【文章內容簡介】 CC210D???????? D?D??wwD (834) 式中 w0是未調制時載波角頻率； C是調制信號為零時的回路 總電容。 將 (833)代入 (834)得 Dw(t)= Kw0?(m,?)=Kw0[A0+A1cos?t+A2cos2?t+… ] 或 Df(t)=Kf0[A0+A1cos?t+A2cos2?t+…… ] =Df0+Df1+Df2+Df3+…… (835) 該式說明，瞬時頻率的變化中含有以下成份： ① 與調制信號成線性關系的成份 Df1 Df1=KA1f0 = rm[8+(?–1)(?–2) ]Kf0 (836) ② 與調制信號各次諧波成線性關系的成份 Df Df3…… Df2=KA2f0 = ?(?–1) Kf0 (837) Df3=KA3f0 = ?(?–1)(?–2) Kf0 (838) ③ 中心頻率相對于未調制時的載波頻率產(chǎn)生的偏移為 Df0=KA0f0 = ?(?–1) Kf0 (839) 8141241412m3m2m2mDf(t)=Df0+Df1+Df2+Df3+…… Df1是調頻時所需要的頻偏。 Df0是引起中心頻率不穩(wěn)定的一種因素。 Df2和 Df3是頻率調制的非線性失真。由以上各式可知，若選取 ?=1，則二次、三次非線性失真以及中心頻率偏移均可為零。也就是說 Df與 v?(t)成線性關系。 需要強調指出，以上討論的是 DC相對于回路總電容 C很?。葱☆l偏）的情況。如果 DC比較大則屬于大頻偏調頻。（參見有關文獻分析） 2. 變容二極管調頻實際電路分析 下面是 90MHz變容管直接調頻電路 .電路圖如圖 811所示。 1 0 0 0 p F L 2 100 ? FM 12k ? 3 .3 k ? 47k ? 1000pF L 1 5pF 1 0 p F 1 0 0 0 p F 2 0 p F 5 /1 0 p F 5pF 47 ? H 22k ? 56k ? C 1 1 0 0 0 p F 100k ? v ? + 9 V 10pF 20pF 5pF L 1 L 2 5 pF (a) (b) 圖 811 變容管直接調頻實例 由振蕩器的等效電路可見，這是電容三點式電路，變容管部分接入振蕩回路，它的固定反偏電壓由 +9V電源經(jīng)電阻 56k?和 22k?分壓后取得，調制信號 v?經(jīng)高頻扼流圈 47?H加至變容管起調頻作用。圖中各個 1000pF電容對高頻均呈短路作用，振蕩管接成共基極組態(tài)。 變容二極管調頻電路的優(yōu)點 : 電路簡單，工作頻率較高，容易獲得較大的頻偏，在頻偏不需很大的情況下，非線性失真可以做得很小。 其缺點是 : 變容管的一致性較差，大量生產(chǎn)時會給調試帶來某些麻煩；另外偏置電壓的漂移、溫度的變化會引起中心頻率漂移，因此調頻波的載波頻率穩(wěn)定度不高。 ? 167。 晶體振蕩器直接調頻 上述的直接調頻，主要優(yōu)點是可獲得較大的頻偏，但其中心頻率穩(wěn)定較差，影響了它的應用。 例如 88108MHz的調頻廣播中，各個調頻臺的中心頻率對穩(wěn)定度不可超過 ?2kHz，否則相鄰電臺就要發(fā)生相互干擾。若某臺的中心頻率為 100MHz，則該電臺的振蕩頻率相對穩(wěn)定度不應劣于 2? 510?如何穩(wěn)定調頻波的中心頻率呢？ 通常采用以下三種方法： 第一，用晶體振蕩器直接調頻； 第二，采用自動頻率控制電路； 第三，利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。 這里先討論第一種方法。 C2CjC1CjLACqLqC0LA AB B B( a) ( b) ( c)C j? q圖 812 晶體直接調頻原理圖 圖 812(a)是皮爾斯電路，變容管與石英晶體相串聯(lián)， Cj受調制電壓 v?的控制，因而石英晶體的等效電感也受到控制，也即振蕩器的振蕩頻率受到調制電壓 v?的控制，獲得了調頻波。 石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高，電壓參數(shù)的變化對振蕩頻率的影響是微小的。這就是說，變容管 Cj的變化所引起調頻波的頻偏是很小的。這個偏移值不會超出石英晶體串聯(lián)、并聯(lián)兩個諧振頻率差值的一半。就一般而言， fg與fP的差值只有幾十至幾百赫茲。 為了加大晶體振蕩器直接調頻電路的頻偏，可在圖812(a)中的 AB支路內串聯(lián)一個電感 L，如圖 812(b)所示。L的串入減小石英晶體靜態(tài)電容 C0的影響，擴展石英晶體的感性區(qū)域，使 fg與 fP間的差值加大，從而增強了變容管控制頻偏的作用，使頻偏加大。 圖 813是中心頻率為 ， 圖 (b)是它的交流等效電路。 50k ?100 ?VCC1 ? F調制信號10k ?47 0 pF2 0k ?51 0 ?30 0 pF6 8 p F5 0 / 5 pF100k ?v?VDFM 出JT 3 0 0 p F 4 7 0 p F JT C j 6 8 p + 5 0 / 5 p F 圖 813 晶體振蕩器直接調頻電路圖 (a) (b) 167。 間接調頻方法（由 PM?FM） 間接調頻的頻穩(wěn)度高，廣泛地用于廣播發(fā)射機和電視伴音發(fā)射機中。