调频与鉴频

Cj
Cj
C j0 (1 uD
)
uD=0时的结电容 二极管的势垒电压
UB
约为0.7V
Cj0
：变容指数,随PN结杂质参杂浓度
分布不同，分为：
－UB 0
uD
(a)
(b)
注意：为了减小振荡电路的
损耗，变容二极管必须反偏
1 扩散型，缓变结
3
1 合金型，突变结
2
1: 5
超突变结
8.4.2 变容二极管接入振荡电路的一般方法
2、调制灵敏度（压控灵敏度）
其定义是调制特性原点的斜率。
kf
(t)
u
u 0
通常可用：
kf
u
表示
Q (t)m k fUm 在相同的调制电压条件下，k f
3、载波中心频率的稳定度
(t) C mf cos t
若 C 不稳定，会引起失真，还会引起频带展宽，对
邻近频道产生干扰
4、振幅要恒定，寄生调幅要小。
令
P0
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C jQ C1 C jQ
m大一些好
取多大为好？
如果取 2 ， 可以得到理想的状态。
当 2 时，由（2）式 (t) 1 m cos t 2
(t) 1 m cos t 2 C
1 m cos t C
(t) 1 m cos t C
（6）
(t) m cos t C
没有非线性失真，没有中心频率偏移（ C 稳
定）， (t) 随控制信号线性变化。
先对u (t)积分，再进行调相
即根据
upm (t) Um0 cos C (t) kFm
t 0
u
(t
)dt
载波振荡器
缓冲器
uFM (t)
调相器
u (t) 积分器
8.4 变容二极管调频电路 8.4.1 变容二极管特性
由调制信号控制振荡电路的电抗元件可实现调频。 变容二极管是可以随外加电压变化的电容器件。
(t)
C
1
2
m cos
t
2
2
1
2！
m2
cos2
t
2
2
1
2
3！
2
m3
cos3
t
K
忽略3次方以上各项
(t)
C
1
2
m
cos
t
8
2
1
m2
8
2
1
m2
cos(2t)
（3）
令 (t) C 表示频率偏移
C
C 2
m cos t
C 2
2
1
2！
m
2
cos2 t C 2
(3) 当C2不够大，与CJ相同数量级时，等效电路如下图。
C1 L
C2 Cj
uD
C C1
C2C j C2 C j
（4）电路分析 ① 只考虑变容二极管的情况
L
C j uD 设 uD UQ Um cos t
C
Cj
Cj0
1
uD UB
静态工作点电流
1
1 UB
Cj0 UQ Um cos t
由（1）式，Cj受 cos t 所调制，调制的规律决定于变
容指数 ，调制深度决定于m
振荡器的振荡频率为：
(t)
11 LC LC j
1
L
1
C jQ m cos
t
1
1 m cos t 2
LC jQ
（2）
C 1 m cos t 2
静态工作点的振荡中心频率，即载波中心频率
将（2）式用幂级数（麦克劳林级数）展开，则：
2
1
2
3！
2
m3
cos3
t
K
C
= C 2
m cos t
C 2
2
1
2！
m
2
cos2
t
C 2
2
1
2
3！
2
m3 cos3 t K
中心频率偏移（相对频偏）为：
C
2
m cos t
8
2
1 m2
8
2
1 m2
co（s 2t）
（4）
由前面的（3）和（4）式，说明高频振荡频率成分中包含
8.2 调频信号的产生
8.2.1 调频信号的性能指标 1、调制特性的线形（压控特性)
uFM Um0 cos(Ct mf sin t)
(t) Ct mf sin t
(t) C mf cos t
mf cos t
0
u
kFMUm cos t
kFMUm cos t
要求:压控特性的线性范围要宽
8.2.2 直接调频与间接调频
1、直接调频 用调制信号直接线性地改变载波的瞬时频率，即用调
制信号直接改变决定载波频率的电抗元件的参数，使调 制之后的信号的瞬时频率随调制信号线性变化，
u (t)
电压/电抗
uFM (t)
载频产生
直接调频的原理框图
2、间接调频
t
Q (t) kFmu (t)dt 0
3
K
（10）
将Cj CjQ 1+mcost 也展开为幂级数
Cj
C jQ
1 m cos t
( 1) m2 cos2 2
t (
1)( 6
2) m3 cos3 t+L
C j C j C jQ
C jQ
m cos t
( 1) 2
m2
cos2
t
(
1)( 6
2)
m3
cos3 t+L
UB UQ UB
Cj0 Um
UB
cos
t
UB UQ UB
Cj0
1
U
U m B U
Q
cos t
令 m Um UB UQ
称为电容调制度
C jQ
Cj0 UB UQ
UB
Cj0
1
UQ UB
静态工作点的电容，即 偏置电压为UQ时、变容 二极管的电容
Cj
1
C jQ
m cos t
（1）
结论：若取 2的管子，可加大m,增加频偏，而不影响线性
② 考虑C1的情况
C1
L
C j uD C C1 C j
振荡频率：(t) 1
1
(7)
LC L(C1 Cj )
设C j的变化量为C j ,则：C j C jQ C j (8)
将（8）式代入（7）式：
(t)
1
L(C1 C jQ C j )
和2, 3 等高次项。 引入了非线性失真。
在m较小时，可忽略二次方以上各项：
m cos t C 2
（5）
（5）式说明，为了减小非线性失真，取m较小为好
另一方面，再从调制灵敏度看电容调制度m的取值
最大频偏：m
C
2
m cos t
cost 1
2
mC
相应调制电压的变化量：U Um
kf
m
U
2
mC
U m
1
L
C1
C
jQ
1
C j C1 C
jQ
1
L C1 C jQ
1
C j C1 C jQ
1 2
C
1
C j C1 C jQ
1 2
（9）
将（9）式中括号部分用幂级数展开后：
(t)
C
1
1 2
C j C1 C jQ
3
8
C j C1 C jQ
2
5 16
C j C1 C jQ
EC
C2
R1
R2
C1
L Cj
Lp
R3 CP
u (t)
根据C1、C2的取值，有三种等效电路 （1）C1不接，C2较大（对高频视为短路）
C j uD C C j
（2）当分布电容不可忽略，或接入并联电容以满足调 制特性的某些要求时，必须考虑C1，若仍把C2视 为短路，等效电路如下图。
C1
L
C j uD C C1 C j