第18讲高频直接调频电路.ppt
第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调1旧版：第7.27.3章 调频方法与调频电路6.2 调制器第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调2间接调频：间接调频：对调制信号先积分后调相对调制信号先积分后调相 (fC 较稳定，但是频偏小较稳定，但是频偏小 )直接调频：直接调频：对振荡器直接进行频率调制对振荡器直接进行频率调制 (可获大频偏，但可获大频偏，但 fC 不稳定不稳定 )请一班请一班5 5位同学位同学:实现实现图图6-156-15电路仿真电路仿真请二班请二班5 5位同学位同学:实现（旧版）实现（旧版）图图7-167-16电路仿真电路仿真请三班请三班5 5位同学位同学:实现实现图图6-29a6-29a电路仿真电路仿真请四班请四班5 5位同学位同学:实现实现图图6-29b6-29b电路仿真电路仿真请五班请五班5 5位同学位同学:实现实现图图6-276-27电路仿真电路仿真第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调3 压控振荡器的振荡频率随调制信号线性变压控振荡器的振荡频率随调制信号线性变化化，压控振荡器的中心频率即为载波频率，压控振荡器的中心频率即为载波频率。若被控制的是若被控制的是LCLC振荡器振荡器,则则只需控制振荡回只需控制振荡回路的某个元件路的某个元件(L(L或或C),C),使其参数随调制电压变化使其参数随调制电压变化,就可达到直接调频的目的。就可达到直接调频的目的。直接调频法直接调频法第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调41.1.调制特性调制特性 要线性要线性调频电路输出电调频电路输出电压的频率偏移与压的频率偏移与调制电压的关系调制电压的关系（fV ）一一.调频电路的指标：调频电路的指标：第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调54.4.相对相对频偏频偏 1%大频偏大频偏 1%小频偏小频偏3.3.中心频率中心频率 (载波频率载波频率 )要稳定要稳定2.2.调制灵敏度：调制灵敏度：cmff )V/Hz(=vfKf第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调6PN结的电容效应结的电容效应电容效应包括两部分电容效应包括两部分势垒电容势垒电容扩散电容扩散电容(a)PN 结加正向电压结加正向电压（b)PN 结加反向电压结加反向电压-N空间空间电荷区电荷区PVRI+UN空间空间电荷区电荷区PRI+-UV第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调7应满足：应满足：|V VQ Q|V V m mC C1 1 隔直作用隔直作用C C2 2 高频滤波电容高频滤波电容L L1 1 高频扼流圈高频扼流圈变容二极管直接调频电路利用结电容受反向外加电压控制而变化来实现调频。利用结电容受反向外加电压控制而变化来实现调频。第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调8加在变容管上的电压加在变容管上的电压0Cj直流偏置点高频电压低频调制信号u第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调9Rb2Rb1ReEcCcLCcVDuEQCbLcCjL(a)(b)Cc图图7-7-13 变容二极管作为回路总电容的直接调频电路变容二极管作为回路总电容的直接调频电路第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调10140MHz的变容管直接调频电路的变容管直接调频电路 150pF第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调11L L1 1与变容管与变容管CjCj构成振荡回路并与晶体管构成振荡回路并与晶体管Q1Q1接成电感三点式接成电感三点式 振荡电路。振荡电路。变容管的直流电压偏置从正电源稳压电路中通过两个变容管的直流电压偏置从正电源稳压电路中通过两个470W470W 电位器取出一部分提供，作为电位器取出一部分提供，作为V VQ Q。调制信号通过调制信号通过1.7mH1.7mH的高频扼流圈的高频扼流圈L L2 2和两个和两个150pF150pF电容电容 C1C1、C2C2接成的接成的p p型滤波网络加到变容管上。型滤波网络加到变容管上。第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调12两个对接的变容二极管部分接入的直接调频电路两个对接的变容二极管部分接入的直接调频电路 （1 1）两个变容二极管串联后的总电容）两个变容二极管串联后的总电容 2CCjj=（2 2）两变容二极管反向串联，对高频信号而言，加到两管的）两变容二极管反向串联，对高频信号而言，加到两管的高频电压降低一半，可减弱高频电压对结电压的影响，另外在高频电压降低一半，可减弱高频电压对结电压的影响，另外在高频电压的任一半周内，一个变容管寄生电容增大，而另一个高频电压的任一半周内，一个变容管寄生电容增大，而另一个减少，从而消弱寄生调制。减少，从而消弱寄生调制。1000 pF4.3 k10 k1 k12 H3AG80D10 pF15 pF15 pF输出12 H33 pFL1000 pF20 H1000 pF1000 pF12 V22CC1E12 H调制信号输入偏置电压33 pFL15 pF10 pF(a)(b)1000 pF第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调13 图示是一个电容式话筒调频发射机实例。