第八章角度調(diào)制電路

第八章角度調(diào)制電路第一頁(yè)，共63頁(yè)。教學(xué)要求掌握調(diào)角信號(hào)的定義、表示式、波形、頻譜等基本特征。掌握典型的角度調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點(diǎn)。了解數(shù)字角度調(diào)制的典型調(diào)制方式及其實(shí)現(xiàn)方法。第二頁(yè)，共63頁(yè)。任意正弦波信號(hào)：uo(t)=Uomcos(ωc

t+φo)=Uomcos(φ(t))如果利用調(diào)制信號(hào)uΩ(t)=UΩcosΩt去控制三個(gè)參量中的某個(gè)，產(chǎn)生調(diào)制的作用:AM:FM:PM:角度調(diào)制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。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。8.1概述

φ(t)=ωc

t+φo

為總相角

Uom為振幅

ωc為角頻率

φo為初始相角其中：第三頁(yè)，共63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)——檢相(phasedetection)AMωωωωωωωωfff第四頁(yè)，共63頁(yè)。1.調(diào)角電路定義及分類定義：模擬頻率調(diào)制和相位調(diào)制合稱為模擬角度調(diào)制(簡(jiǎn)稱調(diào)角)。高頻振蕩振幅不變，其角度隨著調(diào)制信號(hào)uΩ(t)以一定關(guān)系變化。頻率調(diào)制：高頻振蕩的振幅保持不變，瞬時(shí)角頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化FM分類：相位調(diào)制：高頻振蕩的振幅保持不變，瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)成線性變化PM第五頁(yè)，共63頁(yè)。注意：（1）因?yàn)橄辔皇穷l率的積分，故頻率的變化必將引起相位的變化，反之亦然。所以調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)在時(shí)域特性、頻譜寬度、調(diào)制與解調(diào)的原理、實(shí)現(xiàn)方法等方面都有密切的聯(lián)系。（2）模擬角度調(diào)制與解調(diào)屬于非線性頻率變換，比屬于線性頻率變換的模擬振幅調(diào)制與解調(diào)在原理和電路實(shí)現(xiàn)上都要困難一些。（3）由于角度調(diào)制信號(hào)在抗干擾方面比振幅調(diào)制信號(hào)要好得多，因此雖然要占用更多的帶寬，但仍得到了廣泛的應(yīng)用。（4）在模擬通信方面,調(diào)頻制比調(diào)相制更加優(yōu)越，故大都采用調(diào)頻制。所以本章以模擬調(diào)頻電路為主題，但由于調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的內(nèi)在聯(lián)系，調(diào)頻可以用調(diào)相電路間接實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)際上也介紹了一些調(diào)相電路。第六頁(yè)，共63頁(yè)。

調(diào)制信號(hào)：（1）調(diào)頻FM：由于已調(diào)波頻率隨調(diào)制信號(hào)線形變化，則有：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

.③,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.④最大頻偏另外，由瞬時(shí)頻率與所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)相位的關(guān)系，若設(shè)

則有：

⑤：瞬時(shí)相位偏移，

設(shè)：載波：2.調(diào)角信號(hào)的分析與特點(diǎn)第七頁(yè)，共63頁(yè)。⑥最大相位偏移：令mf=△m，稱為FM波的調(diào)頻指數(shù)，則調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

所以有：

注意：與AM波不同，m

f一般可大于1，且mf

越大，抗干擾性能越好，但頻帶越寬。對(duì)單一頻率調(diào)制的FM波，由于：

第八頁(yè)，共63頁(yè)。已調(diào)波的相位隨調(diào)制信號(hào)線形變化，有：①ω0t：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。(2)調(diào)相（PM）④最大相位偏移：

（調(diào)相指數(shù)）另外，由瞬時(shí)相位與所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率之間的關(guān)系，可得：

⑤

；PM波瞬時(shí)頻偏。⑥最大頻偏:

PM波的表達(dá)式為：

對(duì)于單一頻率調(diào)制信號(hào)

的PM波：

第九頁(yè)，共63頁(yè)。載波：調(diào)制信號(hào)：

FM波PM波

(a)瞬時(shí)頻率：

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

(c)最大頻偏：(d)最大相位：

(e)表達(dá)式:

