通信電子電路第六章 第1～4節(jié)

1、第第6 6章章 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) 6.1.1概述概述 正弦載波信號(hào)：正弦載波信號(hào)： 角度調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)改變載波的角度角度調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)改變載波的角度 0cos ( )cos()mmuUtUt0( ) tt dt( )dtdt角度調(diào)制分為調(diào)頻和調(diào)相角度調(diào)制分為調(diào)頻和調(diào)相用調(diào)制信號(hào)改變載波的相位稱為調(diào)相用調(diào)制信號(hào)改變載波的相位稱為調(diào)相-PM)(tu( )( )( )cfctK u tt ( )( )( )cPcttKu ttt調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)用調(diào)制信號(hào)改變載波的頻率稱為調(diào)頻用調(diào)制信號(hào)改變載波的頻率稱為調(diào)頻-FM FMFM、 PMPM共共同點(diǎn)：同點(diǎn)：振幅不變振幅不變6.2 6.2 調(diào)

2、角波的性質(zhì)調(diào)角波的性質(zhì)6.2.1 6.2.1 調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表示式調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表示式6.2.2 6.2.2 調(diào)相及其數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)相及其數(shù)學(xué)表達(dá)式6.2.3 6.2.3 調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系6.2.4 6.2.4 調(diào)角波的頻譜與有效頻帶寬度調(diào)角波的頻譜與有效頻帶寬度6.2.5 6.2.5 調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系調(diào)角信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系6.2.6 6.2.6 調(diào)角信號(hào)的功率調(diào)角信號(hào)的功率)(tu)()(tuKtfcdttuKtdttfc)()( )cos( )FMmcfutUtKu tdt6.2.1、調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表示式、調(diào)頻及其數(shù)學(xué)表示式 設(shè)調(diào)制信號(hào)：設(shè)調(diào)制信號(hào)： 調(diào)頻信號(hào)相角

3、調(diào)頻信號(hào)相角:調(diào)頻信號(hào)表示式：調(diào)頻信號(hào)表示式：調(diào)頻信號(hào)的頻率：調(diào)頻信號(hào)的頻率：調(diào)頻信號(hào)的頻率：調(diào)頻信號(hào)的頻率：( )( )( )cfctK u tt( )( )ftK u t頻率偏移：頻率偏移：最大頻率偏移：最大頻率偏移：max( )mfKu t設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)：設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)：調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率：調(diào)頻信號(hào)相位：調(diào)頻信號(hào)相位：tUKfccosmax( )sinsinsinfcccfK Utdttttttmt tUtumcos)(調(diào)頻信號(hào)表示式：調(diào)頻信號(hào)表示式：cos(sin)FMmcfuUtmt調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)：調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)：調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率調(diào)頻信

4、號(hào)的瞬時(shí)頻率：調(diào)頻信號(hào)的頻偏：調(diào)頻信號(hào)的頻偏：調(diào)頻信號(hào)的最大頻偏：調(diào)頻信號(hào)的最大頻偏：調(diào)頻信號(hào)最高頻率：調(diào)頻信號(hào)最高頻率：調(diào)頻信號(hào)最低頻率：調(diào)頻信號(hào)最低頻率：調(diào)頻信號(hào)頻率變化范圍調(diào)頻信號(hào)頻率變化范圍：tUKfccos( )cosftK UttUtumcos)(mcmaxmcminm2mfK U0cos()muUttUtumcos)( )coscftK Ut)sincos(tmtUufcmm 6.2.2調(diào)相及數(shù)學(xué)表示調(diào)相及數(shù)學(xué)表示設(shè)調(diào)制信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào):瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位: 瞬時(shí)相位偏瞬時(shí)相位偏:瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率:調(diào)相波表示式：調(diào)相波表示式：)(tu( )( )( )cPcttK u ttt )(t

