调频电路
变容二极管调频电路特点
变容二极管调频电路特点
变容二极管调频（Varactor Diode FM）电路是一种使用变容二极管来调制频率的电路。
它具有以下几个特点：
频率调制：变容二极管调频电路主要用于调制信号的频率。
通过调节变容二极管的电容值，可以改变电路的共振频率，从而实现对信号频率的调制。
这种调制方式通常用于无线通信和广播领域。
高灵敏度：变容二极管对电压的响应非常敏感。
通过改变施加在变容二极管上的反向偏置电压，可以调节电容值的大小，进而改变电路的共振频率。
这使得变容二极管调频电路具有高灵敏度和精确的频率调制能力。
宽频带范围：变容二极管调频电路通常具有宽广的频带范围。
通过选择合适的变容二极管和设计电路参数，可以实现较大的频率范围调制，从而适应不同的应用需求。
快速响应：由于变容二极管具有较小的电容和低频率响应，变容二极管调频电路通常具有快速的响应特性。
它可以快速地对输入信号的频率进行调制，使得调频过程更加迅速和灵活。
简单的电路结构：变容二极管调频电路通常具有简单的电路结构。
主要由变容二极管、电容器、电感器和调谐电路组成。
这种简单的结构使得它易于实现、调试和维护，同时也降低了成本和复杂性。
需要注意的是，变容二极管调频电路的频率调制范围和精度受到变容二极管的特性、供电电压范围和电路设计等因素的影响。
因此，在设计和应用时需要仔细考虑这些因素，以确保电路的性能和稳定性。
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理：
调频解调电路是一种用于将调频信号还原为原来的频率信号的电路。
其工作原理基于调频信号的特点，即频率会随着信号中的信息内容而变化。
调频信号可以表示为：fm(t) = Ac * cos(2π * (fc + kf * m(t)) * t)，其中fm(t)为调频信号，Ac为载波幅度，fc为载波频率，kf为
调制系数，m(t)为调制信号。
调频解调电路主要包括两个部分：解调器和滤波器。
解调器的作用是提取调频信号中的调制信号，一般采用频率鉴频器或相干解调器来完成。
频率鉴频器通过与载波频率同步，将调频信号的频率变化转换为振幅变化，然后通过一个包络检波器来提取调制信号。
相干解调器则通过与载波信号相干检波的方式，将调频信号还原为基带信号。
滤波器的作用是去除解调过程中产生的干扰，保留所需的调制信号。
解调过程中可能会引入一些高频噪声或者其他信号，需要使用滤波器将它们滤除，只保留所需的调制信号。
通过解调器和滤波器的协同工作，调频解调电路可以将调频信号还原为原来的频率信号，从而实现对调频信号的解调。
调频电子电路实验报告
调频电子电路实验报告实验目的：本实验旨在通过设计和实现调频电子电路，了解调频原理，并验证实际效果。
实验器材：- 信号发生器- 振荡器- 电容、电感、电阻等被测器件- 示波器- 万用表- 示范电路板- 连接线等实验原理：在无线通信中，调频（Frequency Modulation, FM）是一种常用的调制方式。
调频是通过改变载波频率的方式，将待传输的模拟信号转换为无线电波信号。
调频信号的频率围绕着一个中心频率进行扩展和收缩，根据不同的频率变化，可以实现不同信号的传输。
调频技术相对于调幅（AM）技术有较好的抗干扰能力，因此在无线通信中得到广泛应用。
调频电子电路是实现调频原理的具体电路实现。
在调频电子电路中，需要使用一些电子器件，如电感、电容、电阻等来实现频率的扩展和收缩。
通过选择合适的被测器件，可以将模拟信号转换为与其频率变化有关的调频信号。
该调频信号可以通过示波器等仪器进行观测和验证。
实验步骤：1. 准备实验器材，搭建调频电子电路。
2. 将信号发生器连接到调频电子电路的输入端。
3. 设置信号发生器的输出频率和幅度，选择合适的模拟信号。
4. 使用示波器观察调频电子电路的输出信号，并进行波形分析。
5. 调节信号发生器的频率和幅度，观察调频电子电路的输出变化。
6. 记录实验数据和观察结果。
