第18講高頻直接調(diào)頻電路

間接調(diào)頻：對(duì)調(diào)制信號(hào)先積分后調(diào)相

(fC較穩(wěn)定，但是頻偏小)直接調(diào)頻：對(duì)振蕩器直接進(jìn)行頻率調(diào)制

(可獲大頻偏，但fC不穩(wěn)定)請(qǐng)一班5位同學(xué):實(shí)現(xiàn)圖6-15電路仿真請(qǐng)二班5位同學(xué):實(shí)現(xiàn)（舊版）圖7-16電路仿真請(qǐng)三班5位同學(xué):實(shí)現(xiàn)圖6-29a電路仿真請(qǐng)四班5位同學(xué):實(shí)現(xiàn)圖6-29b電路仿真請(qǐng)五班5位同學(xué):實(shí)現(xiàn)圖6-27電路仿真

壓控振蕩器的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化，壓控振蕩器的中心頻率即為載波頻率。若被控制的是LC振蕩器,則只需控制振蕩回路的某個(gè)元件(L或C),使其參數(shù)隨調(diào)制電壓變化,就可達(dá)到直接調(diào)頻的目的。直接調(diào)頻法1.調(diào)制特性

要線性調(diào)頻電路輸出電壓的頻率偏移與調(diào)制電壓的關(guān)系（Δf——V）一.調(diào)頻電路的指標(biāo)：4.相對(duì)頻偏

>1%

大頻偏

<1%

小頻偏3.中心頻率(載波頻率)

要穩(wěn)定2.調(diào)制靈敏度：

)V/Hz(

WD=vfKfPN結(jié)的電容效應(yīng)電容效應(yīng)包括兩部分勢(shì)壘電容擴(kuò)散電容(a)PN結(jié)加正向電壓（b)PN結(jié)加反向電壓-N空間電荷區(qū)PVRI+UN空間電荷區(qū)PRI+-UV應(yīng)滿足：|VQ|VmC1隔直作用C2高頻濾波電容L1高頻扼流圈變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路利用結(jié)電容受反向外加電壓控制而變化來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。加在變?nèi)莨苌系碾妷簣D7-13

變?nèi)荻O管作為回路總電容的直接調(diào)頻電路140MHz的變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路

150pFL1與變?nèi)莨蹸j構(gòu)成振蕩回路并與晶體管Q1接成電感三點(diǎn)式振蕩電路。

變?nèi)莨艿闹绷麟妷浩脧恼娫捶€(wěn)壓電路中通過(guò)兩個(gè)470W

電位器取出一部分提供，作為VQ。調(diào)制信號(hào)通過(guò)1.7mH的高頻扼流圈L2和兩個(gè)150pF電容

C1、C2接成的p型濾波網(wǎng)絡(luò)加到變?nèi)莨苌稀蓚€(gè)對(duì)接的變?nèi)荻O管部分接入的直接調(diào)頻電路（1）兩個(gè)變?nèi)荻O管串聯(lián)后的總電容

（2）兩變?nèi)荻O管反向串聯(lián)，對(duì)高頻信號(hào)而言，加到兩管的高頻電壓降低一半，可減弱高頻電壓對(duì)結(jié)電壓的影響，另外在高頻電壓的任一半周內(nèi)，一個(gè)變?nèi)莨芗纳娙菰龃?，而另一個(gè)減少，從而消弱寄生調(diào)制。

圖示是一個(gè)電容式話筒調(diào)頻發(fā)射機(jī)實(shí)例。

電容話筒在聲波作用下，內(nèi)部的金屬薄膜產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)引起薄膜與另一電極之間電容量的變化。如果把電容式話筒直接接到振蕩器的諧振回路中，作為回路電抗就可構(gòu)成調(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（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(dòng)，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(yǔ)時(shí)，頻偏約有2kHz；大聲說(shuō)話時(shí)，頻偏約40kHz左右；高聲呼喊時(shí)，頻偏可達(dá)75kHz。這種電路沒(méi)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(jí)振蕩器，輸出功率小，頻率穩(wěn)定度差，但體積小，重量輕。Cj+–Cj0

——

反向電壓v

=0

時(shí)的結(jié)電容VD

——

PN結(jié)內(nèi)建電位差(很小)

——

電容的變化指數(shù)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻原理分析CjvWCjQ當(dāng)調(diào)制信號(hào)為：=gWgW+++)cos1()(0tVVVVVVCQDmDQDjCjvW結(jié)電容的調(diào)制度M結(jié)電容的調(diào)制度靜態(tài)結(jié)電容動(dòng)態(tài)結(jié)電容瞬時(shí)振蕩角頻率為:線性調(diào)制調(diào)制特性分析最大頻偏調(diào)制特性分析利用函數(shù)展開(kāi)冪級(jí)數(shù)最大角頻偏中心頻率偏移調(diào)制靈敏度例

調(diào)頻振蕩回路有電感L和變?nèi)荻O管組成。L=2mH,變?nèi)荻O管的參數(shù)為：(1)載波fc(2)由調(diào)制信號(hào)引起的載波漂移△fc(3)最大頻偏△fm(4)調(diào)頻系數(shù)kf(5)二階失真系數(shù)解C3為高頻濾波電容變?nèi)莨懿糠纸尤胝袷幓芈穭?dòng)態(tài)結(jié)電容C1、C2

的引入，使Cj

對(duì)回路總電容的影響減小，從而c的穩(wěn)定性提高C30.002uF20pF調(diào)頻波輸出2例：對(duì)圖6-15所示的變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路。