5、uKP( )( )( )cPdtdu ttKdtdt( )cos ( )cos( )PMmmcPutUtUtK u t調(diào)相信號(hào)的頻率：調(diào)相信號(hào)的頻率：( )( )( )cpcdu ttKtdt( )( )pdu ttKdt頻率偏移：頻率偏移：最大頻率偏移：最大頻率偏移：max( )mpdu tKdt設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào) : : 瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位 : 瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率: : tUtucos)(tmttUKttPcPccoscos)()( )s incPtmt調(diào)相波表示式調(diào)相波表示式：cos(cos)PMmcPuUtmt設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào) : :

6、tUtucos)(表表6.1 調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位最大角頻率偏最大角頻率偏移移最大相位偏移最大相位偏移表示式表示式mfmmPm( )sincfttmtPmm U( )sinPcm UtttmfK Ucos(sin)mcfUtmtcos(cos)mcPUtmt( )coscftK Ut( )coscPttmt6.2.3、調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系、調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系maxfmK UUKmppUKmfff調(diào)頻時(shí)調(diào)制指數(shù)：調(diào)頻時(shí)調(diào)制指數(shù)：調(diào)相時(shí)調(diào)制指數(shù)：調(diào)相時(shí)調(diào)制指數(shù)：調(diào)頻最大頻偏：調(diào)頻最大頻偏：調(diào)相最大頻偏：調(diào)相最大頻偏：maxP

7、PmmK U調(diào)制指數(shù)最大頻偏與調(diào)制器信號(hào)的關(guān)系調(diào)制指數(shù)最大頻偏與調(diào)制器信號(hào)的關(guān)系調(diào)頻時(shí)調(diào)制指數(shù)，調(diào)頻時(shí)調(diào)制指數(shù)，與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與調(diào)制頻率成反比與調(diào)制頻率成反比調(diào)頻時(shí)最大頻偏，調(diào)頻時(shí)最大頻偏，與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，而與調(diào)制信號(hào)頻率無關(guān)。而與調(diào)制信號(hào)頻率無關(guān)。調(diào)相時(shí)調(diào)制指數(shù)，調(diào)相時(shí)調(diào)制指數(shù)，它與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，它與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，而與調(diào)制頻率無關(guān)。而與調(diào)制頻率無關(guān)。調(diào)相時(shí)的最大頻偏調(diào)相時(shí)的最大頻偏不僅與調(diào)制信號(hào)的振幅成比，不僅與調(diào)制信號(hào)的振幅成比，而且還和調(diào)制信號(hào)的角頻率成正比而且還和調(diào)制信號(hào)的角頻率成正比圖圖6-56-5 6

8、.2.4調(diào)角波的頻譜調(diào)角波的頻譜 ( )cos(sin)FMmcfutUt mt( )cos(cos)PMmcPutUtmt調(diào)頻信號(hào)：調(diào)頻信號(hào)： 調(diào)相信號(hào)：調(diào)相信號(hào)：二者無本質(zhì)差別二者無本質(zhì)差別 以調(diào)頻為例研究調(diào)角以調(diào)頻為例研究調(diào)角波的頻譜和頻帶寬度波的頻譜和頻帶寬度0112233( )cos(sin)coscos(sin)sinsinsin() cos() cos()() cos()() cos(2)() cos(2)() cos(3)() cos(3) FMmcfmcfcfmfcfcfcfcfcfcfcutUtmtUtmttmtUJmtJmtJmtJmtJmtJmtJmt 、與與 有關(guān)的常

9、數(shù)，分別稱為零階、一階、二階，見塞爾有關(guān)的常數(shù)，分別稱為零階、一階、二階，見塞爾函數(shù)函數(shù) )(0fmJ)(1fmJ)(2fmJfm_*調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)時(shí)調(diào)頻信號(hào)應(yīng)是周期信號(hào)調(diào)制信號(hào)為單音頻信號(hào)時(shí)調(diào)頻信號(hào)應(yīng)是周期信號(hào)圖圖6-6 6-6 貝塞爾函數(shù)曲線貝塞爾函數(shù)曲線結(jié)論：結(jié)論：一個(gè)調(diào)頻波除了有載波的角頻率一個(gè)調(diào)頻波除了有載波的角頻率 外，還有外，還有無窮多的邊頻分量相鄰邊頻間隔為無窮多的邊頻分量相鄰邊頻間隔為。每一邊頻分量振幅等于每一邊頻分量振幅等于 隨著隨著n n增增加，邊頻振幅強(qiáng)度減少加，邊頻振幅強(qiáng)度減少c)(fnmmJU6.2.56.2.5調(diào)角信號(hào)的頻帶寬度調(diào)角信號(hào)的頻帶寬度調(diào)角信號(hào)邊頻