第十頁(yè)，共63頁(yè)。討論：(a)一般調(diào)角信號(hào)的表達(dá)式：mpΔωmΔωmΩmfΩ(b)FM波：

(c)PM波：

調(diào)頻波的波形第十一頁(yè)，共63頁(yè)。第十二頁(yè)，共63頁(yè)。調(diào)頻與調(diào)相信號(hào)的相同點(diǎn)：

?二者都是等幅信號(hào)。?二者的頻率和相位都隨調(diào)制信號(hào)而變化，均產(chǎn)生頻偏與相偏，成為疏密波形。正頻偏最大處，即瞬時(shí)頻率最高處，波形最密；負(fù)頻偏最大處，即瞬時(shí)頻率最低處，波形最疏。調(diào)頻與調(diào)相信號(hào)的區(qū)別:?二者的頻率和相位隨調(diào)制信號(hào)變化的規(guī)律不一樣,但由于頻率與相位是微積分關(guān)系,故二者是有密切聯(lián)系的。eg:

對(duì)于調(diào)頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，調(diào)制信號(hào)電平最高處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻偏最大，波形最密；對(duì)于調(diào)相信號(hào)來(lái)說(shuō)，調(diào)制信號(hào)電平變化率（斜率）最大處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻偏最大，波形最密。?從表7-1中可以看出，調(diào)頻指數(shù)Mf與調(diào)制頻率有關(guān),最大頻偏與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)，而調(diào)相信號(hào)的最大頻偏與調(diào)制頻率有關(guān)，調(diào)相指數(shù)Mp與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。?從理論上講，調(diào)頻信號(hào)的最大角頻偏Δωm＜ωc，由于載頻ωc很高，故Δωm可以很大，即調(diào)制范圍很大。由于相位以2π為周期，因此調(diào)相信號(hào)的最大相偏(調(diào)相指數(shù))Mp＜π，故調(diào)制范圍很小。第十三頁(yè)，共63頁(yè)。單頻調(diào)頻信號(hào)與單頻調(diào)相信號(hào)參數(shù)比較

第十四頁(yè)，共63頁(yè)。例：已知某調(diào)頻電路要求最大頻偏fm=75kHz，電路輸出載波信號(hào)電壓uc(t)=5cos2108tV，調(diào)制信號(hào)u(t)=3cos2103t+2cos(2500t)V，試寫(xiě)出調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式u(t)第十五頁(yè)，共63頁(yè)。若用m代替mf或mp

，把FM和PM信號(hào)用統(tǒng)一的調(diào)角信號(hào)來(lái)表示，且令φ0=0，則單位頻率調(diào)制的調(diào)角信號(hào)可表示為：展開(kāi)成以下級(jí)數(shù)：3.調(diào)角信號(hào)的頻譜與帶寬式中：Jn(m)稱為第一類Besselfunction，當(dāng)m，n一定時(shí)，Jn(m)為定系數(shù)，其值可以由曲線和函數(shù)表查出。第十六頁(yè)，共63頁(yè)。性質(zhì)2：當(dāng)m很小時(shí)，有

性質(zhì)3：對(duì)任意m，各階貝塞爾函數(shù)的平方和恒等1，即

性質(zhì)4：Jn(m)變化的總趨勢(shì)是隨n的增大而下降，且當(dāng)n高到一定值時(shí)，Jn(m)很小。第一類Bessel函數(shù)具有以下四個(gè)性質(zhì)：性質(zhì)1：

即有:利用三角函數(shù)積化和差公式：第十七頁(yè)，共63頁(yè)。So上式可表示為：FM/PM信號(hào)的頻譜由載頻0和無(wú)限對(duì)上下邊頻分量0n組成。ω0分量：

其大小決定于m：調(diào)制指數(shù)

上、下邊頻分量ω0±nΩ：與m和n的大小有關(guān)。ωo-ΩΩΩωFM/PM的頻譜ωo+Ωωoωo+2Ωωo+3Ωωo+4Ωωo-2Ωωo-3Ωωo-4ΩΩωoω調(diào)制信號(hào)uΩ載波uo一般有

:由第一類Besselfunction的性質(zhì)1：

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為奇數(shù)時(shí)，上下邊頻分量符號(hào)相反。

由性質(zhì)3,Jn(m)的平方恒等于1，可知調(diào)制前的總功率調(diào)制后的總功率也說(shuō)明調(diào)頻波是等幅波，所以它的總功率為常數(shù)，不隨調(diào)制指數(shù)變化而變化。第十八頁(yè)，共63頁(yè)。凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的10%—15%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

