无线电通信-8.2-调频方法概述、变容二极管调频、晶体振荡器直接调频及间接调频课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-5-9,#,8.3,调频方法概述,对调频器的要求：,已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化,(,基本要求,);,未调制时的载波频率，即已调波的中心频率具有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同要求）最大频移与调制频率无关无寄生调幅或寄生调幅尽可能小调频信号方法：,用调制信号直接控制载波的瞬时频率,直接调频,优点：原理简单，频偏较大,;,缺点：但中心频率不易稳定,由调相变调频,间接调频,优点：实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以载波中心频率的稳定性可以做得较高；缺点：可能得到的最大频偏较小,调频器：产生调频信号的电路8.3 调频方法概述 对调频器的要求：调频信号方法：调频,1,8.3.1,直接调频原理,直接调频基本原理,：用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务如果载波由,LC,自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路的,L,和,C,所决定,。

只要,能用调制信号去控制回路的电感或电容，就,能控制,振荡,频率利用,C,性质器件（如变容二极管）的压控特性,;,利用,L,器件,(,铁氧体磁芯的电感线圈）的流控特性,;,8.3.1 直接调频原理直接调频基本原理：用调制信号直,2,End,8.3.2,间接调频原理,瞬时频率,瞬时相位,图,10.3.1,借助于调相器得到调频波,调频信号表达式,防止振荡器受后面电路干扰,调制信号,载波,振荡器,缓冲,电路,调相器,积分电路,调频信号,高频率稳定度振荡器,中心频率稳定度很高,End8.3.2 间接调频原理瞬时频率瞬时相位图 10,3,主要优点：,能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率主要缺点：,中心频率稳定度低应用范围：,在移动通信以及自动频率微调系统中8.4,变容二极管调频,PN,结具有电容效应：,扩散电容,:,正向偏置，电容效应比较小势垒电容,:,反向偏置，势垒区电荷呈现的电容效应所以为利用,PN,结的电容，,PN,结应工作在反向偏置状态,PN,结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化，而专用的变容二极管，经过特殊工艺处理（控制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变化而呈现较大变化的压控变容元件。

主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单,4,变容二极管结电容,C,j,与反向电压,v,R,存在如下关系：,：结电容变化指数，通常,=1/2,1/3,，经特殊工艺制成,的超,突变结电容,=1,5,V,D,：,PN,结势垒电位差,变容二极管结电容Cj与反向电压vR存在如下关系：结,5,图,8.4.1,用,调制信号控制变容二极管结电容,而结电容：,表示结电容调制深度,其中：,为静态工作点的结电容,C,j Q,C,j,v,R,V,0,图 8.4.1 用调制信号控制变容二极管结电容而结电容：,6,C,c,是变容管与,L,l,C,1,回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；,C,为对调制信号的旁路电容；,L,2,是高频扼流圈，但让调制信号通过它的作用都是将振荡回路和变容管的控制电路隔离防止它们之间的相互影响等效振荡回路如左图,，主体是,LC,互感耦合正弦振荡电路,振荡,频率受到,调制信号的控制适当选择变容二极管的特性和工作状态，可以使振荡频率的变化近似地与调制信号成线性关系这样就实现了调频图,8.4.2,变容二极管调频电路,图,8.4.3,振荡回路的,等效电路,Cc是变容管与LlC1回路之间的耦合电容，同,7,图中推导可得：,振荡回路的等效电路,（,8.4.10,）,式,中：,C,0,为无调制信号时的,变容二极管,结电容，为常数；,m,为调制深度；,整理得：,图中推导可得：振荡回路的等效电路（8.4.10）式中：C,8,经整理可得,:,令,:,（,8.4.14,）,其中,:,（,8.4.17,）,（,8.4.20,）,经整理可得:令:（8.4.14）其中:（8.4,9,（,8.4.18,）,经整理可得,:,（,8.4.21,）,（8.4.18）经整理可得:（8.4.21）,10,上式说明，瞬时频率的变化中含有以下成份：,与调制信号成线性关系的成份,，其最大频移：,中心频率相对于未调制时的载波频率产生的偏移为,:,（,8.4.22,）,与调制信号各次谐波成线性关系的成份，其最大,频移分别为：,（,8.4.23,）,（,8.4.24,）,（,8.4.25,）,上式说明，瞬时频率的变化中含有以下成份：与调制信号成线,11,以上讨论的是,C,相对于回路总电容,C,很小（即小频偏）的情况。