10、分量無限多，理論上頻譜是無限寬的。調(diào)角信號(hào)邊頻分量無限多，理論上頻譜是無限寬的。信號(hào)能量絕大部分集中在載頻附近，高到一定次數(shù)的信號(hào)能量絕大部分集中在載頻附近，高到一定次數(shù)的邊頻分量的振幅小到可以忽略，工程上調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬邊頻分量的振幅小到可以忽略，工程上調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度是有限的度是有限的。 設(shè)調(diào)制指數(shù)為設(shè)調(diào)制指數(shù)為 ， 后，后， 急劇減少邊急劇減少邊頻分量趨于零。只需考慮頻分量趨于零。只需考慮 個(gè)邊頻。個(gè)邊頻。頻帶寬度頻帶寬度： 頻fm1fmn)(fnmJ1fmn2(1)fBm2(1)FfBmF 調(diào)角波的頻帶比調(diào)頻幅波要寬調(diào)角波的頻帶比調(diào)頻幅波要寬 Ffmfmaxmaxmax2()B ma

11、x2()FBFFmax考慮到：考慮到：2(1)fBm因?yàn)橐驗(yàn)椋簃axfF例：例： 調(diào)頻廣播中，傳輸信號(hào)的最高頻率調(diào)頻廣播中，傳輸信號(hào)的最高頻率Fmax為為15KHz，Mf=5,求最大頻率偏移和頻譜寬度求最大頻率偏移和頻譜寬度Bf。解：解： 最大頻率偏移：最大頻率偏移：m a x5 * 1 57 5ffmFK H z頻譜寬度頻譜寬度:m ax2 ()2 (7 51 5)1 8 0FBFFK H z6.2.6調(diào)角信號(hào)的頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系調(diào)角信號(hào)的頻譜與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系一、調(diào)頻信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)關(guān)系一、調(diào)頻信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)關(guān)系 保持保持調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 不變，增加不變，增加 增加，邊頻數(shù)增加，頻帶

12、加寬。增加，邊頻數(shù)增加，頻帶加寬。保持保持調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 不變，增加不變，增加 減小，考慮邊頻數(shù)減小，頻帶寬度基本不減小，考慮邊頻數(shù)減小，頻帶寬度基本不變變KUmfFmBf) 1(2fmUU調(diào)頻信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)關(guān)系調(diào)頻信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)關(guān)系: 調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)大小而調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)大小而改變，與調(diào)制信號(hào)關(guān)系不大改變，與調(diào)制信號(hào)關(guān)系不大。 例：保持調(diào)制信號(hào)強(qiáng)度例：保持調(diào)制信號(hào)強(qiáng)度 不變不變 當(dāng)當(dāng)F=2KHz mF=2KHz mf f=4=4， 考慮邊頻數(shù)為考慮邊頻數(shù)為5 5，當(dāng)當(dāng)F=4KHzF=4KHz， m mf f =2 =2，考慮邊頻數(shù)為考慮邊頻數(shù)為3 3 2(