Ω

或BFM=2nmaxF，其中(2)常用的工程準(zhǔn)則：

由Besselfunction，當(dāng)n>m+1時(shí)，Jn(m)恒小于0.1，因此BFM=2(mf+1)F?調(diào)頻信號(hào)的帶寬

mf0.10.30.51.02.05.0102030nmax122348142535第十九頁(yè)，共63頁(yè)。對(duì)有限頻帶的調(diào)制信號(hào)，即F=

F

max—F

min，

在調(diào)相時(shí)，若調(diào)制頻率升高，mp不變，BPM應(yīng)考慮的邊頻對(duì)數(shù)不變，但分量間隔增大，使得調(diào)相波的帶寬增加；在調(diào)頻時(shí)，若調(diào)制頻率升高，

mf減少，所考慮的邊頻對(duì)數(shù)減少，盡管分量間隔增大，但考慮的邊數(shù)減少，結(jié)果BFM變化很小，有時(shí)把調(diào)頻制叫做恒定帶寬調(diào)制。調(diào)角信號(hào)的頻帶為：第二十頁(yè)，共63頁(yè)。例2在調(diào)頻廣播系統(tǒng)中，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，fmax=75kHz，若調(diào)制信號(hào)F為50~15kHz，試計(jì)算頻譜寬度。若對(duì)于調(diào)相指數(shù)mp=5的調(diào)相波，上述信號(hào)的帶寬又是多少？第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。例3：調(diào)頻波的幅度是1V,頻譜結(jié)構(gòu)示于下圖。求調(diào)頻波的最大頻偏fm，調(diào)制信號(hào)是：0.260.490.490.310.310.340.340.130.13(MHZ)0.1求調(diào)頻波表示達(dá)式中的第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。(1)線性的調(diào)制特性調(diào)頻波的角頻偏與輸入信號(hào)要成正比，為線性關(guān)系。4.調(diào)頻電路的主要性能指標(biāo)(2)中心頻率穩(wěn)定度未調(diào)制的載波頻率應(yīng)具有一定的頻率穩(wěn)定度。

(3)最大頻偏

(4)調(diào)制靈敏度高具有較高的調(diào)制靈活度，即單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的頻偏要大第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方式一般有兩種:直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。5.調(diào)頻方法概述A直接調(diào)頻根據(jù)調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化這一基本特性，可以將調(diào)制信號(hào)作為壓控振蕩器的控制電壓，使其產(chǎn)生的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)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(shí)現(xiàn)調(diào)頻的最直接方法，故稱為直接調(diào)頻。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制器與振蕩器合二為一，在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得較大的頻偏。

缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度差，在許多場(chǎng)合需要對(duì)載頻采取穩(wěn)頻措施，或者對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻。第二十五頁(yè)，共63頁(yè)。由相位與頻率之間的關(guān)系：

在同一調(diào)制信號(hào)

的控制下，形成的FM波和PM波表達(dá)式為以上的過(guò)程為直接調(diào)頻或直接調(diào)相。

第二十六頁(yè)，共63頁(yè)。B.間接調(diào)頻若先對(duì)調(diào)制信號(hào)uΩ(t)進(jìn)行積分,得到u1(t)=∫t0uΩ(t)dt,然后將u1(t)作為調(diào)制信號(hào)對(duì)載頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)相，也可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。因此將調(diào)制信號(hào)積分后調(diào)相，是實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的另外一種方式，稱為間接調(diào)頻?；蛘哒f(shuō)，間接調(diào)頻是借用調(diào)相的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。①調(diào)制器與主振分開(kāi)，載波中心頻率穩(wěn)定度高。②獲得線性調(diào)頻以線性調(diào)相為基礎(chǔ)，但在線性調(diào)相時(shí)，要

求m<30°，因而線性調(diào)相范圍很窄，導(dǎo)致調(diào)頻波的最

大頻偏fm很小。③

fm小的缺點(diǎn)可以通過(guò)多級(jí)倍頻獲得符合要求的調(diào)頻頻

偏，然后通過(guò)混頻器變換頻率即可得到符合要求的調(diào)頻波

工作范圍。第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。把uΩ(t)先積分后，再經(jīng)過(guò)調(diào)相器，也可得到對(duì)uΩ(t)而言的調(diào)頻波，也稱為間接調(diào)頻。（indirectfrequencymodulation）把uΩ(t)先為微分后，再經(jīng)過(guò)調(diào)頻器，可得到間接調(diào)相。（indirectPhasemodulation）第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。C.調(diào)頻制與調(diào)相制分析

