【文章內容簡介】 。 直接調頻電路的基本思路： 第七章 角度調制與解調 167。 調頻方法 2． 間接調頻法 基本思想是：先將調制信號積分 ， 然后對載波進行調相 ， 如下圖所示 。 晶 晶 晶 晶 晶晶 晶 晶晶 晶 晶ucuΩ( t )a ∫ uΩ( t ) d tuF M間接調頻方框圖 第七章 角度調制與解調 167。 調頻方法 實現(xiàn)間接調頻的關鍵是如何進行相位調制 。 通常 ，實現(xiàn)相位調制的方法有如下三種 : (1） 矢量合成法 。 這種方法主要針對的是窄帶的調頻或調相信號 。 對于單音調相信號 uPM=Ucos(ωct+mpcosΩt) =Ucosωctcos(mpcosΩt)Usin(mpcosΩt)sinωct 當 mp≤π/12時 ， 上式近似為： uPM≈UcosωctUmpcosΩtsinωct 從上式可以看出：當調相指數較小時，調相波可由兩個信號合成得到 —— 一種窄帶調相方法 (NBPM)，如圖 78 (b)所示。 第七章 角度調制與解調 167。 調頻方法 窄帶調相方法 (NBPM)方法與普通 AM波 (乘法器實現(xiàn)載波與調制信號相乘 ） 的實現(xiàn)方法 (78(a))非常相似 ， 其主要區(qū)別僅在載波的相位上 （ 在 NBPM中， 乘法器載波的相位要移相 90度 —— sin） 。 第七章 角度調制與解調 167。 調頻方法 (2) 可變移相法 可變移相法就是利用調制信號控制移相網絡或諧振回路的電抗或電阻元件來實現(xiàn)調相 。 應用最廣的變容二極管調相 。 (3) 可變延時法 可變延時法是將載波信號通過一可控延時網絡 ， 延時時間τ受調制信號控制 ， 即 τ=kduΩ(t) 則輸出信號為 u=Ucosωc(tτ)=Ucos［ ωctkdωcuΩ(t)］ 由此可知 ， 輸出信號已變成調相信號了 。 第七章 角度調制與解調 167。 調頻方法 擴大調頻器線性頻偏的方法 對于直接調頻電路 ， 調制特性的非線性隨最大相對頻偏 Δfm/fc的增大而增大 。 當最大相對頻偏 Δfm/fc限定時 ， 對于特定的 fc， Δfm也就被限定了 ， 其值與調制頻率的大小無關 。 因此 ， 如果在較高的載波頻率上實現(xiàn)調頻 ， 在相對頻偏一定的條件下 ， 可得到較大的絕對頻偏 。 ? 頻偏與調制信號保持良好的線性關系 ? 調制靈敏度盡量高 ? 頻偏盡量大 ? 中心頻率穩(wěn)定度盡量高 ? 寄生調幅盡量小 技術要求 阿姆斯特朗法 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 一 、 變容二極管 變容二極管是利用 PN結反向偏臵時，勢壘電容隨外加反向偏壓變化的機理，在制作半導體二極管的工藝上進行特殊處理，控制摻雜濃度和摻雜分布，可以使二極管的勢壘電容靈敏地隨反偏電壓變化且呈現(xiàn)較大的變化。這樣制作的變容二極管可以看作一壓控電容，在調頻振蕩器中起著可變電容的作用。 其結電容 Cj與在其兩端所加 反偏電壓 u之間存在著如下關系： 0j1CCuu??????????C0為變容二極管在零偏臵時的結電容值； u?為變容二極管 PN結的勢壘電位差 (硅管約為 V，鍺管約為 )； γ為變容二極管的結電容變化指數，它決定于 PN結的雜質分布規(guī)律。 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 變容管的 Cj～ u曲線 γ1超突變結 突變結 緩變結 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 設 tUEuEu ????? ?? c o s靜態(tài)工作點為 EQ時 ， 變容二極管結電容為 0j1CCCEu???????????0jQ Ω()c o s1CCtE U tu????????????)( ?UEUm Q ?? ? 稱為 電容調制度 ， 它表示結電容受調制信號 jC調變的程度， 大， 變化大，調制越深。 ?U 將此變容管接入振蕩回路 ， 根據 的變化 ， 將會引起 的變化 ， 進而引起回路諧振頻率的變化 ， 從而實現(xiàn)調頻 。 )(tu? jC0Q ΩQ1 1 1 c o sCE Utu E u?????? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?Q ( 1 c o s )C m t ??? ? ?第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 二 、 變容二極管直接調頻電路 Cj為回路總電容 下圖為一變容二極管直接調頻電路 ， Cj作為回路總電容接入回路 。 