【正文】 )進(jìn)行相位比較，即可得到鑒頻電路的解調(diào)輸出。 一、鑒頻方法概述和鑒頻器的主要技術(shù)指標(biāo) 1. 實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法 實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法很多，但常用的方法有以下幾種： (1) 利用波形變換進(jìn)行鑒頻 將調(diào)頻信號(hào)先通過一個(gè)線性變換網(wǎng)絡(luò)，使調(diào)頻波變換成 調(diào)頻調(diào)幅波，其幅度正比于瞬時(shí)頻率的變化，經(jīng)變換網(wǎng)絡(luò)輸 出的調(diào)頻調(diào)幅信號(hào)再作振幅檢波即可恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)，斜 率鑒頻 (即失諧回路鑒頻 )、相位鑒頻等均屬于此類。 本節(jié)討論的重點(diǎn)在鑒頻。 間接調(diào)頻電路 (阿姆斯特朗調(diào)頻發(fā)射機(jī) ) 積分器平衡調(diào)幅器調(diào)制信號(hào)輸入移相器? /2緩沖級(jí)晶體振蕩器相加器倍頻器N1混頻器晶體振蕩器倍頻器N2調(diào)頻器調(diào)頻波輸出調(diào)相器N1f0N1D f0D ff01 fcfoN2( fc– Nf0)N1N2D ffc– N1f0N1D f圖 817 間接調(diào)頻的典型方框圖 167。 當(dāng)然，倍頻也可以分散進(jìn)行，例如先倍頻 N1次，之后進(jìn)行混頻，然后再倍頻 N2倍?；祛l只起頻譜搬移作用，不會(huì)改變最大頻移。為了最后得到這個(gè)數(shù)值，尚需采用混頻的方法。這個(gè)數(shù)值又可能不符合對(duì)中心頻率的要求。如果調(diào)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。 調(diào)相法所獲得頻偏一般是不能滿足需要的，例如，調(diào)頻廣播所要求的最大頻移為 75kHz。 晶體振蕩器時(shí)延網(wǎng)絡(luò)? = f ( v?) v = V c os [ w0 (t– ? ) ]v?V c os w0t圖 816 時(shí)延調(diào)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(shí)延法調(diào)相系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制線性好，相位偏移大，最大相移可達(dá) 144?，被廣泛應(yīng)用在調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)及激光通信系統(tǒng)中。如果各級(jí)回路之間的耦合電容過大，則該電路就不能看成是 3個(gè)單回路的串接，而變成三調(diào)諧回路的耦合電路了，這時(shí)，即使相移較小也會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真。這樣，電路總相移近似等于 3個(gè)回路的相移之和。 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(hào)輸 入調(diào)制信號(hào)470 ?v?+ 9V3 pF 1 pF 1 pF 5pF (c) 圖 815 LC回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路 圖 815(c)是三級(jí)單回路構(gòu)成的移相電路，每個(gè)回路的 Q值由可變電阻 (22k?)調(diào)節(jié)，以使每個(gè)回路產(chǎn)生相等的相移。圖 815(a)介紹的是用變?nèi)莨軐?duì) LC調(diào)諧回路作可變移相的一種調(diào)相電路，圖 (b)為等效電路。 1. 移相法調(diào)相 將載頻信號(hào) Vcosw0t通過一個(gè)相移受調(diào)制信號(hào) v?線性 控制的移相網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)相，原理框圖如圖 814所示。由前述間接調(diào)頻的原理圖可知，間接調(diào)頻的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)調(diào)相。 50k ?100 ?VCC1 ? F調(diào)制信號(hào)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(diào)頻電路圖 (a) (b) 167。L的串入減小石英晶體靜態(tài)電容 C0的影響，擴(kuò)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(qiáng)了變?nèi)莨芸刂祁l偏的作用，使頻偏加大。