§10.3调频方法的概述 因为频率调制不是频谱线性搬移过程，它的电路就不能采 用乘法器和线性滤波器来构成，而必须根据调频波的特 点，提出具体实现的方法。对于调频电路的性能指标， 一般有以下几方面的要求： 1.线性的调制特性。即已调波的瞬时频率变化与调制 信号成线性关系。 2.具有较高的调制灵敏度。即单位调制电压所产生的 振荡频率偏移要大。 3.最大频率偏移与调制信号频率无关。 4.未调制的载波频率（即已调波的中心频率）应具有 一定的频率稳定度。 5.无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。 实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类
§10.3 调频方法的概述 因为频率调制不是频谱线性搬移过程，它的电路就不能采 用乘法器和线性滤波器来构成，而必须根据调频波的特 点，提出具体实现的方法。对于调频电路的性能指标， 一般有以下几方面的要求： 1．线性的调制特性。即已调波的瞬时频率变化与调制 信号成线性关系。 2．具有较高的调制灵敏度。即单位调制电压所产生的 振荡频率偏移要大。 3. 最大频率偏移与调制信号频率无关。 4. 未调制的载波频率（即已调波的中心频率）应具有 一定的频率稳定度。 5. 无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。 实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类
10.3.1直接调频原理 直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振 荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律 要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就 是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的 元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频 率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现 直接调频。 1.改变振荡回路的元件参数实现调频 在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振 荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中，决定 振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据 调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电 阻的数值就能实现调频
10.3.1 直接调频原理 直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振 荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。 要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就 是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的 元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频 率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现 直接调频。 1．改变振荡回路的元件参数实现调频 在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振 荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中，决定 振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据 调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电 阻的数值就能实现调频
调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和 电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体 磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件 有二极管和场效应管。 2.控制振荡器的工作状态实现调频 在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振 荡器，其振荡频率受控于加在管子反射极上的反 射极电压。因此，只需将调制信号加至反射极即 可实现调频 若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制 信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振 荡频率
调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和 电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体 磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件 有二极管和场效应管。 2．控制振荡器的工作状态实现调频 在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振 荡器，其振荡频率受控于加在管子反射极上的反 射极电压。因此，只需将调制信号加至反射极即 可实现调频。 若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制 信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振 荡频率
10.3.2间接调频原理 调频波的数学表示式，在调制信号为u2()时，为 urm()=Vem cos[ωt什k Soua 可见调频波的相位偏移为kr,与调制信号 ue()的积分成正比。 若将调制信号先通过积分器得， 然后再通过 调相器进行调相，即可得到调制信号为的 调相波，即 u(=Uem cos[o什kpa]
