今第五章角度调制与解调电路岭 52调频电路 直接调频 调频的两种实现方法 521调频电路概述间接调频 一、直接调频和间接调频 直接调频 (1)定义:用调制信号直接控制振荡器的振荡频率, 使其不失真地反映调制信号的变化规律。 (2)被控的振荡器 ①LC桭荡器和晶体振荡器(产生调频正弦波); ②张弛振荡器(产生调频非正弦波,可通过滤波等 方式将调频非正弦波变换为调频正弦波)
5.2 调频电路 调频的两种实现方法 间接调频 直接调频 5.2.1 调频电路概述 一、直接调频和间接调频 1．直接调频 (1)定义：用调制信号直接控制振荡器的振荡频率， 使其不失真地反映调制信号的变化规律。 (2)被控的振荡器 ①LC振荡器和晶体振荡器（产生调频正弦波）； ②张弛振荡器（产生调频非正弦波，可通过滤波等 方式将调频非正弦波变换为调频正弦波）
今第五章角度调制与解调电路岭 2.间接调频 (1)定义:通过调相实现调频的方法 (2)方法:根据调频与调相的内在联系,将调制信号 进行积分,用其值进行调相,便得到所需的调频信号。 正弦波振荡器产生角频率为「正弦波 调相器 a的载波电压c0a,通过调+m 相器后引入一个附加相移g(o), 积分器 ap vo(t=Vmcoslot +P(aSlo 附加相移受到vd(的积分值[va(o)dr的控制, 且控制特性为线性,则输出为va(O的调频信号,即
(1)定义：通过调相实现调频的方法 (2)方法：根据调频与调相的内在联系，将调制信号 进行积分，用其值进行调相，便得到所需的调频信号。 正弦波振荡器产生角频率为 c的载波电压 Vmcosc t，通过调 相器后引入一个附加相移 (c )， 即 vO (t) = Vmcos[c t +(c )]。 附加相移受到 v (t) 的积分值 [k1 ]的控制， 且控制特性为线性，则输出为 v (t) 的调频信号，即 v t t t Ω ( )d 0 2．间接调频
第五章角度调制与解调电路 volO=m cosl@ t +kp v2(t)dt 当vO=Vanc0s2t时,上式可表示为 vo(=Vcos a,t +Yp 1 e Sin gt I Vm cos(at+Minsat) 式中,M=k1(k1Vm2)=△an2,△am=kn41m 可见,调相器的作用是产生线性控制的附加相移 φ(ω),它是实现间接调频的关键。与直接调频电路比 较,调相电路的实现比较灵活
vO (t) = Vmcos[c t +kp k1 v t t ] t Ω ( )d 0 当 v (t) = Vmcos t 时，上式可表示为 vO (t) = Vmcos[c t + kp k1 Ωt ] Ω VΩ sin m = Vmcos(c t + Mf sint) 式中，Mf = kp (k1Vm/) = m/， m = kp k1Vm 可见，调相器的作用是产生线性控制的附加相移 (c )，它是实现间接调频的关键。与直接调频电路比 较，调相电路的实现比较灵活
今第五章角度调制与解调电路 调频电路的性能要求 1.调频特性 (1)定义:描述瞬时频率偏移Δf(=∫-∫)随调制电压v 变化的特性。 (2)特性:如图所示。 (3要求:在特定调制电压 范围内是线性的。 2.调频灵敏度 Afm (1)定义:原点上的斜率 vo(t) d(4∫) F d 单位为HzV 02 =0 t
二、调频电路的性能要求 1.调频特性 (1)定义：描述瞬时频率偏移 f (= f - f c ) 随调制电压v 变化的特性。 (2)特性：如图所示。 (3)要求：在特定调制电压 范围内是线性的。 2.调频灵敏度 (1)定义：原点上的斜率 0 F d d( ) = = v Ω Ω v f S 单位为 Hz/V
今第五章角度调制与解调电路岭 S越大,调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。 (2)要求:当①D=千∠- COSs时,画出的△f0波 形如图。图中,Δ′即为调频 信号的最大频偏。当Vn 定时,在调制信号频率范围 内,△。应保持不变。 v(t) 3.调频特性的非线性 (1)中心频率偏离量 若调频特性非线性,则由余弦调制电压产生的△f 为非余弦波形,它的傅里叶级数展开式为 △f(0=△f+△mnC0s2+△n2C0s22+
(2)要求：当 v (t) = Vmcost 时，画出的 f(t) 波 形如图。图中，fm即为调频 信号的最大频偏。当 Vm一 定时，在调制信号频率范围 内，fm应保持不变。 若调频特性非线性，则由余弦调制电压产生的 f(t) 为非余弦波形，它的傅里叶级数展开式为 f(t) = f 0 + fm1cost + fm2cos2t + SF 越大，调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。 3.调频特性的非线性 (1)中心频率偏离量