1.說(shuō)明電路中各元件的作用；

2.畫出該調(diào)頻振蕩器的高頻通路、變?nèi)莨艿闹绷魍泛鸵纛l通路。

3.若已知u?(t)=U?mcos(2104t)(V)，變?nèi)莨芙Y(jié)電容Cj=80(UQ+u?)0.5(pF),調(diào)頻指數(shù)mf=5，當(dāng)u?=0時(shí)的振蕩頻率為fc=90MHz，試求變?nèi)莨芩璧闹绷髌秒妷篣Q，調(diào)頻波的最大頻偏Δfm以及調(diào)制信號(hào)的振幅U?m。(1)R1、R2、R3、R4為晶體管提供直流偏置和直流通路，R4、R5、R6、R7為變?nèi)莨芴峁┲绷鞣雌煤椭绷魍罚?000pF，0.001mF、0.002mF均為高頻旁路電容，即高頻交流通路；47mH為高頻扼流圖，對(duì)高頻近似開(kāi)路，對(duì)直流、低頻近似短路；47mF為隔直電容，對(duì)低頻近似短路；C1、C2、C3、C4、C5、Cj和電感L1與晶體管Q1構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器；L1、L2互感耦合輸出vFM。C30.002uF20pF調(diào)頻波輸出2解(2)高頻通路

(3)

3.晶體振蕩器直接調(diào)頻電路

在要求調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度高，而頻偏較小的場(chǎng)合，可采用變?nèi)荻O管+晶體直接調(diào)頻電路。注意：晶體在電路中呈現(xiàn)為一個(gè)等效電感，故只能工作于晶體的串聯(lián)諧振頻率f

q與并聯(lián)諧振頻率fp之間，而f

q與f

p之間的頻率變化范圍只有量級(jí)，再加上Cj的串聯(lián)，晶體的可調(diào)振蕩頻率更窄。

擴(kuò)大頻偏的方法有兩種：晶體支路中串接小電感；利用π型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗變換來(lái)擴(kuò)展晶體呈現(xiàn)感性的工作頻率范圍。

4.集成電路MC28334.集成電路MC2833MC2833是單片調(diào)頻發(fā)射集成電路fi(t)晶振PDLFVCOfo(t)調(diào)頻波fΩ(t)調(diào)制信號(hào)+5.用鎖相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻能夠得到中心頻率高度穩(wěn)定的調(diào)頻信號(hào)

當(dāng)調(diào)制信號(hào)為鋸齒波時(shí)，可輸出掃頻信號(hào)。當(dāng)調(diào)制信號(hào)為數(shù)字脈沖時(shí)，可產(chǎn)生移頻鍵控調(diào)制（FSK信號(hào)）

調(diào)制信號(hào)作為VCO控制電壓的一部分使其頻率產(chǎn)生相應(yīng)的變化，由此在輸出端得到已調(diào)頻信號(hào)。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(jí)倍頻和混頻器寬帶窄帶

采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器作為主振級(jí)，然后再對(duì)這個(gè)穩(wěn)定的載頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)相，這樣一來(lái)就可得到中心頻率穩(wěn)定度高的調(diào)頻信號(hào)。高穩(wěn)定度載波振蕩器

相位調(diào)制器積分電路多級(jí)倍頻和混頻器寬帶窄帶

在間接調(diào)頻時(shí)，要獲得線性調(diào)頻必需以線性調(diào)相為基礎(chǔ)。但在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)相時(shí)，要求最大瞬時(shí)相位偏移m<30°，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fm很小，即：mf<<1，這是間接調(diào)頻法的主要缺點(diǎn)。但最大頻偏小的缺點(diǎn)可以通過(guò)多級(jí)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。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

如果忽略二次方以上各項(xiàng)，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：調(diào)相波輸出載波輸入調(diào)相波輸出Oωωoω幅頻特性Δφπ/6-π/6當(dāng)Δ<π/6(或30o)時(shí)，tanΔ≈Δ可得:表明:單級(jí)LC諧振回路在滿足Δ

<π/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(jí)LC諧振回路輸出電壓的瞬時(shí)頻率ω(t)就與輸入調(diào)制電壓uΩ(t)成線性關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制電壓uΩ(t)的間接調(diào)頻。圖7-24.實(shí)用變?nèi)荻O管調(diào)相電路

由晶體管組成單LC回路調(diào)諧放大電路，電感L、電容C1、C2與變?nèi)莨蹸j組成并聯(lián)諧振回路；C3、C4、C5為耦合電容；LZ為高頻扼流圈，以防高頻載波被調(diào)制信號(hào)源旁路;R5、R6對(duì)電源EC分壓后為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)偏置電壓UQ。

放大的載波信號(hào)經(jīng)C3耦合輸入，調(diào)制信號(hào)經(jīng)C5耦合輸入，調(diào)相信號(hào)經(jīng)C4耦合輸出。如果將調(diào)制電壓uΩ(t)先積分后再輸入，那么從C4耦合輸出的信號(hào)就是對(duì)調(diào)制電壓uΩ(t)的間接調(diào)頻波。載波輸入

uFM(t)R5R1R3R4R3CbC1CjC3C2C4C5LLZECR6Ce+UQ-

注意圖中470kΩ和三個(gè)0.002μF的并聯(lián)電容組成的電路滿足積分器的條件，因此加到三個(gè)變?nèi)荻O管上的電壓為調(diào)制電壓的積分，所以該電路的輸出是調(diào)頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了間接調(diào)頻的目的。

圖示為三級(jí)單回路變?nèi)?/p>