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文檔簡介

VCO的特點:瞬時頻率隨外加控制信號的變化而變化。

VCO式中:U為振蕩信號的振幅,

:當(dāng)

時的振蕩頻率,k

f為:VCO控制靈敏度。

8.3.2壓控振蕩器直接調(diào)頻電路

用調(diào)制信號電壓控制振蕩回路的參數(shù),如回路電容C或回路電感L,并使振蕩頻率ω正比于所加調(diào)制信號電壓,即可實現(xiàn)調(diào)頻。

在直接調(diào)頻法中常采用壓控振蕩器(VoltageControlOscillator)作為頻率調(diào)制器來產(chǎn)生調(diào)頻信號。VCO中最常用的壓控元件:變?nèi)荻O管

由晶體管和場效應(yīng)管組成的電抗電路。

壓控振蕩器直接調(diào)頻:優(yōu)點:可獲得較大頻偏.缺點:中心頻率穩(wěn)定性差,常采用自動頻率微調(diào)(automaticfrequencycontrol,AFC)電路來克服載頻偏移。仿真休息1休息2通常有:,壓控振蕩器的輸出信號即為調(diào)頻信號。1.變?nèi)荻O管

擴散電容(diffusioncapacitance)正向偏置,電容效應(yīng)比較小。

勢壘電容(barriercapacitance)反向偏置,勢壘區(qū)呈現(xiàn)的電容效應(yīng)。

所以為利用PN結(jié)的電容,PN結(jié)應(yīng)工作在反向偏置狀態(tài).8.3.3變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路

(VaractordiodedirectFM)PN結(jié)反向偏置時,結(jié)電容會隨外加反向偏壓而變化,而專用的變?nèi)荻O管,是經(jīng)過特殊工藝處理(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?。結(jié)電容Cj與反偏電壓uR的關(guān)系:式中Co:

時的電容值(零偏置電容)反向偏置電壓,UD:PN結(jié)勢壘電位差。

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

可以看出C

j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)生的噪聲量級也較小,是較理想的高效率,低噪聲非線性電容。休息1休息2PN結(jié)具有電容效應(yīng)

設(shè)在變?nèi)荻O管上加一個靜態(tài)工作電壓Uo和一個單頻調(diào)制信號

,則結(jié)反偏電壓:

而結(jié)電容:

其中:

為靜態(tài)工作點的結(jié)電容。

表示結(jié)電容調(diào)制深度的調(diào)制指數(shù)。

休息1休息2CjuRUQuRtCjtCjQ

為了突出調(diào)頻性能的分析,下圖只畫出了它的高頻交流等效電路,沒有畫出直流饋電電路,

2.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的原理電路

圖中;C3為高頻偶合電容,C4為偶合隔直電容,LB為高頻扼流圈,阻止高頻電流經(jīng)過調(diào)制信號源被旁路,右圖為振蕩器交流等效電路,Cj與振蕩器回路并聯(lián),R1,R2為Cj的偏置電路,為Cj提供靜態(tài)直流偏壓

,而二極管的反偏電壓為:

休息1休息2+uR-LCjC1C2VTLCjC1C2VTLDC3C4ECR2+uΩ-R1+Uo-則由上電路可知,振蕩頻率為:

;而

為了簡化電路分析,如果設(shè):,則有

所以:有

其中:

為未加調(diào)制信號()時的振蕩頻率,3.

調(diào)頻性能分析即為調(diào)頻振蕩器的中心頻率。討論:1設(shè)γ=2即滿足線性調(diào)頻。

2

當(dāng)則

LC1C2CjVT+uR-(利用級數(shù)展開忽略高次項,

可近似為:

是由Cj—Vd的非線性而引起的。雖然

(2)

:與調(diào)頻頻率有關(guān)的最大頻偏,雖然

(3)

:由于Cj—uR的非線性作用,使頻偏中增加了Ω的諧波分量(2Ω)而引起的附加頻偏,會造成調(diào)頻接收時的非線性失真,應(yīng)盡量減少這種失真。其中:(1)

:為中心頻率的偏移量另外,定義調(diào)頻靈敏度:休息1休息21.間接調(diào)頻法

高穩(wěn)定度載波振蕩器

相位調(diào)制器積分電路多級倍頻和混頻器寬帶窄帶8.3.4間接調(diào)頻電路

但最大頻偏小的缺點可以通過多級倍頻器后獲得符合要求的調(diào)頻頻偏,另外采用混頻器變換頻率可以得到符合要求的調(diào)頻波工作范圍。

采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級,然后再對這個穩(wěn)定的載頻信號進行調(diào)相,這樣一來就可得中心頻率穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號。在間接調(diào)頻時,要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ)。但在實現(xiàn)線性調(diào)相時,要求最大瞬時相位偏移

,因而線性調(diào)相的范圍很窄,因此轉(zhuǎn)換成的調(diào)頻波的最大頻偏

很小,即:m

f<<1,這是間接調(diào)頻法的主要缺點.間接調(diào)頻法就是利用調(diào)相方法來實現(xiàn)調(diào)頻。

R1R2R3R4C1C2C3C4CjL載波輸入間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是調(diào)相器.高穩(wěn)定度振蕩器

調(diào)相器

積分器2.變?nèi)荻O管調(diào)相電路

如果忽略二次方以上各項,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諧振回路電壓和電流間的相位關(guān)系為:Oωωoω幅頻特性Δ

φπ/6-π/6當(dāng)Δ

φ

<π/6(或30o)時,tanΔ

φ≈Δ

φ可得:表明:單級LC諧振回路在滿足Δ

φ

/6(30o)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。

如果將調(diào)制電壓uΩ(t)先積分后再加在變?nèi)荻O管上,則單級LC諧振回路輸出電壓的瞬時頻率ω(t)就與輸入調(diào)制電壓uΩ(t)成線性關(guān)系,即可實現(xiàn)對調(diào)制電壓uΩ(t)的間接調(diào)頻。調(diào)相波輸出載波輸入8.4調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路