由前述間接調頻的原理圖可知，間接調頻的關鍵在于如何實現(xiàn)調相。常用的調相方法主要有移相法調相 ,可變時延調相和 矢量合成調相法 。 1. 移相法調相 將載頻信號 Vcosw0t通過一個相移受調制信號 v?線性 控制的移相網(wǎng)絡，即可實現(xiàn)調相，原理框圖如圖 814所示。 晶體振蕩器移相網(wǎng)絡? = f ( v ? )調相波v = V c os ( w 0 t– ? )v ?V c os w 0 t圖 814 移相法調相框圖 圖中， ? = kpv? = mpcos?t v0 = Vcosw0t (840) 常用的移相網(wǎng)絡有多種形式，如 RC移相網(wǎng)絡、 LC調諧回路移相網(wǎng)絡等。圖 815(a)介紹的是用變容管對 LC調諧回路作可變移相的一種調相電路，圖 (b)為等效電路。 10 0k ?10 0 0 p F0 . 0 2 100k ?15k ? 1 0 0 0 p F 1 0 0 0 p F+ 9 V調相波C j調制信號v ?v c載波 R110k ?L R C j = f ( v ? ) L R 1 v c (a) (b) 圖 815 LC回路變容管調相電路 由圖可知，這是用調制電壓 v?控制變容管電容 Cj 的變化，由 Cj 的變化實現(xiàn)調諧回路對輸入載頻 f0的相移，具體過程為 v?? Cj ?f?0?Df(=f?–f0)?D? 根據(jù) LC調諧回路的分析，在 v?=0時，回路諧振于載頻 f0，呈純阻性，回路相移 D?=0；當 v?≠0 時，回路失諧，呈電感性或電容性，得相移 D?＞ 0或 D?＜ 0，數(shù)學關系式為 ???????? D???D ?01ff2Qtg在 D?＜ 30?時，上式可近似為 D? ? (842) (841) 0ff2Q D? 單級 LC回路的線性相位變化范圍較小，一般在 30?以下， 為了增大調相系數(shù) mp，可以用多級單調諧回路構成的變容管 調相電路。 2 0 0 0 p F47k ?47k ?5 ? F22k ?2 0 0 0 p F22k ?Cj2 0 0 0 p F22k ?CTPM 波輸出L L LCT載波信號輸 入調制信號470 ?v?+ 9V3 pF 1 pF 1 pF 5pF (c) 圖 815 LC回路變容管調相電路 圖 815(c)是三級單回路構成的移相電路，每個回路的 Q值由可變電阻 (22k?)調節(jié)，以使每個回路產(chǎn)生相等的相移。為了減小各回路之間的相互影響，各回路之間均以小電容作弱耦合。這樣，電路總相移近似等于 3個回路的相移之和。這種電路可在 90?范圍內得到線性調相。如果各級回路之間的耦合電容過大，則該電路就不能看成是 3個單回路的串接，而變成三調諧回路的耦合電路了，這時，即使相移較小也會產(chǎn)生較大的非線性失真。 2. 可變時延法調相 周期信號在經(jīng)過一個網(wǎng)絡后，如果在時間軸上有所移動，則此信號的相角必然發(fā)生變化，時延法調相就是利用調制信號控制時延大小而實現(xiàn)調相的一種方法，其原理框圖如圖 816所示。 晶體振蕩器時延網(wǎng)絡? = f ( v?) v = V c os [ w0 (t– ? ) ]v?V c os w0t圖 816 時延調相原理框圖 上圖中 ? =kPv? =kpV?cos?t =mpcos?t (843) v =Vcos[w0(t–?)] =Vcos[w0t–mpcos?t] (844) 可變時延法調相系統(tǒng)的最大優(yōu)點是調制線性好，相位偏移大，最大相移可達 144?，被廣泛應用在調頻廣播發(fā)射機及激光通信系統(tǒng)中。 將調相波的一般數(shù)學表達式展開 ， 并以 A0代表 V， 即得 ap(t)=A0cosw0tcos[Apv?(t)]A0sin[APv?(t)]sinw0t 若最大相移很小 ， 如 [Apv?(t)] max /6 則上式可近似寫為 ap(t)=A0cosw0tA0APv?(t)sinw0t 調相波在調制指數(shù)小于 ， 可以認為是由兩個信號疊加而成： 一個是載波振蕩 A0cosw0t ， 另一個是載波被抑制的雙邊帶調幅波 A0APv?(t)sinw0t ， 兩者的相位差為 ?3. 矢量合成調相法 (阿姆斯特朗法 ) ap(t)=Vcos?(t)=Vcos[w0t+Apv?(t)] /2?矢量合成調相法實現(xiàn)框圖 用載波振蕩與雙邊帶調幅波疊加以實現(xiàn)調相 間接調頻：變調相波為調頻波。 調相法所獲得頻偏一般是不能滿足需要的，例如，調頻廣播所要求的最大頻移為 75kHz。為了使頻偏加大到所需的數(shù)值，常需采用倍頻的方法。如果調頻的頻偏只有 50Hz，則需要的倍頻次數(shù)為 (75? /50)=1500倍，可見所需的倍頻次數(shù)是很高的。 如果倍頻之前載波頻率為 1MHz，則經(jīng) 1500次倍頻后，中心頻率增大為 1500MHz。這個數(shù)值又可能不符合對中心頻率的要求。 4. 間接調頻的實現(xiàn) 310 例如，調頻廣播的中心頻率假定要求 100MHz。為了最后得到這個數(shù)值，尚需采用混頻的方法。對于此處的例子，可用一個頻率為 1400MHz(如用石英晶體振蕩器再加上若干次倍頻的辦法來得到 )的本地振蕩