(hào)：或（VaractordiodedirectFM）第五十七頁(yè)，共114頁(yè)。（2）變?nèi)荻O管的特性擴(kuò)散電容(diffusioncapacitance)正向偏置，電容效應(yīng)比較小。

勢(shì)壘電容(barriercapacitance)反向偏置，勢(shì)壘區(qū)呈現(xiàn)的電容效應(yīng)。

所以為利用PN結(jié)的電容，PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài).PN結(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)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＝Y(jié)電容Cj與反偏電壓ur的關(guān)系：式中Cj0：

時(shí)的電容值（零偏置電容）反向偏置電壓，UD：PN結(jié)勢(shì)壘電位差。

γ

：結(jié)電容變化指數(shù)，通常γ=1/2—1/3，經(jīng)特殊工藝制成的超突變結(jié)電容γ

=1—5PN結(jié)具有電容效應(yīng)

第五十八頁(yè)，共114頁(yè)。

可以看出C

j與ur之間是非線性關(guān)系，即變?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，是較理想的高效率，低噪聲非線性電容。結(jié)電容Cj與反偏電壓ur的關(guān)系：urCjCj00注意：變?nèi)荻O管必須在反偏壓狀態(tài)工作變?nèi)莨艿腃j～ur曲線第五十九頁(yè)，共114頁(yè)。二、基本原理虛線左邊是互感耦合振蕩器。1.電路特點(diǎn)虛線右邊是變?nèi)荻O管和它的偏置電路。變?nèi)荻O管的電容值影響振蕩器的頻率。+-因?yàn)槎罅骶€圈ZL對(duì)直流和低頻電壓短路,所以：第六十頁(yè)，共114頁(yè)。Cc是變?nèi)莨芘cLlC1回路之間的耦合電容，同時(shí)起到隔直流的作用；Cφ為對(duì)直流電壓的旁路電容；

L2是高頻扼流圈，但讓調(diào)制信號(hào)通過(guò)。它的作用都是將振蕩回路和變?nèi)莨艿目刂齐娐犯綦x防止它們之間的相互影響。

因此，等效的振蕩回路可畫成右圖，主體是LC互感耦合正弦振蕩電路。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路振蕩回路的等效電路第六十一頁(yè)，共114頁(yè)。下圖中的振蕩器為電容三點(diǎn)式振蕩器。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，

圖中；C3為高頻偶合電容，C4為偶合隔直電容，LD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電路，Cj與振蕩器回路并聯(lián)，R1，R2為Cj的偏置電路，為Cj提供靜態(tài)直流偏壓

，而二極管的反偏電壓為：

+uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4VCCR2+uΩ-R1+VQ-第六十二頁(yè)，共114頁(yè)。2.調(diào)頻原理第六十三頁(yè)，共114頁(yè)。三、電路分析(一)變?nèi)荻O管的電容值Cj：變?nèi)荻O管結(jié)電容表達(dá)式：1,載波狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容CjQ在變?nèi)荻O管上加一個(gè)靜態(tài)工作電壓VQ和一個(gè)單頻調(diào)制信號(hào)

第六十四頁(yè)，共114頁(yè)。2,調(diào)制狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj為靜態(tài)工作點(diǎn)的結(jié)電容。

CjurVQurtCjtCjQ第六十五頁(yè)，共114頁(yè)。（二）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容當(dāng)C1沒(méi)接入,且Cc較大時(shí)，回路總電容僅僅是變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj時(shí)，振蕩回路的等效電路如下圖：1,瞬時(shí)振蕩頻率為2,實(shí)現(xiàn)線性調(diào)制的條件：此時(shí)最大頻偏第六十六頁(yè)，共114頁(yè)。當(dāng)m很小可忽略三次方以上的高次項(xiàng)，則瞬時(shí)頻率為：3,會(huì)產(chǎn)生什么影響：中心角頻率偏移項(xiàng)二次諧波失真項(xiàng)可見(jiàn)會(huì)導(dǎo)致如下影響：線性調(diào)頻所需項(xiàng)1)中心頻率會(huì)產(chǎn)生偏移，其偏移量為：2)調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生非線性失真,二次諧波失真最大偏移為第六十七頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)制特性線性調(diào)制此時(shí)調(diào)頻波獲得最大角頻偏中心頻率偏移基波分量?jī)纱沃C波分量小結(jié)第六十八頁(yè)，共114頁(yè)。最大角頻偏增大m會(huì)增加最大角頻偏,但也增加非線性失真和減小載頻穩(wěn)定度,所以,最大角頻偏受m的限制。