就一般而言， fg與fP的差值只有幾十至幾百赫茲。這就是說，變?nèi)莨?Cj的變化所引起調(diào)頻波的頻偏是很小的。 C2CjC1CjLACqLqC0LA AB B B( a) ( b) ( c)C j? q圖 812 晶體直接調(diào)頻原理圖 圖 812(a)是皮爾斯電路，變?nèi)莨芘c石英晶體相串聯(lián)， Cj受調(diào)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(diào)制電壓 v?的控制，獲得了調(diào)頻波。若某臺(tái)的中心頻率為 100MHz，則該電臺(tái)的振蕩頻率相對(duì)穩(wěn)定度不應(yīng)劣于 2? 510?如何穩(wěn)定調(diào)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(diào)頻； 第二，采用自動(dòng)頻率控制電路； 第三，利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。 晶體振蕩器直接調(diào)頻 上述的直接調(diào)頻，主要優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用。 其缺點(diǎn)是 : 變?nèi)莨艿囊恢滦暂^差，大量生產(chǎn)時(shí)會(huì)給調(diào)試帶來某些麻煩；另外偏置電壓的漂移、溫度的變化會(huì)引起中心頻率漂移，因此調(diào)頻波的載波頻率穩(wěn)定度不高。圖中各個(gè) 1000pF電容對(duì)高頻均呈短路作用，振蕩管接成共基極組態(tài)。（參見有關(guān)文獻(xiàn)分析） 2. 變?nèi)荻O管調(diào)頻實(shí)際電路分析 下面是 90MHz變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻電路 .電路圖如圖 811所示。 需要強(qiáng)調(diào)指出，以上討論的是 DC相對(duì)于回路總電容 C很小（即小頻偏）的情況。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。 Df0是引起中心頻率不穩(wěn)定的一種因素。 cc圖中 001)c os1(1)()(CCCtmCCCCtCtCcccc????????D?(832) 經(jīng)整理可得 DC(t)? – c0?(m, ?) (833) 式中 P為變?nèi)荻O管與振蕩回路之間的接入系數(shù)， m=VΩ / VD+ V0 為調(diào)制深度 . 2PC jL1C 1C c根據(jù)頻率穩(wěn)定度的概念可知，當(dāng) Dww0時(shí) CC21LLCC210D???????? D?D??wwD (834) 式中 w0是未調(diào)制時(shí)載波角頻率； C是調(diào)制信號(hào)為零時(shí)的回路 總電容。加到變?nèi)莨苌系姆聪蚱珘簽? vR=VCC–V+v?(t)=V0+v?(t) (831) 式中， V0 = VCC–V是反向直流偏壓。這樣就實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。 結(jié)電容 Cj與反向電壓 vR存在如下關(guān)系： ???????????DR0jjV1CCv 加到變?nèi)莨苌系姆聪螂妷海ㄖ绷髌珘?V0和調(diào)制信號(hào)電壓 v?(t)=V?cos?t， vR(t)=V0+V?cos?t vRvRO OOCjCoCjCjo( c)( a )( b )V?V?tt用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管結(jié)電容 把受到調(diào)制信號(hào)控制的變?nèi)荻O管接入載波振蕩器的振蕩回路，如圖810所示，則振蕩頻率亦受到調(diào)制信號(hào)的控制。 1. 基本工作原理和定量分析 變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體 PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓變化這一特性而制成的一種半導(dǎo)體二極管。 、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路是一種常用的直接調(diào)頻電路，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信和自動(dòng)頻率微調(diào)系統(tǒng)。 其中頻偏增大與調(diào)制線性度之間是矛盾的。 缺點(diǎn)：可能得到的最大頻偏較小。 先將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分處理，然后用它控制載波的瞬時(shí)相位變化，從而實(shí)現(xiàn)間接控制載波的瞬時(shí)頻率變化的方法，稱為間接調(diào)頻法。 