高頻電子線路課件7-2

1、第七章第七章 角度調(diào)制電路角度調(diào)制電路第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻方法的概述調(diào)頻方法的概述調(diào)頻定義：瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化調(diào)頻定義：瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化調(diào)頻要求：調(diào)頻要求：（1）具有線性的調(diào)制特性，即）具有線性的調(diào)制特性，即（2）調(diào)制靈敏度要高，即）調(diào)制靈敏度要高，即kf要大要大（3）載波的頻率穩(wěn)定度要高）載波的頻率穩(wěn)定度要高 (4) 最大頻偏與調(diào)制信號頻率無關最大頻偏與調(diào)制信號頻率無關（5）無寄生調(diào)幅無寄生調(diào)幅)()(tuktfcmfmUk調(diào)頻方法調(diào)頻方法:2，間接調(diào)頻：，間接調(diào)頻：CLtu或控制)(1，直接調(diào)頻：，直接調(diào)頻：)sincos()sincos()(cos()(cos)(,cos

2、)(0tmtUtUKtUdttuKtUtutUtutUtufccmpccmtpccmmccmc則設： 可見調(diào)制信號積分可見調(diào)制信號積分后再調(diào)相可實現(xiàn)調(diào)頻后再調(diào)相可實現(xiàn)調(diào)頻第七章第七章 角度調(diào)制電路角度調(diào)制電路第三節(jié)第三節(jié) 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管直接調(diào)頻一，變?nèi)荻O管的特性一，變?nèi)荻O管的特性(1)符號：符號：或或(2)等效電路：變?nèi)荻O管等效電路：變?nèi)荻O管(3)特性：特性：512/13/1:3 . 07 . 0:0:0超突變結型：突變結型：緩變結型：電容變化指數(shù)鍺管：硅管：勢壘電位時的結電容值偏壓向反外加其中VUVUUuCuDDDrjr)1 (0DrjjUuCC變?nèi)莨艿淖內(nèi)莨艿腃j u

3、r曲線曲線注意：變?nèi)荻O管必須在反偏壓狀態(tài)工作注意：變?nèi)荻O管必須在反偏壓狀態(tài)工作二，基本原理二，基本原理 虛線左邊是互虛線左邊是互感耦合振蕩器。感耦合振蕩器。)()(tuVtuVVuQBCCr1.電路特點電路特點 虛線右邊是變?nèi)萏摼€右邊是變?nèi)荻O管和它的偏置二極管和它的偏置電路。變?nèi)荻O管電路。變?nèi)荻O管的電容值影響振蕩的電容值影響振蕩器的頻率。器的頻率。)(1)(11jcjcCCCCCLt+-ru2.調(diào)頻原理調(diào)頻原理)(tuVuQr)1 (0DrjjUuCC.),()(,)()(,)(,)(則實現(xiàn)線性調(diào)頻若滿足變化隨故振蕩頻率變化隨從而變化隨可見tukttuttuCtuupcjr)(1)(

4、11jcjcCCCCCLt三，電路分析三，電路分析(一一)在反向電壓在反向電壓ur(t)作用下作用下,變?nèi)荻O管的電容值變?nèi)荻O管的電容值Cj1,變?nèi)荻O管結電容表達式變?nèi)荻O管結電容表達式)(1 (0DrjjUtuCC,)(QrVtu)1 (0DQjjQUVCC，載波狀態(tài)時0)(tu2,載波狀態(tài)時變?nèi)荻O管的結電容載波狀態(tài)時變?nèi)荻O管的結電容CjQ3,調(diào)制狀態(tài)時變?nèi)荻O管的結電容調(diào)制狀態(tài)時變?nèi)荻O管的結電容Cj時，設tUtumcos)(tUVtumQrcos)()cos1 (0DmQjjUtUVCC)cos1 (0QDmDQDjVUtUUVUC)cos1 (tmCjQ為電容調(diào)制度其中)/(Q

5、DmVUUm（一）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容（一）變?nèi)荻O管作為振蕩回路的總電容 當當C1沒接入沒接入, 且且Cc較大時，回路總電容僅僅是變?nèi)荻^大時，回路總電容僅僅是變?nèi)荻O管的結電容極管的結電容Cj時，振蕩回路的等效電路如下圖：時，振蕩回路的等效電路如下圖：1,瞬時振蕩頻率為瞬時振蕩頻率為)cos1 (11)(11tmCLCLtjQj2)cos1 (tmc22,實現(xiàn)線性調(diào)制的條件：實現(xiàn)線性調(diào)制的條件：tmtcccos)(此時此時最大頻偏最大頻偏ccmmtmax)(tmmtmtmtmtmtcccccc2cos) 12(8) 12(8cos2cos) 12(2! 21cos21 cos1