第六十九頁(yè)，共114頁(yè)。結(jié)論：1、相對(duì)頻偏較小的情況下，如廣播電視發(fā)射機(jī)中，m較小，二次諧波失真、中心頻偏也不大，對(duì)值的要求不嚴(yán)格；2、相對(duì)頻偏較大的情況下，如微波調(diào)頻多路通信系統(tǒng)中，m較大，2時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真和中心頻偏，應(yīng)采用＝2的變?nèi)荻O管。第七十頁(yè)，共114頁(yè)。（三）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路部分接入時(shí)振蕩回路的等效電路如下圖：變?nèi)荻O管作為總電容實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時(shí),由于溫度或偏置電壓的不穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致變?nèi)荻O管結(jié)電容發(fā)生變化,因此其中心頻率的穩(wěn)定度差.采用部分接入方式可改善此性能.將看成變?nèi)荻O管，不僅與有關(guān)，還與有關(guān)。第七十一頁(yè)，共114頁(yè)。振蕩頻率為將上式在工作點(diǎn)VQ處展開(kāi)，可得式中最大頻偏第七十二頁(yè)，共114頁(yè)。

它是全接入時(shí)Δfm的1/p。調(diào)頻靈敏度也下降為全接入時(shí)的1/p，這是因?yàn)榇藭r(shí)Cj比全接入時(shí)影響小，Δfm必然下降。C1愈大，C2愈小，即p加大，Cj對(duì)頻率的變化影響就愈小，故C1值要選取適當(dāng)，一般取C1=(10%～30%)Ｃ2。變?nèi)莨懿糠纸尤牖芈贩绞竭m用于要求頻偏較小的情況。而且由于Cj影響小，CjQ隨溫度及電源電壓變化的影響也小，有利于提高中心頻率的穩(wěn)定度。從上式的振蕩頻率展開(kāi)式可以看出，當(dāng)Cj部分接入時(shí)，其最大頻偏為第七十三頁(yè)，共114頁(yè)。例：第七十四頁(yè)，共114頁(yè)。第七十五頁(yè)，共114頁(yè)。第七十六頁(yè)，共114頁(yè)。舉例18MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路四、實(shí)際變?nèi)莨芏O調(diào)頻電路舉例

第七十七頁(yè)，共114頁(yè)。圖變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路舉例(a)實(shí)際電路;(b)等效電路舉例2下圖是某通信機(jī)中的變?nèi)莨苷{(diào)頻器的實(shí)際電路。高頻扼流圈高頻濾波電容改變變?nèi)莨芷眉罢{(diào)節(jié)電感L可使該電路的中心頻率在50～100MHz范圍內(nèi)變化第七十八頁(yè)，共114頁(yè)。將上圖(b)的振蕩回路簡(jiǎn)化為下右圖，這就是變?nèi)莨懿糠纸尤牖芈返那闆r。這樣，回路的總電容為圖部分接入的振蕩回路第七十九頁(yè)，共114頁(yè)。振蕩頻率為圖部分接入的振蕩回路第八十頁(yè)，共114頁(yè)。電路分析：（1）晶體管直流偏置（2）變?nèi)莨苤绷髌茫?）高頻交流通路圖旁路電容短路扼流圈開(kāi)路直流電源是交流地舉例3第八十一頁(yè)，共114頁(yè)?；芈房傠娙荩狠d頻：第八十二頁(yè)，共114頁(yè)。舉例490MHz直接調(diào)頻電路及其高頻通路第八十三頁(yè)，共114頁(yè)。（1）L1，C1、C2串聯(lián)，C3和反向串聯(lián)的兩個(gè)變?nèi)荻O管，三個(gè)支路并聯(lián)組成電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路。(2)直流偏置電壓-UQ同時(shí)加在兩個(gè)變?nèi)荻O管的正極，調(diào)制信號(hào)經(jīng)L4扼流圈加在二極管負(fù)極上，二個(gè)二極管的動(dòng)態(tài)偏置為：