13、1)20ffBmFKHzKHzFmBf24) 1(2U二、調(diào)相波與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系二、調(diào)相波與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系保持保持調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 不變，增加不變，增加 增加，增加，m mP P增加，考慮邊頻數(shù)增加，頻帶加寬增加，考慮邊頻數(shù)增加，頻帶加寬。2.2.保持保持調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 不變，增加不變，增加 增加，增加， m mP P不變，頻帶寬度增加不變，頻帶寬度增加調(diào)相信號(hào)頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)的大小和頻率改變調(diào)相信號(hào)頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)的大小和頻率改變 UUU調(diào)相波與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系調(diào)相波與調(diào)制信號(hào)的關(guān)系:調(diào)相信號(hào)頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)的大小和頻率改變調(diào)相信號(hào)頻帶寬度隨調(diào)制信號(hào)的大小和頻率改變例：例： F=2KH

14、z mF=2KHz mp p=2=2，考慮邊頻數(shù)為考慮邊頻數(shù)為3 3，當(dāng)當(dāng)F=4KHzF=4KHz， m mp p =2 =2，考慮邊頻數(shù)為考慮邊頻數(shù)為3 3KHzFmBp12) 1(2KHzFmBp24) 1(2 單音調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率可由式單音調(diào)制時(shí)，調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率可由式（6-216-21）求得，此處調(diào)制系數(shù)的下角標(biāo)略去，即）求得，此處調(diào)制系數(shù)的下角標(biāo)略去，即 利用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)，則調(diào)頻波和調(diào)相波的平利用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì)，則調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率為均功率為 可見，調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率與調(diào)制前的等可見，調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率與調(diào)制前的等幅載波功率相等。幅載波

15、功率相等。)(21202mJRUPLmav)(2)(2)(222221 mJmJmJnLmavRUP2216.2.2調(diào)角波的功率功率調(diào)角波的功率功率6.3 6.3 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生一、一、 調(diào)頻方法調(diào)頻方法調(diào)頻的方法和電路很多，最常用的可分為兩大調(diào)頻的方法和電路很多，最常用的可分為兩大類：類：直接調(diào)頻和間接調(diào)頻直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。1.1.直接調(diào)頻：就是用調(diào)制電壓直接去控制載頻振直接調(diào)頻：就是用調(diào)制電壓直接去控制載頻振蕩器的頻率，以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。蕩器的頻率，以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。 例如：被控電路是振蕩器，那么，它的振例如：被控電路是振蕩器，那么，它的振蕩頻率主要由振蕩回路電感與電容蕩頻率主

16、要由振蕩回路電感與電容 C C 的數(shù)的數(shù)值來決定。若值來決定。若在振蕩回路中加入可變電抗，在振蕩回路中加入可變電抗，并用低頻調(diào)制信號(hào)去控制可變電抗的參并用低頻調(diào)制信號(hào)去控制可變電抗的參數(shù)，數(shù)，即可產(chǎn)生振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)變化即可產(chǎn)生振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻波。的調(diào)頻波。在實(shí)際電路中，可變電抗元件的類型有許多種，在實(shí)際電路中，可變電抗元件的類型有許多種，如變?nèi)荻O管、電抗管、晶體振蕩器、鎖相環(huán)調(diào)如變?nèi)荻O管、電抗管、晶體振蕩器、鎖相環(huán)調(diào)頻等，所以直接調(diào)頻的方法很多。頻等，所以直接調(diào)頻的方法很多。2.2.間接調(diào)頻間接調(diào)頻-通過調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻通過調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻 就是保持振蕩器的頻率不變，而用調(diào)制電壓去

17、改就是保持振蕩器的頻率不變，而用調(diào)制電壓去改變載波輸出的相位，這實(shí)際上是調(diào)相。由于調(diào)相變載波輸出的相位，這實(shí)際上是調(diào)相。由于調(diào)相和調(diào)頻有一定的內(nèi)在聯(lián)系，所以和調(diào)頻有一定的內(nèi)在聯(lián)系，所以只要附加一個(gè)簡只要附加一個(gè)簡單的變換網(wǎng)絡(luò)，就可以從調(diào)相獲得調(diào)頻。單的變換網(wǎng)絡(luò)，就可以從調(diào)相獲得調(diào)頻。所以所以間間接調(diào)頻，就是先進(jìn)行調(diào)相，再由調(diào)相變?yōu)檎{(diào)頻。接調(diào)頻，就是先進(jìn)行調(diào)相，再由調(diào)相變?yōu)檎{(diào)頻。6.3.2、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)、調(diào)頻電路的性能指標(biāo)調(diào)制特性調(diào)制特性 受調(diào)振蕩器的頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系受調(diào)振蕩器的頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系稱為調(diào)制特性，表示為稱為調(diào)制特性，表示為:ufffcf是調(diào)制作用引起的頻率偏移，

