高频电子电路——调频信号的产生.pptVIP

§6．3调频信号的产生 二．间接调频法： §6．4变容二极管直接调频（Varactor diode direct FM） 二，变容二极管直接调频性能分析 2． 调频性能分析 三，变容管调频器的实际电路 §6．5其它直接调频电路 §6．5 间接调频（indirect —FM） §6．7调频信号的解调（FM—demoludation） 三 相位检波器（鉴相器phase detector） 1 乘积型鉴相器（product phase detector） 2叠加型鉴相器（superposition phase detector） * VCO的特点：瞬时频率随外加控制信号的变化而变化。 VCO 通常有： ，式中：V为振荡信号的振幅， :当 时的振荡频率，k f为:VCO控制灵敏度。 由于调频后的FM波中含有许多新的频率分量，因此调频信号的产生必须利用非线性电路进行频率的变换，但与频谱的线性搬移电路是有区别的。 调频信号产生的方法：直接调频法（direct FM system） 间接调频法（indirect FM system） 一，????直接调频法 利用压控振荡器（Voltage Control Oscillator）作为频率调制器来产生调频（FM）信号 VCO中最常用的压控元件： 变容二极管 由晶体管和场效应管组成的电抗电路。 直接调频法：优点：可获得较大频偏.缺点：中心频率稳定性差，常采用自动频率微调（automatic frequency control ，AFC）电路来克服载频偏移。 利用调相方法实现调频。 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 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。 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，这样一来就可得中心频率稳定度高的调频信号。 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 ，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 很小，即：m f《1，这是间接调频 法的主要缺点. 一． PN结具有电容效应： 扩散电容(diffusion capacitance)正向偏置，电容效应比较小。 势垒电容(barrier capacitance)反向置 ，势垒区空间电荷所呈现的电容效应。 所以为利用PN结的电容，PN结应工作在反向偏置状态. PN结反向偏置时，结电容会随外加反向偏压而变化，而专用的变容二 极管，是经过特殊工艺处理（控制半导体的掺杂浓度和掺杂的分布）使势 垒电容能灵敏地随反向偏置电压的变化而呈现较大变化的压控变容元件。 变容二极管的结电容C j与反向电压VR存在如下关系： 式中Co： 时的电容值（零偏置电容） 反向偏置电压，UD：PN结势垒电位差。 γ：结电容变化指数，通常γ=1/2—1/3，经特殊工艺制成的超突变结电容γ=1—5 可以看出C j与u R之间是非线性关系，即变容二极管属于非线性电容， 这种非线性电容基本上不消耗能量，产生的噪声量级也较小，是较理 想的高效率，低噪声非线性电容。 设在变容二极管上加一个静态工作电压U o和一个单频调制信号 ，则结反偏电压： C j Q C j U R UO 而结电容： 其中： 为静态工作点的结电容。 表示结电容调制深度的调制指数。 为了突出调频性能的分析，下图只画出了它的高频交流等效电路，没有画出直流馈电电路， 1．? 变容二极管直接调频原理电路 图中；C3为高频偶合电容，C4为偶合隔直电容，LB为高频扼流圈，阻止高频电流经过调制信号源被旁路，右图为振荡器交流等效电路，C j与振荡器回路并联，R1，R2为C j的偏置电路，为C j提供静态直流偏压 ，而二极管的反偏电压为： + uR - + Uo - 则 由上电路可知，振荡频率为： ;而 为了简化电路分析，如果设： ，则有 所以：有 其中： 为未加调制信号（ ）时的振荡频率， 即为调频振荡器的中心频率。 讨论：1 设γ=2 即满足线性调频。 2? 当 则 （利用级数展开忽略高次项， 可近似为： 其中：（1） ：为中心频率的偏移量 是由C j—V d的非线性而引起的。虽然 （2） ：与调频频率有关的最大频偏，虽然 （3） ：由于C j—V d的非线性作用，使频偏中增加 了Ω的谐波分量（2Ω）而引起的