实验结果与分析：通过观察示波器上的波形图，我们可以看到调频电子电路输出的调频信号。
当信号发生器的频率和幅度改变时，调频信号的频率也会相应地发生变化。
这说明调频电子电路成功地将模拟信号转换为调频信号，并实现了频率的扩展和收缩。
根据实验数据和观察结果，我们可以验证调频原理的有效性。
实验结论：通过本实验，我们成功地设计和实现了调频电子电路，并验证了其在频率变化方面的实际效果。
调频技术在无线通信中起着重要的作用，具有较好的抗干扰能力，能够实现高质量的信号传输。
本实验不仅提升了我们对调频原理的理解，同时也加深了对调频电子电路设计与实现的实际操作能力。
调频基本原理及基本电路分析
调频基本原理及基本电路分析1.调频基本原理产生调频信号的方式很多，总体来看主要是两种，一种是直接调频；一种是间接调频。
(1)直接调频由调频的定义，我们知道调频波的频率是与调制信号成线性关系，调频波的频率变化量是与调制信号成正比的，因而可以将调制信号作为载波压控振荡器的控制电压，使其产生的振荡频率随调制信号成线性变化。
这种调频方式叫做直接调频。
在LC正弦波振荡器中，由于其振荡频率主要取决于振荡回路的电感量和电容量，所以在振荡回路中接入可控电抗元件，就可以实现直接调频。
(2)间接调频间接调频主要是利用调频波和调相波的数学描述之间的关系。
变容二极管直接调频电路用变容二极管取代振荡回路中的电容C，以完成调制信号控制载波振荡器瞬时频率的作用的电路叫做变容二极管直接调频电路。
1.电路原理图10.9是一个变容二极管直接调频电路的原理图。
该电路本是变压器耦合反馈式正弦波振荡回路，L1C1回路是振荡器的主谐振回路，若没有图中虚线右边的电路，则该谐振回路决定了振荡器的振荡频率但该电路中在L1C1谐振回路中并联了一个变容二极管D，因而fo应由L1、C1及Cj共同决定，如图中虚线右边电路所示。
电路中C2是耦合电容，C3是高频及调制信号uΩ(t)的旁路电容，L2是高频扼流圈用以让uΩ(t)通过。
电源E 用以给变容二极管D提供反偏直流电压，uΩ(t)是调制信号。
下面我们通过分析该电路来阐述变容二极管调频电路的工作原理。
变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管，它是一种电压控制可变电抗元件，变容二极管的结电容Cj与反向电压uΩ(t)的关系见下式：下面我们来阐述该电路的具体工作原理：设调制信号为uΩ(t)，反向直流偏压Uo=UCC－E，则二极管反向电压为ur(t)=U0+uΩ(t)，因为∣Uo︱>︱uΩmax︱，所以二极管一直保持处于反偏状态。
此时，二极管等效电容Cj为：当调制信号作用于变容管端，如图10.10(b)所示，就会使变容管的结电容Cj在C0的基础上随uΩ(t)变化，经逐点作图，可得Cj随时间变化的曲线，如图10.10(c)所示。
几例调频发射电路
本文较详尽地介绍了颇有代表性的几款业余情况下容易制作成功的８８～１０８ＭＨｚ调频广播范围内的小功率发射电路，其中有简易的单管发射电路，也有采用集成电路的立体声发射电路。
主要用于调频无线耳机、电话无线录音转发、遥控、无线报警、监聴、数据传输及校园调频广播等。
单声道调频发射电路图１是较为经典的１．５ｋｍ单管调频发射机电路。
电路中的关键元件是发射三极管，多采用Ｄ４０、Ｄ５０、２Ｎ３８６６等，工作电流为６０～８０ｍＡ。
但以上三极管难以购到，且价格较高，假货较多。
笔者选用其他三极管实验，相对易购的三极管Ｃ２０５３和Ｃ１９７０是相当不错的，实际视距通信距离大于１．５ｋｍ。
笔者也曾将Ｄ４０管换成普通三极管８０５０，工作电流有６０～８０ｍＡ，但发射距离达不到１．５ｋｍ，若改换成９０１８等，工作电流更小，发射距离也更短。
电路中除了发射三极管以外，线圈Ｌ１和电容Ｃ３的参数选择较重要，若选择不当会不起振或工作频率超出８８～１０８ＭＨｚ范围。
其中Ｌ１、Ｌ２可用∮０．３１ｍｍ的漆包线在∮３．５ｍｍ左右的圆棒上单层平绕５匝及１０匝，Ｃ３选用５～２０ｐＦ的瓷介或涤纶可调电容。