6、)(22222當當m很小可忽略三次方以上的高次項，則瞬時頻率為：很小可忽略三次方以上的高次項，則瞬時頻率為：3, 會產(chǎn)生什么影響：會產(chǎn)生什么影響：2.)cos)(22)(12(2! 31)cos)(12(2! 21cos21)cos1 (322tmtmtmtm中心角頻率偏移項中心角頻率偏移項二次諧波失真項二次諧波失真項可見可見 會導致如下影響：會導致如下影響：2線性調(diào)頻所需項線性調(diào)頻所需項1)中心頻率會產(chǎn)生偏移，其偏移量為：中心頻率會產(chǎn)生偏移，其偏移量為：ccm2) 12(82)調(diào)頻波會產(chǎn)生非線性失真調(diào)頻波會產(chǎn)生非線性失真, 二次諧波失真最大偏移為二次諧波失真最大偏移為cm22) 12(83)

7、調(diào)頻波的最大頻偏為：調(diào)頻波的最大頻偏為：ccccmmtm2)cos2(max4，當調(diào)頻電路要求的相對頻偏較小時，當調(diào)頻電路要求的相對頻偏較小時，m值就很小，值就很小，此時對此時對 的要求就不高。的要求就不高。2例：調(diào)頻廣播的中心頻率為例：調(diào)頻廣播的中心頻率為 若要求最若要求最大頻偏為大頻偏為 ,則則可見可見m很小，則對應的中心頻率偏移量和非線性失真就很小，則對應的中心頻率偏移量和非線性失真就很小，故對很小，故對 的要求不高的要求不高MHzfc)10888()104 . 1106 . 1 (1233cmffmkHzfm7524，當調(diào)頻電路要求的相對頻偏較大時，對，當調(diào)頻電路要求的相對頻偏較大時，

8、對 的要的要求就嚴格些。求就嚴格些。2（三）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路（三）變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路jQcjQcjQcjQcjcjcCtmCCCCtmCCtmCCCCCCCCC)cos1 ()cos1 ()cos1 (111部分接入時振蕩回路的等效電路如下圖：部分接入時振蕩回路的等效電路如下圖： 變?nèi)荻O管作為總電容實現(xiàn)調(diào)頻時變?nèi)荻O管作為總電容實現(xiàn)調(diào)頻時,由于溫度或偏置由于溫度或偏置電壓的不穩(wěn)會導致變?nèi)荻O管結電容發(fā)生變化電壓的不穩(wěn)會導致變?nèi)荻O管結電容發(fā)生變化,因此其因此其中心頻率的穩(wěn)定度差中心頻率的穩(wěn)定度差.采用部分接入方式可改善此性能采用部分接入方式可改善此性能.)cos1 (11)

9、(111jQcjQcCtmCCCCLCLt將將 看成變?nèi)荻O管，看成變?nèi)荻O管， 不僅與不僅與 有關，還與有關，還與 有關。有關。CCjCcCC 和1例：例：求：其中容已知變?nèi)荻O管的結電路的交流等效電路如圖變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電.33.10,15,10,102cos2)(, 2,40,)(1 ,213uHLuHLVUVttupFCUVtuCCDQjQDQjQj.,)2(.) 1 (minmaxBWfffm有效頻帶寬度調(diào)頻波的最大頻偏和和最小瞬時頻率大調(diào)頻波的載波頻率及最jCLLtf)(21)() 1 (21調(diào)頻波的瞬時頻率為：解：)102cos2 . 01 ()(2102cos2 . 01)(

10、21)(102cos2 . 01 10102cos21 )(1 3213212323tfCLLtCLLtfpFtCtCUVtuCCcjQjjQjQDQjQjMHzCLLfjQc035. 5104010)33.1015(21)(2112621載波頻率MHzffMHzffcc028. 4)2 . 01 (042. 6)2 . 01 (minmax最小瞬時頻率最大瞬時頻率MHzfffm007. 12028. 4042. 62)2(minmaxMHzFfFFfFmBWmmf016. 210210007. 1222) 1(2) 1(236第七章第七章 角度調(diào)制電路角度調(diào)制電路第四節(jié)第四節(jié) 石英晶體振蕩器

11、直接調(diào)頻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。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管實現(xiàn)調(diào)頻的形式有兩種，一是變?nèi)菥w振蕩器采用變?nèi)荻O管實現(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管與并二極管與并聯(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)。聯(lián)型晶體振蕩器的晶體相并聯(lián)。三，并聯(lián)型晶體振蕩與變?nèi)荻O管構成調(diào)頻電三，并聯(lián)型晶體振蕩與變?nèi)荻O管構成調(diào)頻電路，無論

