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5.3直接調(diào)頻電路5.3.1變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路一、變?nèi)荻O管的特性變?nèi)荻O管的符號和結(jié)電容隨外加偏壓變化的關(guān)系如圖5.3.1所示,其表達(dá)式為式中::為加到變?nèi)莨軆啥说碾妷?;:變?nèi)莨艿膭輭倦娢徊睿ㄦN管為0.2V,硅管為0.6V);

(變?nèi)荻O管結(jié)電容隨外加電壓的變化特性動畫)當(dāng)加到變?nèi)莨軆啥说碾妷?/p>

時的結(jié)電容;

n:變?nèi)莨艿淖內(nèi)葜笖?shù),與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)有關(guān),其值為。

為了保證變?nèi)莨茉谡{(diào)制信號電壓變化范圍內(nèi)保持反偏,必須外加反偏工作點(diǎn)電壓所以加在變?nèi)莨苌系目傠妷簽榍?/p>

圖5.3.2(a)所示電路為LC正弦波振蕩器中的諧振回路。

二、變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容的直接調(diào)頻電路為高頻扼流圈,對高頻感抗很大,接近開路,而對直流和調(diào)制頻率則接近短路;是高頻濾波電容,對高頻容抗很小接近短路,而對調(diào)制頻率的容抗很大,接近開路。和

為隔直流電容,作用是保證

能有效地加接近短路,而對調(diào)制頻率接近開路。到變?nèi)莨苌?,而不被L短路,因此要求對高頻1、各元件的作用:2、高頻等效電路(b)圖所示為等效電路。

為變?nèi)荻O管的結(jié)電容。3、變?nèi)荻O管的控制電路圖(c)為變?nèi)荻O管的控制電路。

結(jié)電容不受振蕩回路的影響。圖5.3.2變?nèi)荻O管作為回路總電容的直接調(diào)頻原理電路的作用使等效電容,在單頻調(diào)制信號

的作用下4、調(diào)頻原理分析

由于振蕩回路中僅包含一個電感L和一個變?nèi)荻O管回路振蕩角頻率,即調(diào)頻特性方程為為式中

時的振蕩角頻率,即調(diào)頻電路中心角頻率(載波角頻率),其值由控制。

由于x<1,式中三次方以上的項可以忽略,并將代入,可近似為

將上式展開為泰勒級數(shù),得到最大線性角頻偏

或相對最大線性角頻偏

調(diào)頻靈敏度

由該式可得到調(diào)頻波的線性角頻偏為:二次諧波失真分量的最大角頻偏

中心頻率偏離量

相應(yīng)地,調(diào)頻波的二次諧波失真系數(shù)為中心角頻率的相對偏離值

在實(shí)際調(diào)頻電路中,加在變?nèi)荻O管上的電壓不僅有壓,如圖5.3.3中虛線所示。高頻電壓不僅影響振蕩頻率隨調(diào)制電壓的變化規(guī)律,而且還影響振蕩幅度和頻率穩(wěn)定度等性能,在實(shí)際電路中總是力求減小加到變?nèi)莨苌系母哳l電壓。,還疊加有振蕩器產(chǎn)生的高頻振蕩電和圖5.3.3變?nèi)荻O管結(jié)電容隨高頻電壓變化的特性三、變?nèi)荻O管作為振蕩回路部分電容的直接調(diào)頻電路

為了提高直接調(diào)頻電路中心頻率的穩(wěn)定性和調(diào)制線性,在直接調(diào)頻的LC正弦振蕩電路中,一般都采用圖5.3.4所示的變?nèi)莨懿糠纸尤氲恼袷幓芈?。圖中回路總電容為將式代入,可以得到單頻率調(diào)制時,回路總電容隨變化關(guān)系為相應(yīng)的調(diào)頻特性方程為C1和C2對調(diào)制特性的影響,如圖5.3.5所示。

圖5.3.5電容、對調(diào)頻電路調(diào)制特性的影響的接入主要改善低頻區(qū)的調(diào)制特性曲線。如圖(a)中曲線②、③所示。

的接入主要改善高頻區(qū)的調(diào)制特性曲線。如圖(b)中曲線②、③所示。

當(dāng)、確定后,根據(jù)調(diào)制特性方程可以求出變?nèi)莨懿糠纸尤霑r直接調(diào)頻電路提供的最大角頻偏為式中其中調(diào)頻靈敏度調(diào)頻靈敏度

比變?nèi)莨苋拷尤霑r的直接調(diào)頻電路減小了p倍。雖然調(diào)制靈敏度和最大角頻偏減小了p倍,但因溫度等因素的變化引起不穩(wěn)定而造成的載波頻率的變化也同樣減小到1/p,即載波頻率的穩(wěn)定性提高了p倍。同時,加到變?nèi)莨苌系母哳l振蕩電壓振幅也相應(yīng)減小,這對于減小調(diào)制失真非常有利。

調(diào)頻電路的高頻通路、變?nèi)莨艿闹绷魍泛鸵纛l控制電路分別如圖(b)、(c)、(d)所示。

注意:畫高頻通路時,忽略了接在集電極上的75Ω小電阻。畫音頻控制通路時,忽略了直流通路中的各個電阻。由圖(b)高頻通路知,這是一個變?nèi)荻O管作回路總電容的直接調(diào)頻電路。