18、是調(diào)制作用引起的頻率偏移， fc 為中心頻率為中心頻率)(常數(shù)Kuf希望：希望：調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度S 調(diào)制電壓變化單位數(shù)值所產(chǎn)生的振蕩頻率調(diào)制電壓變化單位數(shù)值所產(chǎn)生的振蕩頻率偏移稱為調(diào)制靈敏度；若調(diào)制電壓變化偏移稱為調(diào)制靈敏度；若調(diào)制電壓變化 ，相應(yīng)的頻率偏移為相應(yīng)的頻率偏移為 ，靈敏度，靈敏度S S的表示式為的表示式為 顯然，顯然，S 越大，調(diào)頻信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，越越大，調(diào)頻信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生大頻偏的調(diào)頻信號(hào)。容易產(chǎn)生大頻偏的調(diào)頻信號(hào)。 uufSf3 3最大頻偏最大頻偏 在正常調(diào)制電壓作用下，所能達(dá)到的最大頻在正常調(diào)制電壓作用下，所能達(dá)到的最大頻偏值以偏值以 表示，它是根據(jù)對(duì)

19、調(diào)頻指數(shù)表示，它是根據(jù)對(duì)調(diào)頻指數(shù) mf 的要求來選定的。通常要求的要求來選定的。通常要求 的數(shù)值在整個(gè)的數(shù)值在整個(gè)波段內(nèi)保持不變。波段內(nèi)保持不變。載波頻率穩(wěn)定度載波頻率穩(wěn)定度mfmf對(duì)于調(diào)頻電路，不僅要滿足一定頻偏要求，而且振蕩對(duì)于調(diào)頻電路，不僅要滿足一定頻偏要求，而且振蕩中心頻率必須保持足夠高的頻率穩(wěn)定度，中心頻率必須保持足夠高的頻率穩(wěn)定度， 6.4 6.4 調(diào)頻電路調(diào)頻電路6.4.1、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，電路簡單，性能良用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，電路簡單，性能良好，是目前最為廣泛使用的一種調(diào)頻電路。好，是目前最為廣泛使用的一種調(diào)頻電路。 1.1.變?nèi)荻O

20、管變?nèi)荻O管 變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體 PN PN 結(jié)的結(jié)電容隨結(jié)的結(jié)電容隨外加反向電壓而變化這一特性外加反向電壓而變化這一特性，所制成的一種半，所制成的一種半導(dǎo)體二極管。導(dǎo)體二極管。 它是一種電壓控制可變電抗元件。它是一種電壓控制可變電抗元件。變?nèi)荻O變?nèi)荻O管與普通二極管相比，所不同的是管與普通二極管相比，所不同的是在反向電壓作在反向電壓作用下的結(jié)電容變化較大用下的結(jié)電容變化較大. .圖圖6-10 6-10 變?nèi)荻O管的表示符號(hào)及其等效電路變?nèi)荻O管的表示符號(hào)及其等效電路 變?nèi)荻O管的電容變?nèi)荻O管的電容C 隨著所加的反向偏壓隨著所加的反向偏壓U 而變化。而變化。 變?nèi)?/p>