（3）兩個(gè)變?nèi)荻O管串聯(lián)后的總電容

C'j與C3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，在相同的情況下，m值降低。

（4）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)電壓的影響，另外在高頻電壓的任一半周內(nèi)，一個(gè)變?nèi)莨芗纳娙菰龃?，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。

C1C2L1C3Cj1Cj2C1C3Cj1Cj2uΩR1R2LeReC2L1CbC4C5C6C7L2L3+-VT-UQECL4ud舉例5第八十四頁(yè)，共114頁(yè)。第四節(jié)石英晶體振蕩器直接調(diào)頻一，采用石英晶體振蕩器直接調(diào)頻的目的是要提高調(diào)頻振蕩的載波頻率穩(wěn)定度。二，晶體振蕩器直接調(diào)頻的主要形式晶體振蕩器采用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的形式有兩種，一是變?nèi)荻O管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相串聯(lián)，二是變?nèi)荻O管與并聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相并聯(lián)。第八十五頁(yè)，共114頁(yè)。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，可以采用直接對(duì)晶體振蕩器調(diào)頻的方法。

1）晶體振蕩器直接調(diào)頻原理右圖為并聯(lián)型PierceOscillator，其振蕩頻率為：

式中：Cg為晶體的動(dòng)態(tài)電容，C

o：晶體的靜態(tài)電容，

，f

q：晶體的串聯(lián)諧振頻率。在電路中，當(dāng)Cj變化時(shí)，CL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Cj受調(diào)制電壓 控制，則PierceOscillator就成為一個(gè)晶體調(diào)頻振蕩器。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)諧振頻率f

q與并聯(lián)諧振頻率fp之間，而f

q與f

p之間的頻率變化范圍只有量級(jí)，再加上Cj的串聯(lián)，晶體的可調(diào)振蕩頻率更窄。

C2ClCjJT例如載頻為40MHz的晶體調(diào)頻振蕩器，能獲得最大頻偏只有7.5kHz，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，但缺點(diǎn)是最大頻偏很小，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：晶體支路中串接小電感；

利用π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。

第八十六頁(yè)，共114頁(yè)。2）晶體調(diào)頻振蕩器的實(shí)際電路

對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻時(shí)，因?yàn)檎袷幓芈分幸肓俗內(nèi)荻O管，所以調(diào)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度相對(duì)于不調(diào)頻的晶體振蕩器是有所下降。下圖為晶體調(diào)頻振蕩器直接調(diào)頻電路，其中變?nèi)荻O管與晶體串聯(lián)聯(lián)接，C4、C5、C6、C7對(duì)高頻短路，ZL為高頻扼流圈。右圖為高頻等效短路，為典型的電容三點(diǎn)式振蕩電路。第八十七頁(yè)，共114頁(yè)。應(yīng)用舉例：調(diào)制信號(hào)

Pierce型振蕩器

調(diào)制信號(hào)放大

晶體振蕩器的變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路第八十八頁(yè)，共114頁(yè)。采用串接小電感來(lái)擴(kuò)大調(diào)頻的頻偏晶體調(diào)頻振蕩器的實(shí)際電路

C1C2CjLJT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管的反向偏壓由EC經(jīng)穩(wěn)壓管VDZ穩(wěn)壓后經(jīng)RZ2=2.4k和W1=47k電位器分壓后，經(jīng)R=10K電阻加至變?nèi)莨苷龢O。改變47K電位器W1的活動(dòng)端可以調(diào)整變?nèi)莨艿腢o從而改變Cj，把調(diào)頻器的中心頻率調(diào)至規(guī)定值。調(diào)制信號(hào)經(jīng)電位器W2加于變?nèi)莨躒D，改變4.7KΩ電位器W2的活動(dòng)頭，可以調(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。-Uo+C5uΩ(t)W1W2VDJTCLRb1Rb2C1C2ReC3ECRz2Rz1VDzRC4+-第八十九頁(yè)，共114頁(yè)。1.間接調(diào)頻法