如果,C,比较大则属于大频偏调频以上讨论的是C相对于回路总电容C很小（即小频偏）的情,12,90MHz,变容管直接调频电路分析,变容管直接调频实例,电容,三点式电路，变容管部分接入震荡回落，它的固定反偏电压由,+9V,电源经电阻,56k,和,22k,分压后取得，调制信号,v,经高频扼流圈,47H,至变容管起调频作用90MHz变容管直接调频电路分析变容管直接调频实例 电容三点,13,变容二极管调频电路,优点：,电路简单，工作频率较高，容易获得较大的频偏，在频偏不需很大的情况下，非线性失真可以做得很小缺点：,变容管的一致性较差，大量生产时会给调试带来某些麻烦；另外偏置电压的漂移、温度的变化会引起中心频率漂移，因此调频波的载波频率稳定度不高变容二极管调频电路,14,晶体振荡器直接调频；,采用,自动频率控制电路；,利用,锁相环路稳频,如何稳定调频波的中心频率呢？通常采用以下三种方法：,晶体振荡器直接调频；如何稳定调频波的中心频率呢？通常采用以,15,8.5,晶体振荡器直接调频,通常利用变容二极管控制晶体振荡器的振荡频率来实现调频晶体工作于串并联谐振频率之间，等效为一个高品质因数的电感元件，作为振荡回路元件之一。

变容二极管接入振荡回路方式：与石英晶体串联或并联,调制信号控制变容二极管结电容，使晶体谐振频率（串或并）发生变化，其等效电抗发生变化，振荡频率发生变化，获得调频信号但最大相对频移小,10e,-4,量级并联缺点变容管参数的不稳定直接影响调频信号中心频率的稳定度,串联 皮尔斯晶体振荡器,8.5 晶体振荡器直接调频通常利用变容二极管控制晶体振荡器的,16,晶体直接调频原理图,工作原理,晶体直接调频原理图工作原理,17,18,图,(a),是中心频率为,4.0MHz,的晶体调频振荡器的实际电路，图,(b),是它的交流等效电路晶体振荡器直接调频电路图,(a),(b),图(a)是中心频率为4.0MHz的晶体调频振荡器的实际电路，,19,8.6,间接调频,:,由调相实现调频,8.6.1,调相的方法,8.6.2,间接调频的实现,8.6 间接调频:由调相实现调频8.6.1 调相的方,20,8.6,间接调频,:,由调相实现调频,高稳定度,载波振荡器,相位,调制器,积分,电路,多级倍频,和混频器,宽带,窄带,采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级，然后再对这个稳定的载频信号进行调相，这样一来就可得到中心频率稳定度高的调频信号。

8.6 间接调频:由调相实现调频高稳定度 相位积分 多级倍,21,8.6.1,调相的方法,调相的方法通常有三类：一类是用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相第二类是矢量合成法调相第三类是脉冲调相1,）谐振回路或移相网络的调相方法,（,1,）利用谐振回路调相,8.6.1 调相的方法 调相的方法通常有三类：一,22,（,1,）利用谐振回路调相,f,f,0,一般当 时，则有：,如果设,CC,j,，则,所以回路的谐振频率：,而回路频率的频偏移为,:,所以：,8.6.1,调相的方法,（1）利用谐振回路调相ff0一般当,23,（,2,）利用移相网络调相,图,10.6.1,RC,移相网络,8.6.1,调相的方法,（2）利用移相网络调相图 10.6.1 RC移相网络8,24,图,10.6.2,RC,移相网络矢量图,8.6.1,调相的方法,图 10.6.2 RC移相网络矢量图8.6.1,25,图,10.6.3,利用变容二极管改变移相网络的电抗,8.6.1,调相的方法,图 10.6.3 利用变容二极管改变移相网络的电抗8.,26,2,）合成调相法阿姆斯特朗法,8.6.1,调相的方法,2）合成调相法阿姆斯特朗法8.6.1 调相的方法,27,图,10.6.5,实现矢量合成法的方框图,8.6.1,调相的方法,图 10.6.5 实现矢量合成法的方框图8.6.1,28,图,10.6.6,用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相,8.6.1,调相的方法,图 10.6.6 用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调,29,3,）,脉冲调相,图,10.6.7,实现脉冲调相的方框图,8.6.1,调相的方法,3）脉冲调相图 10.6.7 实现脉冲调相的方框图8.,30,End,图,10.6.8,脉冲调相各部分的波形图,8.6.1,调相的方法,End图 10.6.8 脉冲调相各部分的波形图8.6.,31,End,8.6.2,间接调频的实现,图,10.6.9,间接调频的典型方框图,End8.6.2 间接调频的实现图 10.6.9,32,。