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。可见，它是一个在C0上下变动的单向脉动值，其变化波形与调制信号不同，这是由变容管非线性引起的。不难想象，此时载频振荡器的瞬时频率f(t)也会随Cj变化，亦即f (t)在fc的基础上，随调制信号uΩ(t)变化，如图10.10(d)、(e)所示。可以看出，虽然Cj～ur(t)及f(t)～Cj曲线都是非线性的，

但只要互补得好，同样可以使瞬时频率偏移f(t)随调制信号正比变化，从而获得理想的调频信号。

2.质量指标

调频电路主要性能好坏可以从调制特性的线性、调制灵敏度、载波中心频率的稳定度等指标来衡量，其中调频灵敏度是一个主要指标，用S来表示，有

S=Δfm/Δucm

它表示单位调制电压引起频率变化量的能力。调制特性的线性就是电压—频率转换特性，就是我们常说的压控特性，当然，压控特性的线性越好，调频的非线性失真就越小，压控特性曲线线性范围越宽，线性调频的范围就越大，调频信号的频偏也就越大。因调频信号的频率是以载波中心频率为基准变化的，所以载波中心频率不稳，产生失真，同时可能造成对邻近频道的干扰。

3.电路实例

变容二极管直接调频电路的主体仍是各种LC振荡电路，但为了实现调频，电路中还必须加入变容二极管及其控制电

路。图10.11是一个变容管直接调频实例电路及其相关分析电路。图中可以看出，由振荡管3S3F和L2、变容二极管2AC18、R4、C2、

C3构成振荡电路

，(C2、C3对载频

相当于短路)。可

以看出，这是一

个电感三点式振

荡电路，调频信

号从集电极输出。

直流供电电压除供载频振荡管3S3F以合适的静态工作点外，还为变容管2AC18提供直流反向偏压U0。为确保载频振荡器的中心频率稳定，进入电路的＋18V直流电压，先经限流电阻R11被2CW19稳压在＋14V上，为使U0稳定，＋14V又再次经具有温度补偿的稳压管3DW7B稳压在＋

6.5V，然后经R13、R14、R2、R15、R3、R16及R1给变容管负端送一正电位；变容管正端通过L2接地。因此，相当于给变容管送了一个3V左右的反向偏压，调整R2和R3将改变U0的数值，可调节中心频率fc、调频灵敏度S 及调频器的线性等。

低频调制信号输入电路，输入的调制信号uΩ(t)经L1C1C2构成的型低通滤波器和L2输出给变容二极管。低通滤波器的主要作用是把前级电路与调频振荡器隔离开来，以避免相互干扰。