高穩(wěn)定度載波振蕩器相位調(diào)制器積分電路多級(jí)倍頻和混頻器寬帶窄帶第六節(jié)間接調(diào)頻電路

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，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)。但在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相時(shí)，要求最大瞬時(shí)相位偏移

，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

很小，即：m

f<<1，這是間接調(diào)頻法的主要缺點(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。

第九十頁(yè)，共114頁(yè)。間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是調(diào)相器第三類是矢量合成法調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)相的方法通常有三類：一類是可變移相法調(diào)相第二類是可變時(shí)延法調(diào)相第九十一頁(yè)，共114頁(yè)。R1R2R3R4C1C2C3C4CjL載波輸入高穩(wěn)定度振蕩器調(diào)相器積分器一、可變移相調(diào)相電路

如果忽略二次方以上各項(xiàng)，可得回路的諧振頻率為：

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管調(diào)相電路。

CjLUQ=9V載波輸入調(diào)相波輸出回路的頻率偏移為：

在高Q值及諧振回路失諧不大的情況下，并聯(lián)LC諧振回路電壓和電流間的相位關(guān)系為：Oωωoω幅頻特性π/6-π/6當(dāng)

</6（或30o）時(shí)，tan≈可得:表明:單級(jí)LC諧振回路在滿足Δ

<

/6（30o）的條件下，回路輸出電壓的相移是與輸入調(diào)制電壓uΩ(t)成線性關(guān)系的。

如果將調(diào)制電壓uΩ(t)先積分后再加在變?nèi)荻O管上，則單級(jí)LC諧振回路輸出電壓的瞬時(shí)頻率ω(t)就與輸入調(diào)制電壓uΩ(t)成線性關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制電壓uΩ(t)的間接調(diào)頻。調(diào)相波輸出載波輸入高頻等效電路第九十二頁(yè)，共114頁(yè)。調(diào)相電路：頻率為的載波信號(hào)通過(guò)單調(diào)諧回路，只有在調(diào)諧回路的諧振頻率等于時(shí)，不產(chǎn)生附加相移，通過(guò)諧振頻率不等于的調(diào)諧回路都會(huì)產(chǎn)生附加相移。因?yàn)橹C振頻率受調(diào)制信號(hào)控制，所以輸出信號(hào)的相移也受調(diào)制信號(hào)控制。變?nèi)荻O管和電感L組成單調(diào)諧回路，構(gòu)成可控相移網(wǎng)絡(luò)相移特性曲線第九十三頁(yè)，共114頁(yè)。變?nèi)莨芤葡嚯娐罚河谜{(diào)制信號(hào)u(t)控制Cj變化，高頻載波fc以恒流源形式激勵(lì)并聯(lián)諧振回路對(duì)于高頻載波來(lái)說(shuō),三個(gè)0.001F的小電容短路；對(duì)于低頻調(diào)制信號(hào)來(lái)說(shuō),三個(gè)0.001F的小電容開(kāi)路,4.7F電容短路。調(diào)制信號(hào)輸入載波信號(hào)輸入調(diào)相波輸出7V第九十四頁(yè)，共114頁(yè)。③當(dāng)u(t)<0時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓減小，結(jié)電容加大，L與組成諧振回路的諧振頻率減小，其相頻特性如圖曲線③所示，對(duì)輸入c為的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)負(fù)的附加相移

。②當(dāng)u(t)>0時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓加大，結(jié)電容減小，L與組成諧振回路的諧振頻率增大。其相頻特性如圖曲線①所示。對(duì)輸入為c的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)正的附加相移

。①當(dāng)調(diào)制電壓u(t)=0時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓ur=VQ=9V。變?nèi)荻O管的結(jié)電容CjQ與L組成諧振頻率為c的諧振回路。其相頻特性如圖曲線②所示，對(duì)載頻輸入信號(hào)，其輸出電壓附加相移為零。④附加相移在u(t)的控制下變化，這樣輸出電壓的相位也隨變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)相。調(diào)相過(guò)程定性分析諧振頻率變化產(chǎn)生附加相移第九十五頁(yè)，共114頁(yè)。由上分析可知：變?nèi)荻O管相移網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)線性調(diào)相,但受回路相頻特性非線性的限制,除了選用＝2或者m為最小值外，還必須滿足mp≤