图示是一个电容式话筒调频发射机实例。电容话筒在声波作用下，内部的金属薄膜产生振动，会电容话筒在声波作用下，内部的金属薄膜产生振动，会引起薄膜与另一电极之间电容量的变化。如果把电容式话筒引起薄膜与另一电极之间电容量的变化。如果把电容式话筒直接接到振荡器的谐振回路中，作为回路电抗就可构成调频直接接到振荡器的谐振回路中，作为回路电抗就可构成调频电路。电路。第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调14 电容式话筒振荡器是电容式话筒振荡器是电容三点式电路，它利电容三点式电路，它利用了晶体管的极间电容。用了晶体管的极间电容。电容话筒直接并联在振电容话筒直接并联在振荡 回 路 两 端，用 声荡 回 路 两 端，用 声波直接进行调频。波直接进行调频。图（图（b b）是电容式话筒的原理图，金属膜片与金属板之）是电容式话筒的原理图，金属膜片与金属板之间形成电容，声音使膜片振动，两片间距随声音强弱而变间形成电容，声音使膜片振动，两片间距随声音强弱而变化，因而电容量也随声音强弱而变化。在正常声压下，电化，因而电容量也随声音强弱而变化。在正常声压下，电容量变化较小，为获得足够的频偏应选择较高的载频。容量变化较小，为获得足够的频偏应选择较高的载频。第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调15 这种调频发射机载频约在几十兆赫兹到几百兆赫兹之这种调频发射机载频约在几十兆赫兹到几百兆赫兹之间。间。耳语时，频偏约有耳语时，频偏约有2kHz2kHz；大声说话时，频偏约大声说话时，频偏约40kHz40kHz左右；左右；高声呼喊时，频偏可达高声呼喊时，频偏可达75kHz75kHz。这种电路没有音频放大器所造成的非线性失真，易于这种电路没有音频放大器所造成的非线性失真，易于获得较好的音质。这种调频发射机只有一级振荡器，输出获得较好的音质。这种调频发射机只有一级振荡器，输出功率小，频率稳定度差，但体积小，重量轻。功率小，频率稳定度差，但体积小，重量轻。第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调16Cj+Cj0 反向电压反向电压v =0 时的结电容时的结电容VD PN结内建电位差结内建电位差(很小很小)电容的变化指数电容的变化指数 变容二极管直接调频原理分析)1(0DjjVvCC-=Cjv 第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调17CjQ当调制信号为：当调制信号为：tVtvm=cos)(=+)cos1()(0tVVVVVVCQDmDQDj)cos1(0DmQjjVtVVCC+=Cjv 结电容的调制度结电容的调制度M第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调18结电容的调制度结电容的调制度QDmVVVM+=)1(0DQjjQVVCC+=静态结电容)cos1(tMCCjQj+=动态结电容第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调19瞬时振荡角频率为瞬时振荡角频率为:)cos1(11)(tMCLLCtjQj+=2)cos1(tMc+=。上式称为调制特性方程上式称为调制特性方程的振荡角频率。的振荡角频率。是静态工作点是静态工作点)0(1=vLCjQ第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调20线性调制线性调制调制特性分析调制特性分析最大频偏最大频偏cmM=tMtcc+=cos)(2 )1(=2)cos1()(tMtc+=第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调212 )2(.2cos)12(81cos2)12(811 .)2cos2121(!21)12(2cos21.cos!21)12(2cos21)(22222+-+-+=+-+=+-+=tMtMMtMtMtMtMtccc调制特性分析调制特性分析2)cos1()(tMtc+=.!2)1(1)1(2+-+=+xxx利用函数展开幂级数利用函数展开幂级数第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调22.2coscos.2cos)12(81cos2)12(811)(222+=+-+-+=tttMtMMtmmcccccM2)121(81-=最大角频偏最大角频偏中心频率偏移中心频率偏移cmM2=2 )2(mcmmfUMUk=2调制灵敏度调制灵敏度第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调23例例 调频振荡回路有电感调频振荡回路有电感L L和变容二极管组成。和变容二极管组成。L=2H,变容二极管的参数为变容二极管的参数为：(1)(1)载波载波fc(2)(2)由调制信号引起的载波漂移由调制信号引起的载波漂移fc(3)(3)最大频偏最大频偏fm(4)(4)调频系数调频系数kf(5)(5)二阶失真系数二阶失真系数21,V6.0,pF2250=DjVC波。求：输出调制FMV,)10sin(3)(,V64ttvVQ=-=第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调24)1()1(00DQjDjjVVvCVvCC+=+=214)6.0610cos31(225+=t)cos1(tMCjQ+=pfVVCCDQjjQ8.67)6.061(225)1(210=+=+=5.0=+=QDmVVVM214)10cos5.01(8.67tCj+=解解第十第十八讲讲 直接调制器电路直接调制器电路11/14/2023 12:04 PM第6章 角度调制与解调25tttMtmmccc+=2