实际制作时，电容Ｃ５可省略，Ｌ２也可换成１０～１００ｍＨ的普通电感线圈。
若发射距离只要几十米，那么可将电池电压选择为１．５～３Ｖ，并将Ｄ４０管换成廉价的９０１８等，耗电会更少，也可参考《电子报》２０００年第８期第五版《简易远距离无线调频传声器》一文后稍作改动。
图１介绍的单管发射机具有电路简单，输出功率大，制作容易的特点，但是不便接高频电缆将射频信号送至室外的发射天线，一般是将０．７～０．９ｍ的拉杆天线直接连在Ｃ５上作发射的，由于多普勒效应，人在天线附近移动时，频漂现象很严重，使本来收音正常的接收机声音失真或无声。
若将本发射机作无线话筒使用，手捏天线时，频漂有多严重就可想而知了。
图２为２ｋｍ调频发射机电路。
本电路分为振荡、倍频、功率放大三级。
电路中Ｖ１、Ｃ２～Ｃ６、Ｒ２、Ｒ３及Ｌ１组成电容三点式振荡器，其振荡频率主要由Ｃ３、Ｃ４和Ｌ１的参数决定，其振荡频率为４４～５４ＭＨｚ，该信号从Ｌ１的中心抽头处输出，再经过Ｃ７耦合至Ｖ２放大，由Ｃ８和Ｌ２选出４４～５４ＭＨｚ的二倍频信号，即８８～１０８ＭＨｚ，此信号由Ｃ９耦合至Ｖ３进行功率放大，Ｖ３由３只３ＤＧ１２三极管并联组成，可扩大输出功率。
FM(调频)无线话筒电路图
FM(调频)无线话筒电路图该话筒语音清晰度较高，主要采取了几个措施：ＭＩＣ输出的信号先送到ＢＧ１管进行放大，其中Ｒ１和Ｃ１是附加的高音预加重电路。
Ｃ２和Ｃ３是ＢＧ１管的输入和输出耦合电容，其值用得较小，是为了衰减低音，提升中高音。
ＢＧ１管输出端反向并联的二极管Ｄ３、Ｄ４与Ｃ４、Ｒ７的电路，是利用二极管正向导通时内阻变小的特性对强信号起限幅作用，而正常强度的信号不受影响，同时对话筒与扬声器之间的正反馈引起的啸叫也有良好的抑制作用。
话筒信号经ＢＧ１放大后，通过Ｌ５加到ＩＣ内部的变容管上，对高频信号进行调频调制，可得到较大的频偏。
Ｃ７、Ｃ８和Ｃ９、Ｌ１组成调频信号调谐电路，其工作频率在８８ＭＨｚ～１０８ＭＨｚ之间。
ＩＣ的第脚输出的高频信号经Ｌ２和Ｃ１０调谐选频后送Ｃ１１再耦合到ＢＧ２管进行射频放大（ＢＧ２可用一般的超高频管）后，向空间辐射调频的话筒信号。
整机装在一个袖珍半导体收音机的外壳内。
ＭＩＣ用一根８０ｃｍ长的单芯屏蔽软线引出，此话筒引线兼作发射天线。
Ｃ１３输出的高频信号用电感Ｌ４与地隔离，接到屏蔽线的外层。
ＭＩＣ装在一个合适的乳胶管内，再用一个领带夹与乳胶管固定在一起。
使用时将话筒夹在胸前靠近衣领处，机器挂在裤带上，使话筒线展开，其发射效果最好。
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３用∮０．５ｍｍ左右的漆包线在直径为５ｍｍ的圆棒上绕５圈，Ｌ２上有一抽头。
Ｌ４、Ｌ５和Ｌ６可用普通小型色码电感。
调试时先调Ｌ１的松紧度，使收音机在ＦＭ段能收到该调频话筒发射的信号，再调Ｃ１６使信号更强。
最后将收音机天线缩短后调Ｌ３，使发射距离最远。
如有简易场强计配合调试，能调到效果最佳。
本机频率稳定，一次调好后使用数月不会漂移。
本人使用４．５Ｖ电源时，发射—接收距离２５米之内无方向性，用调频收音机收听，感觉就像是一个调频广播电台。
调频无线话筒接收机电路上传者：dolphin 浏览次数:1869调频无线话筒接收机电路大致几个大的部分：1。
调频接收及变频：由IC1 (BA4424)，本振回路（Q1,Q2）及外围元件组成。
调频电路
最大频偏 f m m c f c 2
为减小γ≠2所引起的非线性，以及因温度、偏置电压 等对CjQ的影响所造成的调频波中心频率的不稳定，在实际 应用中，常采用变容二极管部分接入振荡回路方式。
适当调节C1、C2， 可使调制特性接近于线性。
变容二极管部分接入振荡回路
变容管部分接入回路所构成的调频电路， 调制灵敏度和最大频偏都降低。
实现了理想的线性调制。 γ≠2时，调制特性是非线性的。 但调制信号足够小时，也可实现近似的线性调制。
设单频调制 u(t) = U m cos t