21、二極管調(diào)頻原理變?nèi)荻O管調(diào)頻原理 變?nèi)荻O管接在振蕩器回路中，其結(jié)電容變?nèi)荻O管接在振蕩器回路中，其結(jié)電容成為回路電容的一部分。成為回路電容的一部分。 當(dāng)調(diào)制電壓加當(dāng)調(diào)制電壓加在變?nèi)荻O管上在變?nèi)荻O管上使加在變?nèi)荻O使加在變?nèi)荻O管上的反向電壓管上的反向電壓受受u控制控制從而使得從而使得變?nèi)荻O變?nèi)荻O管的結(jié)電容受管的結(jié)電容受u控制控制則則回路總電容回路總電容C也要受也要受u控制控制最后使得振蕩器的振蕩頻率受最后使得振蕩器的振蕩頻率受u控制，控制，即瞬時(shí)頻率隨即瞬時(shí)頻率隨u的變化而變化。的變化而變化。 由變?nèi)荻O管的電容和電感組成振蕩器的由變?nèi)荻O管的電容和電感組成振蕩器的諧振電路，其諧振頻

22、率近似為諧振電路，其諧振頻率近似為 在變?nèi)荻O管上加一固定的反向直流偏壓在變?nèi)荻O管上加一固定的反向直流偏壓 和調(diào)制電壓和調(diào)制電壓 ，則變?nèi)荻O管電容量將，則變?nèi)荻O管電容量將隨之改變隨之改變 偏UuLCf21 此電容此電容 由兩部分組成，一部分是由兩部分組成，一部分是 為固定值；為固定值； 另一部分是另一部分是 為變化值為變化值 ， 是是變化部分的幅度，則有變化部分的幅度，則有 tCCCmcos0tCmcos0CmCC)cos(210tCCLfm 在在 1 1 的條件下，將上式用二項(xiàng)的條件下，將上式用二項(xiàng) 式定理展開，并略去平方項(xiàng)以上各項(xiàng)，可式定理展開，并略去平方項(xiàng)以上各項(xiàng)，可 得得)cos

23、1(2100tCCLCfm 0CCmtCCfffmcccos210ffc 式中式中 tCCffmccos210021LCfc是頻率的變化部分是頻率的變化部分f021CCfmc是變化部分的幅值，稱為頻偏。是變化部分的幅值，稱為頻偏。 式式中的負(fù)號(hào)表示當(dāng)回路電容增加時(shí)，中的負(fù)號(hào)表示當(dāng)回路電容增加時(shí)，頻率是減小的。頻率是減小的。 fc 稱為中心頻率稱為中心頻率 4.4.利用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理電路舉例利用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理電路舉例 1) 1)電路電路6-146-14（a a）利用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理電路）利用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理電路 2）分析思路）分析思路（1 1）變?nèi)荻O管上需加固定偏壓及）變?nèi)?/p>

24、二極管上需加固定偏壓及u（2 2）變?nèi)荻O管是高頻振蕩電路的一部分）變?nèi)荻O管是高頻振蕩電路的一部分 C2對(duì)音頻和直流容抗大，可看作開路對(duì)音頻和直流容抗大，可看作開路音頻時(shí)等效電路？音頻時(shí)等效電路？高頻時(shí)等效電路？高頻時(shí)等效電路？ V1是音頻放大器，是音頻放大器， V2是高頻是高頻振蕩器振蕩器, L、C1、 C2 、 Cd 組成振蕩組成振蕩槽路，其中槽路，其中C1代表槽路電容代表槽路電容的固定部分，的固定部分， Cd 是變?nèi)荻O是變?nèi)荻O管的電容。管的電容。 3)3)元器件作用元器件作用C2是變?nèi)荻O管和槽路之間的耦合電容，是變?nèi)荻O管和槽路之間的耦合電容，對(duì)直流和音頻對(duì)直流和音頻而言，而言，

25、 C2 是開路，以防止是開路，以防止 Cd 上的直流偏壓和音頻電壓上的直流偏壓和音頻電壓對(duì)振蕩電路的影響，對(duì)高頻而言，對(duì)振蕩電路的影響，對(duì)高頻而言， C2與與Cd串起來作為串起來作為槽路的一部分。槽路的一部分。 。 ZL是高頻扼流圈，是高頻扼流圈，對(duì)直流及音頻而言，對(duì)直流及音頻而言， ZL阻抗可以忽略不計(jì)，阻抗可以忽略不計(jì)，故故Rc上的直流及音頻上的直流及音頻電壓可以加到變?nèi)荻妷嚎梢约拥阶內(nèi)荻O管上，其中直流電極管上，其中直流電壓就作為變?nèi)荻O管壓就作為變?nèi)荻O管的直流偏壓，音頻電的直流偏壓，音頻電壓用來改變壓用來改變Cd 的容量。的容量。對(duì)高頻而言，相當(dāng)于開路，從而防止了高頻對(duì)音頻電對(duì)高頻