圖5.3.7所示是中心頻率為90MHz變?nèi)荻O管部分接入的直接調(diào)頻電路。

圖5.3.790MHz的變?nèi)莨茏骰芈凡糠蛛娙莸闹苯诱{(diào)頻電路實(shí)際調(diào)頻電路等效電路分析動畫)

圖5.3.8所示電路是某通信機(jī)中的變?nèi)荻O管部分接入的直接調(diào)頻電路。該電路的構(gòu)成中有一個特點(diǎn),它用了兩個對接的變?nèi)荻O管。

圖5.3.8某通信機(jī)中的變?nèi)荻O管部分接入的直接調(diào)頻電路

電容式話筒振蕩器是電容三點(diǎn)式電路,它利用了晶體管的極間電容。電容話筒直接并聯(lián)在振蕩回路兩端,用聲波直接進(jìn)行調(diào)頻。圖5.3.9(b)是電容式話筒的原理圖,金屬膜片與金屬板之間形成電容,聲音使膜片振動,兩片間距隨聲音強(qiáng)弱而變化,因而電容量也隨聲音強(qiáng)弱而變化。在正常聲壓下,電容量變化較小,為獲得足夠的頻偏應(yīng)選擇較高的載頻。

這種調(diào)頻發(fā)射機(jī)載頻約在幾十兆赫茲到幾百兆赫茲之間。耳語時,頻偏約有2kHz;大聲說話時,頻偏約40kHz左右;高聲呼喊時,頻偏可達(dá)75kHz。這種電路沒有音頻放大器所造成的非線性失真,易于獲得較好的音質(zhì)。這種調(diào)頻發(fā)射機(jī)只有一級振蕩器,輸出功率小,頻率穩(wěn)定度差,但體積小,重量輕。

5.3.2晶體振蕩器直接調(diào)頻為了進(jìn)一步提高頻率穩(wěn)定度,可采用變?nèi)荻O管晶體直接調(diào)頻電路。圖5.3.10是由變?nèi)莨芫w直接調(diào)頻振蕩電路組成的無線話筒發(fā)射機(jī)。圖5.3.10變?nèi)荻O管晶體直接調(diào)頻振蕩電路

射極耦合的調(diào)頻方波發(fā)生器,電路如圖5.3.11,該電路產(chǎn)生調(diào)頻方波信號。輸出的對稱方波電壓的頻率為一、張弛振蕩器直接調(diào)頻電路1、原理電路5.3.3※張弛振蕩器電路實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻當(dāng)受調(diào)制電壓的線性控制時,可以得到不失真的調(diào)射極耦合的調(diào)頻方波發(fā)生器,該電路產(chǎn)生的輸出調(diào)頻方波信號波形如圖5.3.12所示。輸出對稱方波電壓的頻率為調(diào)頻方波。頻率取決于電路中的充放電速度,若用調(diào)制信號去控制電容的充放電電流,就可控制張弛振蕩器的重復(fù)頻率。張弛振蕩器的振蕩二、調(diào)頻非正弦波轉(zhuǎn)換為調(diào)頻正弦波1、傅立葉級數(shù)展開法

將非正弦調(diào)頻波進(jìn)行傅立葉級數(shù)展開后,再通過中心頻率為的帶通濾波器,即可取出中心頻率為的正弦調(diào)頻信號。

如圖5.3.12c所示的調(diào)頻方波。若設(shè)表示角頻率為的雙向開關(guān)函數(shù)。按這種原理工作的直接調(diào)頻電路有調(diào)頻方波發(fā)生器,調(diào)頻三角波發(fā)生器等,相應(yīng)產(chǎn)生的調(diào)頻波形是調(diào)頻方波、三角波等。因此單音調(diào)制的調(diào)頻方波可表示為:

現(xiàn)令則可改寫為則由圖可見,未調(diào)制的載波信號電壓為:將代入上式,可得調(diào)頻方波的傅立葉

上式表明,單音調(diào)制的調(diào)頻方波可以分解為無數(shù)個調(diào)頻正弦波之和,每個調(diào)頻波的載波角頻率為的奇數(shù)倍;相應(yīng)的調(diào)頻指數(shù)為的奇數(shù)倍。級數(shù)展開式為:可見,載波角頻率越高的調(diào)頻波,它的調(diào)頻指數(shù)也越大,因此,占有的有效頻譜寬度也就越寬,近似估計時,其值為n=1,3,5

如果將調(diào)頻方波通過中心角頻率為

的帶通濾波器,就能取出n次諧波的調(diào)頻正弦波。

為了保證取出的調(diào)頻波不失真,除了要求帶通濾波器的帶寬以外,還要求相鄰兩調(diào)頻波的有效頻譜不重疊,如圖5.3.13所示。相鄰兩個奇數(shù)次的正弦調(diào)頻波的有效頻帶寬度應(yīng)滿足例如三次諧波的正弦波調(diào)頻輸出電壓為2、非線性變換網(wǎng)絡(luò)法

非線性變換網(wǎng)絡(luò)法可以將調(diào)頻三角波變換為調(diào)頻正弦波。例如,若某一非線性變換網(wǎng)絡(luò)所具有的傳輸特性為

當(dāng)三角波信號通過該網(wǎng)路后

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