第18讲高频直接调频电路

间接调频：对调制信号先积分后调相

(fC较稳定，但是频偏小)直接调频：对振荡器直接进行频率调制

(可获大频偏，但fC不稳定)请一班5位同学:实现图6-15电路仿真请二班5位同学:实现（旧版）图7-16电路仿真请三班5位同学:实现图6-29a电路仿真请四班5位同学:实现图6-29b电路仿真请五班5位同学:实现图6-27电路仿真

压控振荡器的振荡频率随调制信号线性变化，压控振荡器的中心频率即为载波频率。若被控制的是LC振荡器,则只需控制振荡回路的某个元件(L或C),使其参数随调制电压变化,就可达到直接调频的目的。直接调频法1.调制特性

要线性调频电路输出电压的频率偏移与调制电压的关系（Δf——V）一.调频电路的指标：4.相对频偏

>1%

大频偏

<1%

小频偏3.中心频率(载波频率)

要稳定2.调制灵敏度：

)V/Hz(

WD=vfKfPN结的电容效应电容效应包括两部分势垒电容扩散电容(a)PN结加正向电压（b)PN结加反向电压-N空间电荷区PVRI+UN空间电荷区PRI+-UV应满足：|VQ|VmC1隔直作用C2高频滤波电容L1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。加在变容管上的电压图7-13

变容二极管作为回路总电容的直接调频电路140MHz的变容管直接调频电路

150pFL1与变容管Cj构成振荡回路并与晶体管Q1接成电感三点式振荡电路。

变容管的直流电压偏置从正电源稳压电路中通过两个470W

电位器取出一部分提供，作为VQ。调制信号通过1.7mH的高频扼流圈L2和两个150pF电容

C1、C2接成的p型滤波网络加到变容管上。两个对接的变容二极管部分接入的直接调频电路（1）两个变容二极管串联后的总电容

（2）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。

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电路。

电容式话筒振荡器是电容三点式电路，它利用了晶体管的极间电容。电容话筒直接并联在振荡回路两端，用声波直接进行调频。

图（b）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。

这种调频发射机载频约在几十兆赫兹到几百兆赫兹之间。耳语时，频偏约有2kHz；大声说话时，频偏约40kHz左右；高声呼喊时，频偏可达75kHz。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，输出功率小，频率稳定度差，但体积小，重量轻。Cj+–Cj0

——

反向电压v

=0

时的结电容VD

——

PN结内建电位差(很小)

——

电容的变化指数变容二极管直接调频原理分析CjvWCjQ当调制信号为：=gWgW+++)cos1()(0tVVVVVVCQDmDQDjCjvW结电容的调制度M结电容的调制度静态结电容动态结电容瞬时振荡角频率为:线性调制调制特性分析最大频偏调制特性分析利用函数展开幂级数最大角频偏中心频率偏移调制灵敏度例

调频振荡回路有电感L和变容二极管组成。L=2mH,变容二极管的参数为：(1)载波fc(2)由调制信号引起的载波漂移△fc(3)最大频偏△fm(4)调频系数kf(5)二阶失真系数解C3为高频滤波电容变容管部分接入振荡回路动态结电容C1、C2

的引入，使Cj

对回路总电容的影响减小，从而c的稳定性提高C30.002uF20pF调频波输出2例：对图6-15所示的变容管直接调频电路。

1.说明电路中各元件的作用；

2.画出该调频振荡器的高频通路、变容管的直流通路和音频通路。

3.若已知uΩ(t)=UΩmcos(2104t)(V)，变容管结电容Cj=80(UQ+uΩ)0.5(pF),调频指数mf=5，当uΩ=0时的振荡频率为fc=90MHz，试求变容管所需的直流偏置电压UQ，调频波的最大频偏Δfm以及调制信号的振幅UΩm。(1)R1、R2、R3、R4为晶体管提供直流偏置和直流通路，R4、R5、R6、R7为变容管提供直流反偏置和直流通路；1000pF，0.001mF、0.002mF均为高频旁路电容，即高频交流通路；47mH为高频扼流图，对高频近似开路，对直流、低频近似短路；47mF为隔直电容，对低频近似短路；C1、C2、C3、C4、C5、Cj和电感L1与晶体管Q1构成电容三点式振荡器；L1、L2互感耦合输出vFM。C30.002uF20pF调频波输出2解(2)高频通路