調(diào)頻制指?jìng)魉偷恼{(diào)角信號(hào)中,瞬時(shí)頻偏與調(diào)制電壓成正比；調(diào)相制是指?jìng)魉偷恼{(diào)角信號(hào)中,瞬時(shí)相偏與調(diào)制電壓成正比。雖然調(diào)頻信號(hào)可以由調(diào)相方式間接實(shí)現(xiàn),調(diào)相信號(hào)也可以由調(diào)頻方式間接實(shí)現(xiàn)，但是兩種調(diào)制體制的性能是不一樣的。第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。6.抗干擾能力分析抗干擾性是衡量調(diào)制體制性能的一個(gè)重要指標(biāo)。假定接收機(jī)解調(diào)器輸入的已調(diào)波信號(hào)信噪比相同,哪一種調(diào)制體制解調(diào)器輸出信噪比高，解調(diào)失真小，則說(shuō)明哪一種調(diào)制體制抗干擾性好。顯然：對(duì)調(diào)幅制的主要干擾是振幅噪聲，對(duì)調(diào)頻制與調(diào)相制的主要干擾是頻率噪聲和相位噪聲。

研究表明：在單頻干擾情況下,調(diào)幅制、調(diào)頻制與調(diào)相制對(duì)應(yīng)的已調(diào)波信號(hào)的電壓信噪比的比值大約等于各自調(diào)制指數(shù)ma、mf與mp的比值。即調(diào)制指數(shù)越大,對(duì)應(yīng)的已調(diào)波信號(hào)的電壓信噪比越大，抗干擾性越好。調(diào)幅制的ma≤1，故抗干擾性差。對(duì)于調(diào)頻制與調(diào)相制來(lái)說(shuō)，調(diào)制指數(shù)可以大于1，故抗干擾性可以比調(diào)幅制好。第三十頁(yè)，共63頁(yè)。當(dāng)然,這是用增加帶寬的代價(jià)來(lái)?yè)Q取的。由于調(diào)相制的mp＜π,而調(diào)頻制的mf可以做得很大,故調(diào)頻制的抗干擾性又可以比調(diào)相制好。顯然，mf<1的窄帶調(diào)頻的抗干擾性不如mf＞1的寬帶調(diào)頻。綜上：調(diào)角制的抗干擾性可以比調(diào)幅制好；調(diào)頻制在帶寬利用和抗干擾性方面又比調(diào)相制好,所以在模擬通信系統(tǒng)中廣泛采用調(diào)頻制而很少用調(diào)相制。第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。1.變?nèi)荻O管特性擴(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)。

利用狀態(tài)8.2變?nèi)荻O管工作原理PN結(jié)反偏時(shí)，結(jié)電容會(huì)隨外加反向偏壓而變化，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：Cj0：uR=0時(shí)的電容值（零偏置電容）uR

：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=1~5看出：Cj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。PN結(jié)具有電容效應(yīng)第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。設(shè)在變?nèi)荻O管上加一個(gè)靜態(tài)工作電壓Uo和一個(gè)單頻調(diào)制信號(hào)

，則結(jié)反偏電壓：

而結(jié)電容：

其中：

為：靜態(tài)工作點(diǎn)的結(jié)電容。

為：結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)。CjuRU0uRtCjtCjQ第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。8.3變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路LC正弦波振蕩器變?nèi)荻O管及其偏置電路變?nèi)荻O管是振蕩回路的一個(gè)組成部分。加在變?nèi)荻O管的反向電壓：式中:VQ：加在變?nèi)荻O管的直流偏置電壓；uΩ(t)：調(diào)制信號(hào)電壓。第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。結(jié)電容隨調(diào)制電壓變化關(guān)系變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj將在ur(t)的控制下隨時(shí)間變化。則振蕩器的振蕩頻率要隨uΩ(t)變化。只要電路參數(shù)選取合適，就可以實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。調(diào)制信號(hào)：反向電壓：第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。電路分析（1）在反向電壓ur(t)作用下，變?nèi)荻O管的電容值Cj

①變?nèi)荻O管的結(jié)電容表示式②載波狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容CjQ載波狀態(tài)時(shí)，，則③調(diào)制狀態(tài)時(shí)變?nèi)荻O管的結(jié)電容Cj為電容調(diào)制度。