今第五章角度调制与解调电路心 式中46=f0-f为△/(0的平均分量,表示调频信号的中 心频率由偏离到f,称为中心频率偏离量。 (2)非线性失真系数:评价调频特性非线性的参数 △f 2 mn THD= 2 m 4中心频率准确度和稳定度 接收机正常接收所必须满足的一项重要性能指标, 否则,调频信号的有效频谱分量就会落到接收机通频带 以外,造成信号失真,并干扰邻近电台信号
式中 f 0 = f 0 – f c 为 f(t) 的平均分量，表示调频信号的中 心频率由 f c偏离到 f 0，称为中心频率偏离量。 (2)非线性失真系数：评价调频特性非线性的参数 m1 2 2 m n f f THD n = = 4.中心频率准确度和稳定度 接收机正常接收所必须满足的一项重要性能指标， 否则，调频信号的有效频谱分量就会落到接收机通频带 以外，造成信号失真，并干扰邻近电台信号
今五章角度调制与解调电路 522在正弦振荡器中实现直接调频 一、工作原理及其性能分析 1.工作原理 把电容或电感量受调制信号控制的可变电抗器件 接入LC振荡回路中,便可实现调频。 2可变电抗器件的种类 (1)驻极体话筒或电容式话筒。作为可变电容器 件,用在便携式调频发射机中,可将声波的强弱变化 转换为电容量的变化。将它将入振荡回路当中,就可 直接产生瞬时频率按讲话声音强弱变化的调频信号
5.2.2 在正弦振荡器中实现直接调频 一、工作原理及其性能分析 1.工作原理 把电容或电感量受调制信号控制的可变电抗器件 接入LC振荡回路中，便可实现调频。 2.可变电抗器件的种类 (1)驻极体话筒或电容式话筒。作为可变电容器 件，用在便携式调频发射机中，可将声波的强弱变化 转换为电容量的变化。将它将入振荡回路当中，就可 直接产生瞬时频率按讲话声音强弱变化的调频信号
第五章角度调制与解调电路心 (2)铁氧化磁芯绕制的线圈。作为可变电感器件, 用在扫频图示测量仪中,改变通过附加线圈的电流来 控制磁场的变化,就能使磁芯的导磁率变化,从而使 主线圈的电感量变化。 (3)变容二极管。利用反偏工作ⅣN结呈现的势垒 电容而构成,是目前最广泛应用的可变电抗器件。具 有工作频率高、固有损耗小和使用方便等优点。 1.变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路 (1)原理电路 为LC正弦振荡器中的谐振回路
(2)铁氧化磁芯绕制的线圈。作为可变电感器件， 用在扫频图示测量仪中，改变通过附加线圈的电流来 控制磁场的变化，就能使磁芯的导磁率变化，从而使 主线圈的电感量变化。 (3)变容二极管。利用反偏工作PN结呈现的势垒 电容而构成，是目前最广泛应用的可变电抗器件。具 有工作频率高、固有损耗小和使用方便等优点。 1．变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路 (1)原理电路 为 LC 正弦振荡器中的谐振回路
五章、角摩调制与解调电路心 C;一变容管的结电容,与L共同构 成振荡器的振荡回路,振荡频率近似等于 回路的谐振频率,即oosc≈a0= LO C (2)性能分析 ①归一化调频特性曲线方程 已知变容管结电容C随外加电压ν变化的变容特性 C;(0 C1(v)= (1-v/VB) B-PN结的内建电位差, C(0)v=0时的结电容, n—变容指数,其值取决于PN结的的工艺结构, 在1/3到6之间
osc 0 = j 1 LC (2)性能分析 ①归一化调频特性曲线方程 已知变容管结电容 Cj随外加电压 v 变化的变容特性 n v V C C v (1 / ) (0) ( ) B j j - = VB — PN 结的内建电位差， Cj (0)— v = 0 时的结电容， n —变容指数，其值取决于 PN 结的的工艺结构， 在 1/3 到 6 之间。 Cj —变容管的结电容，与L 共同构 成振荡器的振荡回路，振荡频率近似等于 回路的谐振频率，即
今第五章角度调制与解调电路岭 为了保证变容管在调制信号电压变化范围内保证反 偏,必须外加反偏工作点电压-V,因此,加在变容管 上的总电压v=(1o+"),且pa<Fo,将它代入 C(0) (v)= 整理后得: (1-v/VB)” JO (1+x) 式中,C=C(0) Q (1+1o/VB)V Q +vB 其中,CQ-变容管在静态工作点上的结电容, x归一化的调制信号电压,其值恒小于1
为了保证变容管在调制信号电压变化范围内保证反 偏，必须外加反偏工作点电压 -VQ，因此，加在变容管 上的总电压 v = -( VQ + v )，且 v Ω < VQ，将它代入 式中， n x C C (1 ) j Q j + = n ， V V C C (1 / ) (0) Q B j j Q + = VQ VB v x Ω + = 其中，CjQ —变容管在静态工作点上的结电容， x— 归一化的调制信号电压，其值恒小于 1。 n v V C C v (1 / ) (0) ( ) B j j - = 整理后得：