(3)

3.晶体振荡器直接调频电路

在要求调频波中心频率稳定度高，而频偏较小的场合，可采用变容二极管+晶体直接调频电路。注意：晶体在电路中呈现为一个等效电感，故只能工作于晶体的串联谐振频率f

q与并联谐振频率fp之间，而f

q与f

p之间的频率变化范围只有量级，再加上Cj的串联，晶体的可调振荡频率更窄。

扩大频偏的方法有两种：晶体支路中串接小电感；利用π型网络进行阻抗变换来扩展晶体呈现感性的工作频率范围。

4.集成电路MC28334.集成电路MC2833MC2833是单片调频发射集成电路fi(t)晶振PDLFVCOfo(t)调频波fΩ(t)调制信号+5.用锁相实现调频能够得到中心频率高度稳定的调频信号

当调制信号为锯齿波时，可输出扫频信号。当调制信号为数字脉冲时，可产生移频键控调制（FSK信号）

调制信号作为VCO控制电压的一部分使其频率产生相应的变化，由此在输出端得到已调频信号。间接调频法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。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

在间接调频时，要获得线性调频必需以线性调相为基础。但在实现线性调相时，要求最大瞬时相位偏移m<30°，因而线性调相的范围很窄。因此，转换成的调频波的最大频偏fm很小，即：mf<<1，这是间接调频法的主要缺点。但最大频偏小的缺点可以通过多级倍频器后获得符合要求的调频频偏，另外采用混频器变换频率可以得到符合要求的调频波工作范围。R1R2R3R4C1C2C3C4CjL载波输入间接调频的关键电路是调相器.高稳定度振荡器

调相器

积分器

如果忽略二次方以上各项，可得回路的谐振频率为：

将变容二极管接在高频放大器的谐振回路里，就可构成变容二极管调相电路。

CjLUQ=9V载波输入调相波输出回路的频率偏移为：在高Q值及谐振回路失谐不大的情况下，并联LC谐振回路电压和电流间的相位关系为：调相波输出载波输入调相波输出Oωωoω幅频特性Δφπ/6-π/6当Δ<π/6(或30o)时，tanΔ≈Δ可得:表明:单级LC谐振回路在满足Δ

<π/6（30o）的条件下，回路输出电压的相移是与输入调制电压uΩ(t)成线性关系的。

如果将调制电压uΩ(t)先积分后再加在变容二极管上，则单级LC谐振回路输出电压的瞬时频率ω(t)就与输入调制电压uΩ(t)成线性关系，即可实现对调制电压uΩ(t)的间接调频。图7-24.实用变容二极管调相电路

由晶体管组成单LC回路调谐放大电路，电感L、电容C1、C2与变容管Cj组成并联谐振回路；C3、C4、C5为耦合电容；LZ为高频扼流圈，以防高频载波被调制信号源旁路;R5、R6对电源EC分压后为变容二极管提供静态偏置电压UQ。

放大的载波信号经C3耦合输入，调制信号经C5耦合输入，调相信号经C4耦合输出。如果将调制电压uΩ(t)先积分后再输入，那么从C4耦合输出的信号就是对调制电压uΩ(t)的间接调频波。载波输入

uFM(t)R5R1R3R4R3CbC1CjC3C2C4C5LLZECR6Ce+UQ-

注意图中470kΩ和三个0.002µF的并联电容组成的电路满足积分器的条件，因此加到三个变容二极管上的电压为调制电压的积分，所以该电路的输出是调频信号，实现了间接调频的目的。

图示为三级单回路变容