12、變?nèi)荻O管的接入方式是與晶體串聯(lián)路，無論變?nèi)荻O管的接入方式是與晶體串聯(lián)還是并聯(lián)，晶體在電路中都必須等效為電感，還是并聯(lián)，晶體在電路中都必須等效為電感，因此：因此：2)最大頻偏為最大頻偏為qqqpmfCCfff04121)振蕩頻率的變化范圍要小于振蕩頻率的變化范圍要小于qpff 3)最大相對頻偏為最大相對頻偏為041CCffqqm故最大相對頻偏很小,0CCq四，晶體振蕩直接調(diào)頻的實際電路舉例：四，晶體振蕩直接調(diào)頻的實際電路舉例：第七章第七章 角度調(diào)制電路角度調(diào)制電路第五節(jié)第五節(jié) 調(diào)相電路調(diào)相電路一，調(diào)相方法的分類一，調(diào)相方法的分類 實現(xiàn)調(diào)相的方法通常有三類：第一類是可變移相法實現(xiàn)調(diào)相的方法通常

13、有三類：第一類是可變移相法調(diào)相，第二類是可變時延法調(diào)相，第三類是矢量合調(diào)相，第二類是可變時延法調(diào)相，第三類是矢量合成法調(diào)相。成法調(diào)相。二，可變移相法調(diào)相電路二，可變移相法調(diào)相電路（一）基本原理（一）基本原理1，將載波振蕩信號通過一個受調(diào)制信號電壓控制，將載波振蕩信號通過一個受調(diào)制信號電壓控制的相移網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)調(diào)相的相移網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)調(diào)相2，可控相移網(wǎng)絡有多種實現(xiàn)電路，其中應用最廣，可控相移網(wǎng)絡有多種實現(xiàn)電路，其中應用最廣的是由變?nèi)荻O管組成的相移網(wǎng)絡，例如由電感的是由變?nèi)荻O管組成的相移網(wǎng)絡，例如由電感L和變?nèi)荻O管組成的單調(diào)諧回路。和變?nèi)荻O管組成的單調(diào)諧回路。3，圖，圖7-12是變?nèi)荻O

14、管單調(diào)諧回路調(diào)相電路。其中可控相是變?nèi)荻O管單調(diào)諧回路調(diào)相電路。其中可控相移網(wǎng)絡由變?nèi)荻O管和電感移網(wǎng)絡由變?nèi)荻O管和電感L組成的單調(diào)諧回路，諧振頻率組成的單調(diào)諧回路，諧振頻率是由調(diào)制信號來實現(xiàn)。是由調(diào)制信號來實現(xiàn)。4，頻率為，頻率為 的載波信號通過單調(diào)諧回路，只有在調(diào)諧回路的載波信號通過單調(diào)諧回路，只有在調(diào)諧回路的諧振頻率等于的諧振頻率等于 時，不產(chǎn)生附加相移，通過諧振頻率不等時，不產(chǎn)生附加相移，通過諧振頻率不等于于 的調(diào)諧回路都會產(chǎn)生附加相移。因為諧振頻率受調(diào)制信的調(diào)諧回路都會產(chǎn)生附加相移。因為諧振頻率受調(diào)制信號控制，所以輸出信號的相移也受調(diào)制信號控制。號控制，所以輸出信號的相移也受調(diào)制信

15、號控制。ccc（二）調(diào)相過程（二）調(diào)相過程1，當調(diào)制信號，當調(diào)制信號 時，變?nèi)荻O時，變?nèi)荻O管反向電壓管反向電壓 。變?nèi)荻O管的結。變?nèi)荻O管的結電容電容 與與L組成諧振頻率為組成諧振頻率為 的諧振的諧振回路，其相頻特性如圖回路，其相頻特性如圖7-13曲線曲線(2)所所示，對載頻輸入信號，其輸出電壓附示，對載頻輸入信號，其輸出電壓附加相移為零。加相移為零。0)(tuQrVu jQCc3，當調(diào)制信號，當調(diào)制信號 時，變?nèi)荻O管反向電壓減小，結電容時，變?nèi)荻O管反向電壓減小，結電容加大，加大， 與與L組成諧振回路的諧振頻率減小。其相頻特性如圖組成諧振回路的諧振頻率減小。其相頻特性如圖7-13曲線曲線(3)所示，對輸入為所示，對輸入為 的載頻信號，其輸出電壓有一個負的載頻信號，其輸出電壓有一個負的附加相移的附加相移0)(tujCc2，當調(diào)制信號，當調(diào)制信號 時，變?nèi)荻O時，變?nèi)荻O管反向