調(diào)頻原理及電路

1、教學(xué)內(nèi)容：一、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 由調(diào)頻信號(hào)的頻譜分析可知，調(diào)制后的，要產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)就必須利用非線性調(diào)頻信號(hào)中包含許多新的頻率分量，因此元器件進(jìn)行頻率變換。 產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)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(hào)直接控制載波的瞬時(shí)頻率，產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。間接調(diào)頻則是先將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，獲得調(diào)頻信號(hào)。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(hào)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(hào)變化規(guī)律。 （1）改變振蕩回路的元件參數(shù)實(shí)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

2、有PIN二極管和場(chǎng)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(huì)與可控參數(shù)元件的數(shù)值有關(guān)，用調(diào)制信號(hào)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(jì)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(shí)，變?nèi)荻艹尸F(xiàn)一個(gè)較大的結(jié)電容。這個(gè)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

3、會(huì)明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達(dá)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(gè)組成部分，加在變?nèi)荻O管上的反向電壓u = VCCVB+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(hào)變化，回路總電容也隨調(diào)制信號(hào)變化，故振蕩頻率也將隨調(diào)制信號(hào)而變化。只要適當(dāng)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(hào)近似成線性關(guān)系，從而實(shí)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(dāng)變?nèi)荻O管的結(jié)電容作為回路總電容時(shí)，實(shí)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=2。在相對(duì)頻偏較小的情

4、況下，對(duì)變?nèi)荻O管值的要求并不嚴(yán)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(duì)頻偏比較大的調(diào)頻信號(hào)。這時(shí)由于m值較大，當(dāng)時(shí)就會(huì)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。（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(gè)等效的變?nèi)荻O管， 隨調(diào)制電壓U(t)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C1和CC的大小有關(guān)。因?yàn)樽內(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。(4)變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的優(yōu)點(diǎn)電路簡單，工作頻率高，易于獲得較大的頻偏，而且在頻

5、偏較小的情況下，非線性失真可以很小。因?yàn)樽內(nèi)荻O管是電壓控制器件，所需調(diào)制信號(hào)的功率很小。這種電路的缺點(diǎn)是偏置電壓漂移，溫度變化等會(huì)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(shí)，非線性失真較大。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。三、間接調(diào)頻-由調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻實(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；第二類是向量合成的移相電路；第三類是脈沖調(diào)相電路。 因?yàn)檎{(diào)相電路輸入的載波振蕩信號(hào)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(shí)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

6、。在實(shí)際應(yīng)用中，間接調(diào)頻是一種應(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(hào)電壓通過一個(gè)受調(diào)制信號(hào)電壓控制的相移網(wǎng)絡(luò)，即可以實(shí)現(xiàn)調(diào)相?？煽叵嘁凭W(wǎng)絡(luò)有多種實(shí)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(hào)通過諧振頻率受調(diào)制信號(hào)調(diào)變的諧振回路，其輸出電壓將是一個(gè)相位受調(diào)制信號(hào)控制的調(diào)相波。在實(shí)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(jí)單回路構(gòu)成的變?nèi)荻O管調(diào)相電路。（2）三級(jí)單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路原理圖如下：上圖是一個(gè)三級(jí)單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電路。每一個(gè)回路均有一個(gè)變?nèi)荻O管以實(shí)現(xiàn)調(diào)相。三個(gè)變?nèi)荻O管的電容量變化均受同一調(diào)制信號(hào)控制。為了保證三個(gè)回路產(chǎn)生相等的相移，每個(gè)回路的Q值都可用可變電阻(22k)