26、而言，相當(dāng)于開路，從而防止了高頻對(duì)音頻電路的影響。路的影響。問題問題：電容：電容C1可不可以不加，為什么要加可不可以不加，為什么要加C1？ 因?yàn)楦哳l電路中存在分布電容，加大因?yàn)楦哳l電路中存在分布電容，加大C1提高穩(wěn)定性，但頻偏減小。提高穩(wěn)定性，但頻偏減小。 圖圖6-14 6-14 （a a）變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路）變?nèi)荻O管調(diào)頻原理電路變?nèi)荻O管的直流和音頻通路變?nèi)荻O管的直流和音頻通路 調(diào)頻振蕩器的高頻通路調(diào)頻振蕩器的高頻通路 5 5）變?nèi)荻O管其他調(diào)頻電路）變?nèi)荻O管其他調(diào)頻電路 圖所示電路，是我們?cè)O(shè)計(jì)的其中心頻率為圖所示電路，是我們?cè)O(shè)計(jì)的其中心頻率為36MHz的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。以三極

27、管的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。以三極管V1為核心構(gòu)成西勒振蕩器，音頻電壓經(jīng)為核心構(gòu)成西勒振蕩器，音頻電壓經(jīng)C7耦合到變?nèi)荻O管，改變其電容可實(shí)現(xiàn)調(diào)耦合到變?nèi)荻O管，改變其電容可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，調(diào)頻信號(hào)由頻，調(diào)頻信號(hào)由C8送出。兩變?nèi)荻O管反送出。兩變?nèi)荻O管反向串聯(lián)是為了減小高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管向串聯(lián)是為了減小高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管電容的影響。電容的影響。6.4.2、電抗管調(diào)頻電路、電抗管調(diào)頻電路1. 1. 電抗管調(diào)頻原理電抗管調(diào)頻原理1 1）組成）組成: : 所謂電抗管，就是由一只晶體管或場效應(yīng)所謂電抗管，就是由一只晶體管或場效應(yīng)管加上由電抗和電阻元件構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)組成。管加上由電抗和電阻元件構(gòu)成的移相網(wǎng)

28、絡(luò)組成。 顧名思義，電抗管等效于一個(gè)電抗元件（電感或電顧名思義，電抗管等效于一個(gè)電抗元件（電感或電容），不過，它與普通的電抗元件不同，容），不過，它與普通的電抗元件不同，其參量可其參量可以隨調(diào)制信號(hào)而變化。以隨調(diào)制信號(hào)而變化。2 2）調(diào)頻原理：）調(diào)頻原理：將電抗管接入振蕩器諧振回路，將電抗管接入振蕩器諧振回路，在低在低頻調(diào)制信號(hào)控制下，電抗管的等效電抗就發(fā)生變化，頻調(diào)制信號(hào)控制下，電抗管的等效電抗就發(fā)生變化，從而使振蕩器的瞬時(shí)振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變，獲從而使振蕩器的瞬時(shí)振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變，獲得調(diào)頻。得調(diào)頻。2. 2. 等效電抗的推導(dǎo)等效電抗的推導(dǎo) 1 1）晶體管電抗管的等效電抗）晶體管電抗