U m cos(t ) mc cos(t ) 则 x UQ U B 称为变容管的电容调制度， 其值应小于1。
当mc足够小时，x就足够小，可以忽略式 f ( t ) f c (1 x ) 2 的麦克劳林级数展开式中的三次方及其以上各次方项，得
三、变容二极管调相电路
is(t) RP Cj
+ uo(t) L –
Z
Rp 1 [QT ( / 0 0 / )]2
arctan[ T ( / 0 0 / )] Q
未加u(t)时，
Z
0 1 / LC jQ
则：
90º
Cj上加u(t)， 使Cj或 若 is(t)=Ismcosc t
01 c 02
–90º 当| (c) | < 30°
uo (t ) IsmZ (c ) cos[ c t (c )] c 0 (t ) ( c ) arctan[ QT 2 c 0 (t ) c ( c ) 2QT
c
当 u(t) = U mcos t ，且U m足够小时
调频电路的原理
调频电路的原理
调频电路是一种用于传输和调制音频信号的电路，利用频率调制的原理来传输音频信号。
调频电路的基本原理是将音频信号转换为频率调制的信号。
首先，音频信号经过一个调频器，将其转换为一个具有不同频率的载波信号。
调频器可以是一个电容或电感元件，通过改变其电容值或电感值来改变载波信号的频率。
这样，载波信号的频率就根据音频信号的强弱而不断变化。
接下来，调频器的输出信号经过一个调频发射机，将其放大并发送出去。
调频发射机中通常包含一个放大器来增强信号的幅度，以达到较远距离的传输。
接收端的调频接收机接收到传输的调频信号后，首先经过一个解调器，将调频信号转换为原始音频信号。
解调器根据载波信号的频率变化情况，恢复出原始音频信号的波形。
最后，原始音频信号经过一个放大器放大，然后输出到扬声器或其他音频设备中。
这就是调频电路的基本原理。
通过频率调制的方法，调频电路可以实现音频信号的传输和调制。
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号的质量不好。 并且干扰信号是无法去掉的，
因为它存在于传输信息的包络中，与有用的信 号混在一起。
角度调制优点——抗干扰能力较强。比如在调频信号中，有用的
调制信号存在于随调制信号变化的频率之中
的，在幅度中叠加的幅度干扰信号，可以通过 限幅器将其切去(如下图)，并不影响有用的调
制信号。
叠加幅度干扰 限幅
mf=0.2
mf=2.0
fC mf=0.5 mf=4.0
fC
fC mf=1.0 mf=6.0
fC
fC
fC
4. 调频波的信号宽带
——从原理上说，信号带宽应包括信号的所有频率分
量。（但调频波频谱有无穷多分量） 定义：信号频带宽度应包括幅度大于载波幅度10%以上的边频
分量，则对应的调频波带宽B为：
B=2(mf+1)F
（
mf
——调频波的调频指数）
一些质量要求比较高的系统则：
B 2(mf mf 1) F
特例：1）当 m f <0.5→调频波由载频 ωc 和( ωc 构成→称窄带调频 此时频带为： 此时频带为：
Ω )的边频
B 2F
B 2mf F 2f m
2）当mf>>1→为恒定带宽调频
7-5-3 调频电路
复杂。
课后小结——见黑板
复习及课前提问：1.为何要进行混频、倍频？ 2.怎样完成混频、倍频? 思考与练习题： 1．说明调频波为什么比调幅波的抗干扰能力强？ 2．调频指数mf与最大频偏Δfm及调制F频率有和关系？ 3．何谓窄带调频？何谓恒定带宽调频？它们的带宽如何计 算？ 4．为什么说调频波所占的频带比调幅波宽很多？ 5．直接调频如何实现？ 6．间接调频如何实现？间接调频有何优点？ 作业题: 7-15 预习：调相电路
mf m f m Ω F
——“调频指数”
单一频率信号调制时的调频波的表达式为：
u FM t U m cos ( c t mf sin t
)
式中：kf= 角
2.调频波波形
m
U m
——“调频灵敏度”，指调制信号振幅对瞬时
