高频直接调频电路.ppt
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1、第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调旧版:第章 调频方法与调频电路6.2 调制器第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调间接接调频:对调制信号先制信号先积分后分后调相相(fC 较稳定,但是定,但是频偏小偏小)直接直接调频:对振振荡器直接器直接进行行频率率调制制(可可获大大频偏,但偏,但 fC 不不稳定定)请一班请一班5 5位同学位同学:实现实现图图6-156-15电路仿真电路仿真请二班请二班5 5位同学位同学:实现(旧版)实现(旧版)图图7-167-16电路仿真电路仿真请三班
2、请三班5 5位同学位同学:实现实现图图6-29a6-29a电路仿真电路仿真请四班请四班5 5位同学位同学:实现实现图图6-29b6-29b电路仿真电路仿真请五班请五班5 5位同学位同学:实现实现图图6-276-27电路仿真电路仿真第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调 压控振荡器的振荡频率随调制信号线性变压控振荡器的振荡频率随调制信号线性变化化,压控振荡器的中心频率即为载波频率,压控振荡器的中心频率即为载波频率。若被控制的是若被控制的是LCLC振荡器振荡器,则则只需控制振荡回只需控制振荡回路的某个元件路的某个元件(L(L或或C),C)
3、,使其参数随调制电压变化使其参数随调制电压变化,就可达到直接调频的目的。就可达到直接调频的目的。直接调频法直接调频法第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调1.1.调制特性制特性 要要线性性调频电路路输出出电压的的频率偏移与率偏移与调制制电压的关系的关系(fV )一一.调频电路的指标:调频电路的指标:第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调4.4.相相对频偏偏 1%大大频偏偏 1%小小频偏偏3.3.中心中心频率率(载波波频率率)要要稳定定2.2.调制灵敏度:制灵敏度:)V/Hz(
4、WD=vfKf第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调PN结的的电容效容效应电容效应包括两部分电容效应包括两部分势垒电容势垒电容扩散电容扩散电容(a)PN 结加正向电压结加正向电压(b)PN 结加反向电压结加反向电压-N空间空间电荷区电荷区PVRI+UN空间空间电荷区电荷区PRI+-UV第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调应满足:应满足:|V VQ Q|V V m mC C1 1 隔直作用隔直作用C C2 2 高频滤波电容高频滤波电容L L1 1 高频扼流圈高频扼流圈变容二极
5、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。利用结电容受反向外加电压控制而变化来实现调频。第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调加在变容管上的电压加在变容管上的电压第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调图图7-7-13 变容二极管作为回路总电容的直接调频电路变容二极管作为回路总电容的直接调频电路第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调140MHz的变容管直接调频电路的变容管直接调频电路 150pF第十第
6、十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调L L1 1与变容管与变容管CjCj构成振荡回路并与晶体管构成振荡回路并与晶体管Q1Q1接成电感三点式接成电感三点式 振荡电路。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变容管的直流电压偏置从正电源稳压电路中通过两个470470W W 电位器取出一部分提供,作为电位器取出一部分提供,作为V VQ Q。调制信号通过调制信号通过的高频扼流圈的高频扼流圈L L2 2和两个和两个150pF150pF电容电容 C1C1、C2C2接成的接成的p p型滤波网络加到变容管上。型滤波网络加到变容管上。第十第
7、十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调两个对接的变容二极管部分接入的直接调频电路两个对接的变容二极管部分接入的直接调频电路 (1 1)两个变容二极管串联后的总电容)两个变容二极管串联后的总电容(2 2)两两变变容容二二极极管管反反向向串串联联,对对高高频频信信号号而而言言,加加到到两两管管的的高高频频电电压压降降低低一一半半,可可减减弱弱高高频频电电压压对对结结电电压压的的影影响响,另另外外在在高高频频电电压压的的任任一一半半周周内内,一一个个变变容容管管寄寄生生电电容容增增大大,而而另另一一个个减少,从而消弱寄生调制。减少,从而消弱寄生调
8、制。第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调 图示是一个电容式话筒调频发射机实例。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。电路。第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调 电电容容
9、式式话话筒筒振振荡荡器器是是电电容容三三点点式式电电路路,它它利利用用了了晶晶体体管管的的极极间间电电容容。电电容容话话筒筒直直接接并并联联在在振振荡荡 回回 路路 两两 端端,用用 声声波直接进行调频。波直接进行调频。图图(b b)是是电电容容式式话话筒筒的的原原理理图图,金金属属膜膜片片与与金金属属板板之之间间形形成成电电容容,声声音音使使膜膜片片振振动动,两两片片间间距距随随声声音音强强弱弱而而变变化化,因因而而电电容容量量也也随随声声音音强强弱弱而而变变化化。在在正正常常声声压压下下,电电容量变化较小,为获得足够的频偏应选择较高的载频。容量变化较小,为获得足够的频偏应选择较高的载频。第
10、十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调 这种调频发射机载频约在几十兆赫兹到几百兆赫兹之这种调频发射机载频约在几十兆赫兹到几百兆赫兹之间。间。耳语时,频偏约有耳语时,频偏约有2kHz2kHz;大声说话时,频偏约大声说话时,频偏约40kHz40kHz左右;左右;高声呼喊时,频偏可达高声呼喊时,频偏可达75kHz75kHz。这种电路没有音频放大器所造成的非线性失真,易于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
11、,重量轻。功率小,频率稳定度差,但体积小,重量轻。第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调Cj+Cj0 反向反向电压v=0 时的的结电容容VDPN结内建内建电位差位差(很小很小)电容的容的变化指数化指数变容二极管直接调频原理分析Cjv 第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调CjQ当调制信号为:当调制信号为:=gWgW+)cos1()(0tVVVVVVCQDmDQDjCjv 结电容的容的调制度制度M第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章
12、 角度调制与解调结电容的容的调制度制度静态结电容动态结电容第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调瞬时振荡角频率为瞬时振荡角频率为:第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调线性性调制制调制特性分析制特性分析最大频偏最大频偏第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调调制特性分析制特性分析利用函数展开幂级数利用函数展开幂级数第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调最大角频
13、偏最大角频偏中心频率偏移中心频率偏移调制灵敏度调制灵敏度第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调例例调频振振荡回路有回路有电感感L L和和变容二极管容二极管组成。成。L=2mH,变容二极管的参数容二极管的参数为:(1)(1)载波波fc(2)(2)由由调制信号引起的制信号引起的载波漂移波漂移fc(3)(3)最大最大频偏偏fm(4)(4)调频系数系数kf(5)(5)二二阶失真系数失真系数第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调解解第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/20
14、22 12:06 AM第6章 角度调制与解调第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调C3为高频滤波电容变容管部分接入振荡回路变容管部分接入振荡回路第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06 AM第6章 角度调制与解调动态结电容 C1、C2 的引入,使的引入,使Cj 对回路回路总电容的影响减小,从而容的影响减小,从而 cc的的稳定性提高定性提高第十第十八讲 直接直接调制器制器电路路10/29/2022 12:06
15、AM第6章 角度调制与解调C30.002uF20pF调频波波输出出 2例:对图例:对图6-15所示的变容管直接调频电路。所示的变容管直接调频电路。1.说明电路中各元件的作用;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。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.若已知若已知u(t)=Umcos(2104t)(V),变容管结电容,变容管结电容Cj=80(UQ+u)0.5(pF),调频指数调频指数mf=5,当,当u=0时的振荡频率为时的振荡频率为fc=90MHz,试求变容管所需的直流偏置电压,试求变容管所需的直流偏置电压UQ,调频波的最大频,
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