第16讲直接调频.ppt
式中kf为比例常数，m为最大角频偏。,调频信号的瞬时角频率为：,调制信号为 u(t)=Umcost 载波信号为 uc=Ucmcosct,复习：调频信号的参数与波形,调角波的性质,调频信号的瞬时相位,式中,0为信号的起始角频率。当0=0时，,式中，mf 为调频指数。此处，也是最大相偏。,调角波的性质,单音FM波的表示式为：,最大角频偏、调频指数与调制信号角频率之间的关系式为：,调角波的性质,调角波的性质,各边频分量振幅值与对应阶贝塞尔函数成正比。各阶贝塞尔函数随mf增大变化的规律均是衰减振荡,能量较为集中。,调频信号uFM(t)在电阻RL上消耗的平均功率为,调频波的功率,调角波的性质,调频波与调相波的比较表,调角波的性质,调角波的性质,第十六讲 直接调频,16.1 调频电路概述16.2 变容二极管直接调频电路16.3 非正弦波振荡器直接调频,直接调频,16.1 调频电路概述,1直接调频法 用调制电压直接控制振荡器的振荡频率,使振荡频率f(t)按调制电压的规律变化。,调频方法频率调制的方式有:直接调频 间接调频,直接调频,2间接调频法,先对调制信号进行积分,得到u1(t)=t0u(t)dt,将u1(t)作为调制信号进行调相,则得到:,u(t)=Ucmcosct+kpu1(t)=Ucmcos ct+kpt0u(t)dt,实现了调频,称为间接调频。,直接调频,图16-1 间接调频,直接调频,16.1.2 调频电路的主要性能指标,1 调频线性性 调频电路输出信号的瞬时频偏与调制电压的关系称为调频特性。,2 调频灵敏度 单位调制电压变化产生的角频偏称为调频灵敏度Sf。,理想调频特性应该是线性的。,直接调频,图16-2 调频特性曲线,直接调频,实际电路的调频特性是非线性的,其中线性部分能够实现的最大频偏称为最大线性频偏。,3 最大线性调制频偏(简称最大线性频偏),4载频稳定度 调频电路的载频(即中心频率)稳定性是接收电路能够正常接收而且不会造成邻近信道互相干扰的重要保证。,直接调频,为变容指数,j（0）为外加电压u时的结电容值,UB为结的内建电位差。,16.2 变容二极管直接调频电路,结电容Cj为：,1 变容二极管调频原理 变容二极管是利用结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种压控电抗元件。,直接调频,图16-3 变容二极管的符号及特性,变容二极管必须工作在反向偏压状态,工作时需加负的静态直流偏压UQ。,若交流控制电压u为正弦信号,变容管上的电压为:,u=-(UQ+u)=-(UQ+U m cos t),直接调频,结电容调制度,其中静态结构电容,直接调频,图16-4 变容管作为回路总电容全部接入回路,2 变容二极管直接调频性能分析（1）Cj为回路总电容,直接调频,若变容管上加u(t),就会使得Cj随时间变化（时变电容）,此时振荡频率为,在上式中,若=2,则得,直接调频,一般情况下,2,可以展开成幂级数,忽略高次项,上式可近似为,直接调频,二次谐波失真系数可用下式求出:,直接调频,当变容二极管选定后，增大m,可以增大相对角频偏，但同时也增大了非线性失真及中心角频率的偏移量。也就是说调频波能达到的最大相对角频偏受到了限制。当m选定后，提高载波频率可以增大最大角频偏值。,直接调频,图16-5 高频信号对电容的影响,电容量随高频电压变化,图16-6 部分接入,振荡频率为,（2）Cj作为回路部分电容接入回路,直接调频,16.3 非正弦波振荡器直接调频,调频非正弦波转换为调频正弦波的理论基础是傅立叶级数。它们的基频分量为调频正弦波。,张驰振荡器可形成调频方波和调频三角波发生器。属调频非正弦波发生器。,调频非正弦波发生器加低通滤波器可以实现直接调频。,直接调频,图16-7 三角波变为正弦波变换特性,例16-1 画出图所示中心频率为360MHz的变容二极管压控振荡器中晶体管的直流通路和高频振荡回路,变容二极管的直流偏置电路和低频控制回路。,直接调频,解:晶体管直流通路,需将所有电容开路、电感短路。变容二极管开路（因为它工作在反偏状态）。,直接调频,画变容二极管直流偏置电路,需将与变容二极管有关的电容开路,电感短路,晶体管的作用可用一个等效电阻表示。,由于变容二极管的反向电阻很大,可以将其它和它相连的电阻作近似处理。,直接调频,画高频振荡回路与低频控制回路前,应仔细分析每个电容与电感的作用。,保留工作电容与工作电感,将耦合电容与旁路电容短路,高扼圈开路,直流电源与地短路。,直接调频,对于低频控制通路,需将与变容二极管有关的电感短路，除了低频耦合或旁路电容短路外,其它电容开路,直流电源与地短路。,直接调频,工作电容与工作电感是按照振荡器组成法则设置的；耦合电容起隔直流和交流耦合作用,旁路电容对电阻起旁路作用,高扼圈对直流和低频信号提供通路,对高频信号起阻挡作用,因此它们在电路中所处位置不同。,判断工作电容和工作电感,一是根据参数值大小,二是根据所处的位置。,耦合电容与旁路电容的值要大于工作电容几十倍以上,高扼圈的值也远远大于工作电感。,直接调频,