29、管的等效電抗 a. a. 等效電抗是一個(gè)電容等效電抗是一個(gè)電容 b. b. 等效電抗是一個(gè)電感（復(fù)習(xí)時(shí)推導(dǎo)）等效電抗是一個(gè)電感（復(fù)習(xí)時(shí)推導(dǎo)） 2 2）場效應(yīng)管電抗管的等效電抗）場效應(yīng)管電抗管的等效電抗6.4.3、晶體振蕩器調(diào)頻電路、晶體振蕩器調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管調(diào)頻和電抗管調(diào)頻的中心頻率變?nèi)荻O管調(diào)頻和電抗管調(diào)頻的中心頻率穩(wěn)定度低，穩(wěn)定度低，是由于它們都是在是由于它們都是在 振蕩器上直接進(jìn)行的。振蕩器上直接進(jìn)行的。而而 振蕩器頻率振蕩器頻率穩(wěn)定度較低，再加上變?nèi)莨芑螂娍构芨鲄⒎€(wěn)定度較低，再加上變?nèi)莨芑螂娍构芨鲄?shù)又引進(jìn)新的不隱定因素，所以頻率穩(wěn)定數(shù)又引進(jìn)新的不隱定因素，所以頻率穩(wěn)定性更差，一般

30、低于性更差，一般低于 。4101LCLC 為了提高調(diào)頻器的頻率穩(wěn)定度，可對(duì)晶體振蕩器為了提高調(diào)頻器的頻率穩(wěn)定度，可對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行調(diào)頻，因?yàn)槭⒕w振蕩器的頻率穩(wěn)定度很進(jìn)行調(diào)頻，因?yàn)槭⒕w振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高，可做到高，可做到 。 所以，在要求頻率穩(wěn)定度較高，頻偏不太大的場所以，在要求頻率穩(wěn)定度較高，頻偏不太大的場合，用石英晶體振蕩器調(diào)頻較合適合，用石英晶體振蕩器調(diào)頻較合適 晶體調(diào)頻特點(diǎn)晶體調(diào)頻特點(diǎn)。 1 1頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度高頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度高 2 2頻偏小頻偏小 6101圖圖6-19 6-19 晶體振蕩器直接調(diào)頻實(shí)際電路晶體振蕩器直接調(diào)頻實(shí)際電路圖圖為為晶體直接調(diào)頻實(shí)際電路晶體直接調(diào)

31、頻實(shí)際電路該該電路電路在完成晶體調(diào)頻同時(shí)，兼有三倍頻功能，在完成晶體調(diào)頻同時(shí)，兼有三倍頻功能，輸出中心頻率為輸出中心頻率為36MHz36MHz調(diào)頻信號(hào)，增加了頻偏。調(diào)頻信號(hào)，增加了頻偏。 調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻偏：調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻偏：調(diào)頻信號(hào)最大頻偏：調(diào)頻信號(hào)最大頻偏： )()(tuKtfmax)(tuKfm一、一、 調(diào)頻方法調(diào)頻方法調(diào)頻的方法調(diào)頻的方法 可分為兩大類：可分為兩大類：直接調(diào)頻和間接調(diào)頻直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。1.1.直接調(diào)頻直接調(diào)頻：就是用調(diào)制電壓直接去控制載頻振蕩器的：就是用調(diào)制電壓直接去控制載頻振蕩器的頻率，以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。頻率，以產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)。 特點(diǎn)：原理簡單、頻偏較大、中心頻率不易穩(wěn)定特點(diǎn)：原理簡單、頻偏較大、中心頻率不易穩(wěn)定2.2.間接調(diào)頻間接調(diào)頻: :就是保持振蕩器的頻率不變，而用調(diào)制電壓就是保持振蕩器的頻率不變，而用調(diào)制電壓去改變載波輸出的相位，去改變載波輸出的相位，通過調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻通過調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻特點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定特點(diǎn)：中心頻率穩(wěn)定 、不易獲得大的頻偏、不易獲得大的頻偏 調(diào)頻電路的性能指標(biāo)調(diào)頻電路的性能指標(biāo) 載波頻率穩(wěn)定度載波頻率穩(wěn)定度 最大頻偏最大頻偏 調(diào)制特性調(diào)制特性 調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，電路簡單，性能良用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，電路簡單，性能良好，