8.4.2振幅鑒頻器(斜率鑒頻器slopediscriminator)8.4.3相位鑒頻器

8.4.4比例鑒頻器

8.4.5移相乘積鑒頻器

8.4.1鑒頻方法及其實現(xiàn)模型

調(diào)頻信號的解調(diào)是從調(diào)頻波 中恢復(fù)出原調(diào)制信號過程,完成調(diào)頻波解調(diào)過程的電路稱為頻率檢波器第一種方法,將調(diào)頻波通過頻率—幅度線性變換網(wǎng)絡(luò),將調(diào)頻波變換成調(diào)頻—調(diào)幅波,再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映幅度變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器,或稱振幅鑒頻器。

將調(diào)頻波進行特定的波形變換,根據(jù)波形變換特點的不同,可歸納以下幾種實現(xiàn)方法:

8.4調(diào)頻波的解調(diào)原理及電路

8.4.1鑒頻方法及其實現(xiàn)模型

休息1休息21.鑒頻方法頻率—幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波器uΩtuFMtuFM-AMt第二種方法,將調(diào)頻波通過頻率—相位線性變換網(wǎng)絡(luò),變換成調(diào)頻—調(diào)相波,再通過鑒相器檢測出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為相位鑒頻器。第三種方法,是隨著近年來集成電路的廣泛應(yīng)用,在集成電路調(diào)頻機中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入FM信號經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號電壓正交的參考信號電壓,它與輸入的FM信號電壓同時加入相乘器,相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后,便可還原出原調(diào)制信號。

1.鑒頻方法

休息1休息2頻率—相位線性變換網(wǎng)絡(luò)

相位檢波器uFMuFM-PMuΩ

相乘器

低通濾波器uFMuΩ90o移相網(wǎng)絡(luò)第四種方法,先將調(diào)頻波通過非線性變換網(wǎng)絡(luò),變換為調(diào)頻脈沖序列,該脈沖序列含有反映該調(diào)頻信號瞬時頻率變化的平均分量,因而通過低通濾波器便可得到反映平均分量變化的解調(diào)電壓。也可將調(diào)頻脈沖序列通過脈沖計數(shù)器,直接得到反映瞬時頻率變化的解調(diào)電壓。將這種鑒頻器稱為脈沖計數(shù)式鑒頻器。

非線性變換網(wǎng)絡(luò)低通濾波器或脈沖計數(shù)器uFM調(diào)頻脈沖序列uΩ2.鑒頻器的主要特性

休息1休息2

能全面描述鑒頻器主要特性的是鑒頻特性曲線。它是指鑒頻器的輸出電壓uo(t),與其輸入FM信號瞬時頻偏Δω(t)或Δf(t)之間的關(guān)系曲線

foΔfuo(t)Bm

鑒頻器Δf(t)uo(t)或:

由調(diào)頻信號的特征:所以:表明:要實現(xiàn)無失真鑒頻,要求鑒頻器的輸出電壓 與頻偏成線性關(guān)系,上圖為典型鑒頻特性曲線。

(1)定義:鑒頻跨導(dǎo)

表明了鑒頻特性曲線在原點( )處的斜率,反映了鑒頻靈敏度。顯然希望SD值應(yīng)盡可能的大。

對鑒頻特性曲線的主要要求:(2)鑒頻器的峰值頻帶寬度Bmax,要求Bmax應(yīng)大于輸入FM波最大頻偏擺動范圍 。

Bm≥2Δfm

①FM波——(頻幅變換)——FM—AM②FM—AM——(包絡(luò)檢波)——恢復(fù)原調(diào)制信號8.4.2振幅鑒頻器(斜率鑒頻器slopediscriminator)1.失諧(detvning)回路振幅鑒頻器振幅鑒頻器的基本原理:

頻-幅變換器包絡(luò)檢波器返回最簡單的頻—幅變換電路就是并聯(lián)諧振回路,其工作特點:例1:失調(diào)單回路振幅鑒頻器FM信號工作在并聯(lián)諧振回路的失諧區(qū),即( ),當(dāng)FM波電流流過回路時,由于瞬時頻率隨調(diào)制信號而變化,對于不同的瞬時頻偏,失諧回路阻抗不同,回路輸出電壓 振幅將隨瞬時頻偏 的變化而變化,即可完成 變換。

f

ofp利用失調(diào)回路中幅頻特性曲線的傾斜部分來實現(xiàn)鑒頻,解調(diào)后失真較大,是一種原始類型的鑒頻器,現(xiàn)在已很少采用,但它對理解振幅鑒頻器對FM波的解調(diào)有很直觀的意義。仿真fpius(fo)返回

是在集成電路中常用的振幅鑒頻器,如下圖電路就是電視接收機中伴音信號處理的集成電路TA7176A中的差分峰值鑒頻器。

1電路結(jié)構(gòu)

二差分峰值振幅鑒頻器T1,T2為射隨器;T3,T4為峰值檢波器;T5,T6為差分對放大器;9,10管腳外接頻—幅移相變換網(wǎng)絡(luò):C1,C2,L12電路分析:設(shè):L1C1并聯(lián)電路的諧振頻率為:L1,C1和C2組成的并、串諧振回路的諧振頻率為:

雖然有:1.當(dāng) 時,并串回路呈現(xiàn)串聯(lián)諧振,由于串聯(lián)諧振阻抗最小,故u1最小,而電流最大,故u2最大。

f

of

o2f

o1故V1最大,而C

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