10.3.2 间接调频原理 调频波的数学表示式，在调制信号为uΩ (t)时，为 uFM(t)=Ucm cos[ωc t+kf ] 可见调频波的相位偏移为kf ，与调制信号 uΩ (t)的积分成正比。 若将调制信号先通过积分器得 ，然后再通过 调相器进行调相，即可得到调制信号为 的 调相波，即 u(t)=Ucm cos[ωc t+kP ]
因此，调频可以通过调相间接实现。通常将这样 的调频方式称为间接调频，其原理方框图如图 10-1所示。这样的调频方式采用频率稳定度很高 的振荡器（例如石英晶体振荡器）作为载波振荡器， 然后在它的后级进行调相，得到的调频波的中心 频率稳定度很高。 undn) 载放领荡器 缓冲级 调相器 调频波 a() 积分器 调制信号 图10-1间接调频原理方框图
因此，调频可以通过调相间接实现。通常将这样 的调频方式称为间接调频，其原理方框图如图 10-1所示。这样的调频方式采用频率稳定度很高 的振荡器(例如石英晶体振荡器)作为载波振荡器， 然后在它的后级进行调相，得到的调频波的中心 频率稳定度很高。 图10-1 间接调频原理方框图
§10.4 变容二极管直接调频电路 10.4.1.变容二极管调频电路 1.变容二极管的特性 变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压改变 而变化的原理设计的。在加反向偏压时，变容二 管呈现一个较大的结电容。这个结电容的大小能 灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极 管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回 路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会明 显地随调制电压而变化，从而改变振荡频率，达 到调频的目的
§10.4 变容二极管直接调频电路 10.4.1. 变容二极管调频电路 1．变容二极管的特性 变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压改变 而变化的原理设计的。在加反向偏压时，变容二 管呈现一个较大的结电容。这个结电容的大小能 灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极 管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回 路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会明 显地随调制电压而变化，从而改变振荡频率，达 到调频的目的
变容二极管的反向电压与其结电容呈非线性关系。 其结电容C,与反向偏置电压u,之间有如下关系： Cj= (10-19) (1+ 式中，UD为PN结的势垒电压，C0为u,=0时的结 电容；为电容变化系数。 2.调频基本原理 图10-2 变容二极管调频电路
变容二极管的反向电压与其结电容呈非线性关系。 其结电容Cj 与反向偏置电压ur之间有如下关系： (10-19) 式中，UD为PN结的势垒电压，Cj0 为ur =0时的结 电容;γ为电容变化系数。 2．调频基本原理 图10-2 变容二极管调频电路
图10-2是变容二极管调频器的原理电路。图中虚线 左边是一个LC正弦波振荡器，右边是变容二极 管和它的偏置电路。其中C是藕合电容，ZL为 高频扼流圈，它对高频信号可视为开路。变容二 极管是振荡回路的一个组成部分，加在变容二极 管上的反向电压为 u,=Vcc-VB+ug(t)=Votug(t) (10-20) 式中，Vo=Ve-Vs是加在变容二极管上的直流偏置 电压；u()为调制信号电压
图10-2是变容二极管调频器的原理电路。图中虚线 左边是一个LC正弦波振荡器，右边是变容二极 管和它的偏置电路。其中Cc是藕合电容，ZL为 高频扼流圈，它对高频信号可视为开路。变容二 极管是振荡回路的一个组成部分，加在变容二极 管上的反向电压为 ur =VccVB+uΩ (t)=VQ+uΩ (t) (10-20) 式中，VQ =VccVB是加在变容二极管上的直流偏置 电压；uΩ (t)为调制信号电压
图10-3结电容随调制电压变化关系 图10-3(a)是变容二极管的结电容与反向电压w,的关 系曲线。由电路可知，加在变容二极管上的反向 电压为直流偏压Vo和调制电压w2()之和，若设 调制电压为单频余弦信号，即ue()=U2mcos2t则 反向电压为 u,(t)=Vo+Ugm coset (10-21)
图10-3 结电容随调制电压变化关系 图10-3(a)是变容二极管的结电容与反向电压ur的关 系曲线。由电路可知，加在变容二极管上的反向 电压为直流偏压VQ和调制电压uΩ (t)之和，若设 调制电压为单频余弦信号，即uΩ (t)=UΩmcosΩt则 反向电压为 ur (t)= VQ+UΩm cosΩt (10-21)
如图10-3(b)所示。在u,()的控制下，结电容将随时间发生 变化，如图10-3(c)所示。结电容是振荡器振荡回路的一 部分，结电容随调制信号变化，回路总电容也随调制信 号变化，故振荡频率也将随调制信号变化。只要适当选 取变容二极管的特性及工作状态，可以使振荡频率的变 化与调制信号近似成线性关系，从而实现调频。 3.电路分析 设调制信号为4()=U2mcos2t,加在二极管上的反向直流 偏压为V。,V。的取值应保证在未加调制信号时振荡器 的振荡频率等于要求的载波频率，同时还应保证在调制 信号u2()的变化范围内保持变容二极管在反向电压下 工作。加在变容二极管上的控制电压为 ur ()Vo+Ugm cos2t
如图10-3(b)所示。在ur (t)的控制下，结电容将随时间发生 变化，如图10-3(c)所示。结电容是振荡器振荡回路的一 部分，结电容随调制信号变化，回路总电容也随调制信 号变化，故振荡频率也将随调制信号变化。只要适当选 取变容二极管的特性及工作状态，可以使振荡频率的变 化与调制信号近似成线性关系，从而实现调频。 3. 电路分析 设调制信号为uΩ (t)=UΩm cosΩt，加在二极管上的反向直流 偏压为 VQ，VQ的取值应保证在未加调制信号时振荡器 的振荡频率等于要求的载波频率，同时还应保证在调制 信号uΩ (t)的变化范围内保持变容二极管在反向电压下 工作。加在变容二极管上的控制电压为 ur (t)= VQ+UΩm cosΩt