圖 （ b） 是圖 （ a） 振蕩回路的簡化高頻電路 。 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 由此可知，若變容管上加 uΩ(t)，就會使得 Cj隨時間變化（時變電容），如右圖 (a)所示。此時的振蕩 頻率為： /211( ) ( 1 c o s )jQt m tL C L C?? ? ? ? ?式中 為不加調制信號的 振蕩頻率。 1cQLC? ?/2( 1 c o s )c mt ??? ? ?振蕩頻率隨時間變化的曲線右圖 (b)所示 。 線性調頻 ：在上式中 ， 若 ?=2， 則得： ( ) ( 1 c o s )ct m t?? ? ? ?()c t??? ? ?第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 ( ) ( 1 c o s )ct m t?? ? ? ? ()c t??? ? ?221( ) [ 1 c o s ( 1 ) c o s ]2 2 ! 2 2ot m t m t? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?其中 ， 即 頻率與調制信號成正比 ， 這種調頻稱為 線性調頻 。 ( ) ( ) / ( ) ( )cQt u t U u u t??? ??? ? ? ?一般情況下 ， ? ≠2， 這時 ， 式 可以展開成冪級數： /2( 1 cos )c mt ?? ??忽略高次項 ， 上式可近似為： 222( ) ( 1 ) c o s ( 1 ) c o s 28 2 2 8 2c o s c o s 2c c c cc c m mt m m t m ttt? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 222( ) ( 1 ) c o s ( 1 ) c o s 28 2 2 8 2c o s c o s 2c c c cc c m mt m m t m ttt? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?221 ( 1 )42mfmKm????? ? ??式中 是調制過程產生的 中心頻率漂移 ， 是由于 Cj～ u不是線性關系； 為 最大角頻偏 ， 是調制電路的重要參數； 為 二次諧波最大頻偏 ， 是由于 Cj～ u的非線性引起 。 c??m??2m??二次諧波失真系數可用下式求出 : 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 調頻靈敏度 可以通過調制特性或式 （ 731） 求出 。根據調頻靈敏度的定義 ， 有 : 2 2 2m c c cffmkSU U E u E?? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ??特點： A、 輸出頻偏大 ， 調制靈敏度高； B、 調頻振蕩器的中心頻率由 CQ決定 ， 而由于 CQ隨溫度 、電源電壓變化大 ， 故頻率穩(wěn)定度低 C、 振蕩回路的高頻電壓完全作用在變容管上 ， 因此存在寄生調制 。 D、 當偏壓較小時 ， 若變容管生高頻電壓過大 ， 可能導致二極管正向導通 ， 也將引起中心頻率不穩(wěn) 。 第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 Cj作為回路部分電容接入回路 在實際應用中 ， 通常 ? ≠2， Cj作為回路總電容將會使調頻特性出現(xiàn)非線性 ， 輸出信號的頻率穩(wěn)定度也將下降 。因此 ， 通常利用對變容二極管串聯(lián)或并聯(lián)電容的方法來調整回路總電容 C與電壓 u之間的特性 。 212212( 1 c o s )jjCCCCCCCCCC m t C??????? ? ?如下圖所示 ， 回路的總電容為： 部分接入的振蕩回路 L C1C2Cj第七章 角度調制與解調 167。 變容二極管直接調頻電路 振蕩頻率為 221222221( ) ( 1 c o s c o s )c o s c o s 2cc c c ct A m t A m tAAm A m t m t??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?式中 2121()cCCLCCC? ??