频率的控制能力，其单位为rad/s.v。
0
t
调频波抗干扰示意图
调频与调相的原理—— 设一交流信号可表示为 ： u(t)＝Ucmcos (t )
t
瞬时相位与瞬时角频率关系为：
t d
0
固定载频角频率为ωc信号，则瞬时相位为：
t c t ＋ 0
设调制信号为uΩ(t)，调频时瞬时角频率与uΩ(t)成线性关系： ω(t)＝ω(t)＋kfuΩ(t)
（ kf——“调频系数”或“调频灵敏度”，取决于具体的调频电路）
t d ＝ c t k f u d 调频波的瞬时相位为： 0 0
t
t
调频信号表达式为：
t u FM t U cm cos t U cm cos c t k f u t dt 0
7-5-2 调频信号
1.调频信号的表达式 设：调制信号为单音频信号 u t U m cos t 载波为：
u c (t ) U cm cos c t
则：调频信号的瞬时角频率为
t c t c k f u
= c k f UΩ m cos t c m cos t
调制信号 积分器
S(t)
调相电路
窄带调频 信号
宽带调频信号 N次倍频器
载波信号
间接调频优点——调制器与振荡器分开，对振荡器影响小，可
以用高稳定的振荡器，产生的调频波其频率
稳定度高。 缺点——一般为了作到线性调相，最大相偏较小，因
而产生的调频波的最大频偏不能做得很大。
为了得到大的频偏，通过倍频的方法可以将 频偏扩大。因此，间接调频的设备一般比较
变容二极管调频电路如下图所示：
Rw R5 680Ω R1 75Ω T Cj VCC +18V
C5 调制信号 0.047μ F
470Ω
L2 1.7mH L C6 150pF C7 150pF
C8 150pF R11
1.5kΩ
Hale Waihona Puke 调频波-VEE -18V
2. 间接调频法
——利用调相的方法来实现调频的方法，称为阿姆斯特朗法
调频电路模型如图所示
调制信号
调频电路
调频信号
载波信号
下图调制信号、载波和调频波的波形图
uΩ
0
t
uc
0
t
uFM
0
t
3.调频波的频谱 由调频波的数学表达式得：
u FM t U cm cos （ c t mf sin t）
调频波是由载频与无数边频组成，这些边频对称地分布 在载波两边，其幅值和频带主要由调频指数mf决定。下图为 不同mf时的调频信号频谱图。
调相波的瞬时相位为： t c t k p u t
（kp——“调相比例系数”(常数)，取决于具体的调相电路）
调相波表达式为：
u PM t U cm cos c t k p u t
调频波和调相波其相位都随调制信号uΩ(t)变化，只是变化 的规律不同而已，故统称为调角波。
§7-5 调频电路
学习要点： •调频原理 •调频波频谱及带宽计算
调频电路
7-5-1 概述 7-5-2 调频信号 7-5-3 调频电路 退出
——使高频载波信号的频率随调制信号规律作变化，而振幅
保持恒定（FM）。调频、调相统称“调角”
调角的优点——信号的抗干扰能力较强。
7-5-1 概述
调幅波——优点：是发射和接收设备简单，是一种应用较广泛的 调制方式。 缺点：调幅波传输的信息存在于振幅包络中，在传输 过程中各种电磁干扰、工业干扰、电台干扰等 极易叠加在其中，形成干扰信号，使调幅波信
式中： t k f u ——为频率增量，称为“瞬时角频偏”；
m k f U Ω m ——调频信号的“最大角频偏”；
调频波的瞬时相位为：
m t d c t sin t 0
t
= c t mf sin t = c t t 式中： t = mf sin t ——“瞬时相偏”；
分类——1）直接调频法；2）间接调频法。 1. 直接调频法
谐振回路的元件参数改变→振荡器频率改变。
直接调频法基本原理—— 一般是用调制信号电压直接控制振荡回路的某个元件
（电感或电容），使其参数随调制电压变化，最后使频
率f按调制电压的规律变化。 常用的方法——1）采用变容二极管； 2）采用电抗管调制器等。