第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。當(dāng)振蕩回路中的C1未接入，Cc較大時(shí)，即回路的總電容僅是變?nèi)荻O管的結(jié)電容，等效回路如圖所示。調(diào)變?nèi)荻O管上的高頻電壓很小，忽略其對(duì)變?nèi)荻O管電容量變化的影響。①瞬時(shí)振蕩頻率為式中：為時(shí)的載波頻率。（2）變?nèi)荻O管作為回路總電容實(shí)現(xiàn)調(diào)頻振蕩回路的等效電路第三十七頁(yè)，共63頁(yè)。②實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的條件結(jié)論：當(dāng)γ=2時(shí)，能實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。

③當(dāng)γ≠2時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么影響？通常，可以忽略三次方以上各項(xiàng)，則：由于可以在處展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，得第三十八頁(yè)，共63頁(yè)。結(jié)論：當(dāng)變?nèi)荻O管作為回路總電容時(shí)，γ≠2調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生中心頻率偏離和非線性失真，會(huì)產(chǎn)生如下影響：★調(diào)頻波的中心頻率會(huì)產(chǎn)生偏移。其偏移量為④當(dāng)調(diào)頻電路要求的相對(duì)頻偏較小時(shí)，m值很小，電路對(duì)γ的要求不嚴(yán)格。例如，調(diào)頻廣播fc=88~108MHz，要求最大頻偏Δfm=75KHz。很小，對(duì)應(yīng)中心頻率偏移量和非線性失真量很小。故對(duì)γ的要求不嚴(yán)格。顯然，當(dāng)調(diào)頻電路的相對(duì)頻偏較大時(shí)，對(duì)γ=2的要求就應(yīng)嚴(yán)格些。

★調(diào)頻波的最大頻偏★調(diào)頻波會(huì)產(chǎn)生非線性失真。其二次諧波失真最大頻偏第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。變?nèi)荻O管全部接入時(shí)（γ=2，Cj作為回路總電容）調(diào)頻電路的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)頻靈敏度高,②頻偏很大缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定度不好變?nèi)荻O管作為回路總電容實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時(shí)，由于變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨溫度、偏置電壓的不穩(wěn)會(huì)引起結(jié)電容變化。因此其中心頻率穩(wěn)定度差。第四十頁(yè)，共63頁(yè)。（3）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路變?nèi)荻O管部分接入的等效回路如圖所示?；芈房傠娙軨為相應(yīng)的調(diào)頻特性方程為：Cc與Cj是同數(shù)量級(jí)的小電容結(jié)論：變?nèi)荻O管部分接入使得頻率穩(wěn)定度更高，但最大頻偏要減小。Cj的變化對(duì)C的影響要小于變?nèi)荻O管全部接入時(shí)的影響，同時(shí)，Cj的變化造成的C的變化范圍也要小于全部接入的情況。第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。（1）8MHz變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩電路應(yīng)用舉例①變?nèi)荻O管的直流偏壓由R1，R2和電位器W組成分壓電路供給。②調(diào)制信號(hào)通過(guò)C3和高頻扼流圖ZL1加到變?nèi)荻O管上。加在變?nèi)荻O管上電壓為直流偏置電壓與調(diào)制信號(hào)電壓之和。第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。④電路為電容三端式振蕩電路，振蕩頻率為⑤電路中心頻率為8MHz，最大線性頻偏為±200kHz。其中第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。（2）某通信機(jī)中的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路③高頻扼流圈Lp1，Lp2對(duì)直流和調(diào)制信號(hào)短路，而對(duì)載頻開(kāi)路。因而：加在兩個(gè)變?nèi)荻O管上的反向電壓是相同的。①上圖所示是電容三端式振蕩電路，通過(guò)變?nèi)荻O管的電容變化實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。②本電路的特殊點(diǎn)是采用了兩個(gè)變?nèi)荻O管，并且同極性相對(duì)接的方式接入振蕩回路。由于回路中兩個(gè)二極管代替一個(gè)二極管，使得每個(gè)變?nèi)荻O管兩端的高頻電壓減小。這樣就減小了高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管總電容的影響。第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，工作頻率高，易于獲得大的頻偏。在頻偏小時(shí)，非線性失真很小。所需調(diào)制信號(hào)功率很小。②缺點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定度不高。頻偏較大時(shí)，非線性失真較大。第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。例：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的交流等效電路如圖所示，變?nèi)荻O管參數(shù)如下：CjQ=40pF,u(t)=2cos2103tV,=2，UD+VQ=10V,L1=15H,L2=10H,試求載波頻率fc以及最大瞬時(shí)頻率fmax，最小瞬時(shí)頻率fmin，最大頻偏fm和有效帶寬BCR第四十六頁(yè)，共63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)頻原理并聯(lián)型PierceOscillator，其振蕩頻率為：