可變電抗器件的種類： 變?nèi)荻O管 具有鐵氧體磁芯的電感線圈 電抗管電路 直接調(diào)頻法的優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，頻偏較大 缺點(diǎn)：但中心頻率不易穩(wěn)定。如果受控振蕩器是產(chǎn)生正弦波的 LC振蕩器， 則振蕩頻率主要取決于諧振回路的電感和電容。 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法分為兩大類：直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法。 167。但是當(dāng)調(diào)制信號(hào)幅度不變而頻率增加到2kHz及 4kHz時(shí)，對(duì) FM波來說，雖然調(diào)制頻率提高了，但因mf減小，使有效邊頻數(shù)目減小，所以有效譜寬只增加到28kHz及 32kHz，即增加是有限的。 o ? ?Dw m =K f V ? ΩωmmfD? o ? ?m p = K p V ? Dw m =m p 調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度 三、調(diào)頻波與調(diào)相波的聯(lián)系與區(qū)別 根據(jù)調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 和調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ap(t)=Vocos[wot+Kpv?(t)] 可以看出 FM與 PM兩者之間的關(guān)系 : 調(diào)頻波可以看成調(diào)制信號(hào)為 而調(diào)相波則可以看成調(diào)制信號(hào)為 的調(diào)頻波 . 這種關(guān)系為間接調(diào)頻方法奠定了理論基礎(chǔ) ?????? ?w? ? ?t0foofdt)t(Ktc o sV)t( va? ?t0 dt)t(vdt)t(d ?v 的調(diào)相波， 根據(jù)前述分析可知，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率 F發(fā)生變化時(shí)，調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù) mf與 F成反比變化，其頻寬寬度基本不變，故稱恒帶調(diào)制，其頻譜寬度如圖 86(a)所示。 通常將振幅小于載波振幅 10%的邊頻分量忽略不計(jì)，有效的上下邊頻分量總數(shù)則為 2(m+1)個(gè)，即調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度定為 BW=2(m+1)F=2(Df+F) (828) 可見，調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度與它們的調(diào)制系數(shù) m 有關(guān)， m越大，有效頻帶越寬。 進(jìn)一步分析表明，調(diào)制后盡管部分功率由載頻向邊頻轉(zhuǎn)換， 但大部分能量還是集中在載頻附近的若干個(gè)邊頻之中。這說明，調(diào)制的作用僅是將原來的載頻功率重新分配到各 個(gè)邊頻上，而總的功率不變。 2. 調(diào)頻波和調(diào)相波的功率和有效頻帶寬度 調(diào)頻波和調(diào)相波的平均功率與調(diào)幅波一樣，也為載頻功率 和各邊頻功率之和。 w o w o w o w om f = 0 m f = 0 .5 m f = 2 . 4 m f = 4圖 85 單頻調(diào)制的調(diào)頻波的頻譜圖 由圖可知，不論 mf為何值，隨著階數(shù) n的增大，邊頻分量的 振幅總的趨勢(shì)是減小的； mf越大，具有較大振幅的邊頻分量就 越多；對(duì)于某些 mf值，載頻或某些邊頻分量的振幅為零，利用 這一現(xiàn)象，可以測(cè)量調(diào)頻波和調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)。 圖 85所示頻譜圖是根據(jù)式 (825)和貝塞爾函數(shù)值畫出 的幾個(gè)調(diào)頻頻率 (即各頻率分量的間隔距離 )相等、調(diào)制系數(shù) mf不等的調(diào)頻波頻譜圖。由圖可知， 階數(shù) n或數(shù)值 mf越大， Jn(mf)的變化范圍越??； Jn(mf)隨 mf 的增大作正負(fù)交替變化； mf在某些數(shù)值上， Jn(mf)為零，例 如 mf =,… 時(shí)， J0(mf)為零。它可由第一類貝塞爾函數(shù)表求得。 ?wD?D2f ???2F???VKm ff mp = KpV? Dwf = KfV? Dwp = KpV?? 二、調(diào)角信號(hào)的頻譜與有效頻帶寬度 由于調(diào)頻波和調(diào)相波的方程式相似 ,因此要分析其中一種 頻譜 ,則另一種也完全適用。若頻偏都用 Dwm表示，調(diào)制指數(shù)