式中：Cq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。C2ClCjJT8.4晶體振蕩器直接調(diào)頻電路

LqCqrqCoC1C2Cj第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。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再加上Cj的串聯(lián)，晶體的可調(diào)振蕩頻率更窄。

由于Cq與C0的比值一般為10-3~10-4量級(jí)，因此最大相對(duì)頻偏很難超過(guò)10-3。fqfp電容性電容性電感性fXeO第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。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)大頻偏的方法通常采用晶體支路中串接小電感；這種方法使得總的電抗曲線中呈現(xiàn)感性的工作頻率區(qū)域(fq~fp)加以擴(kuò)展(fs~fp)，但這種方法獲得的擴(kuò)展范圍有限，串聯(lián)的電感還會(huì)使得中心頻率的穩(wěn)定度有所下降?？傊w振蕩器直接調(diào)頻電路的主要缺點(diǎn)是相對(duì)頻偏非常小，但中心頻率穩(wěn)定度較高，一般可達(dá)10-5以上。但由于引入變?nèi)荻O管，頻率穩(wěn)定度相對(duì)不調(diào)頻的晶體振蕩器是所有下降的。2．晶體振蕩器直接調(diào)頻特點(diǎn)第四十九頁(yè)，共63頁(yè)。8.5調(diào)相電路實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制的方法有如下三種:

(1)可變移相法可變移相法就是利用調(diào)制信號(hào)控制移相網(wǎng)絡(luò)或諧振回路的電抗或電阻元件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)相。晶體振蕩器可控移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相波①將載波振蕩信號(hào)通過(guò)一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的相移網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)相。②可控相移網(wǎng)絡(luò)有多種實(shí)現(xiàn)電路，其中應(yīng)用最廣的是由變?nèi)荻O管組成的相移網(wǎng)絡(luò)，例如由電感L和變?nèi)荻O管組成的單調(diào)諧回路。Umcosctu(t)第五十頁(yè)，共63頁(yè)。③下圖所示是變?nèi)荻O管單調(diào)諧回路調(diào)相電路。其中可控相移網(wǎng)絡(luò)是由變?nèi)荻O管和電感L組成的單調(diào)諧回路，諧振頻率的控制是由調(diào)制信號(hào)uΩ(t)來(lái)實(shí)現(xiàn)。④頻率為ωc的載波信號(hào)通過(guò)諧振頻率受調(diào)制信號(hào)電壓控制的單調(diào)諧回路，只有在調(diào)諧回路的諧振頻率等于ωc時(shí)，不產(chǎn)生附加相移。通過(guò)不等于ωc的諧振頻率的回路都會(huì)產(chǎn)生附加相移。因此輸出信號(hào)的相移受調(diào)制信號(hào)控制。第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。①當(dāng)調(diào)制電壓uΩ(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ωc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。②當(dāng)uΩ(t)>0時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓加大，結(jié)電容減小，L與Cj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ωc的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)正的附加相移。③當(dāng)uΩ(t)<0時(shí)，變?nèi)荻O管反向電壓減小，結(jié)電容加大，L與Cj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)輸入為ωc的載頻信號(hào)，輸出電壓有一個(gè)負(fù)的附加相移。④附加相移在uΩ(t)的控制下變化，這樣輸出電壓的相位也隨uΩ(t)變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)相。調(diào)相過(guò)程諧振頻率變化產(chǎn)生附加相移12第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。R1R2R3R4C1C2C3C4CjL載波輸入高穩(wěn)定度振蕩器調(diào)相器積分器間接調(diào)頻電路分析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諧振回路相位特性為：調(diào)相波輸出載波輸入第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。Oωωcω幅頻特性Δπ/6-π/6當(dāng)Δ<π/6（或30o）時(shí)，tanΔ

≈Δ

可得:表明：?jiǎn)渭?jí)LC諧振回路在滿足Δ<π/6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。實(shí)現(xiàn)了線性調(diào)相。輸出電壓：u(t)=IcmZ(ωc)cos(ω