電子線路（第2版）（含光盤）第13章

第13章調(diào)頻與鑒頻13.1調(diào)頻波的基本性質(zhì)13.2變?nèi)莨苷{(diào)頻電路13.3調(diào)頻波的解調(diào)—鑒頻13.4自動(dòng)頻率控制（AFC）13.1調(diào)頻波的基本性質(zhì)13.1.1調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、頻偏、波形和頻譜調(diào)頻波是一種載波信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化的高頻載波。設(shè)未調(diào)波uc(t)的表達(dá)式為uc(t)=Ucmcos

(t)=Ucmcos(ct+0)調(diào)制信號(hào)為單一頻率余弦波u(t)=Umcost，根據(jù)調(diào)頻波的定義，調(diào)頻時(shí)，載頻c應(yīng)為瞬時(shí)頻率(t),(t)隨調(diào)制信號(hào)u(t)作線性變化，即瞬時(shí)頻率為(t)=c+kfu(t)=c+(t)c為未調(diào)頻時(shí)的載波頻率，即調(diào)頻時(shí)的中心頻率；kf是一個(gè)與調(diào)頻電路有關(guān)的比例常數(shù)；(t)=kfu(t)是瞬時(shí)頻率相對(duì)于中心頻率的偏移，稱為瞬時(shí)頻率偏移，簡(jiǎn)稱頻偏調(diào)頻波是一個(gè)等幅的疏密波，其瞬時(shí)頻率的變化（頻偏(t)）反映了調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。=Ucmcos(ct+mfsint)上式中：稱為調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)，它以rad（弧度）為單位，表示了調(diào)頻波的最大相位偏移；為調(diào)制信號(hào)頻率。調(diào)頻指數(shù)與調(diào)制信號(hào)的振幅Um成正比，與調(diào)制信號(hào)頻率成反比，它反映了調(diào)制的深淺程度。調(diào)頻波波形調(diào)頻波的頻譜

uFM(t)=Ucmcos(ct+mfsint)=Ucmcosctcos(mfsint)Ucmsinctsin(mfsint)

調(diào)頻波頻譜（單頻調(diào)頻）調(diào)頻波的頻帶寬度（帶寬），可以用以下分式進(jìn)行估算。fbW=2(mf+1)F

式中，由于，所以fbW=2(fm+F)也就是說，調(diào)頻波的頻帶寬度大約等于頻偏fm與調(diào)制頻率F之和的兩倍。也就是說，調(diào)頻波的頻帶寬度大約等于頻偏fm與調(diào)制頻率F之和的兩倍。13.1.2調(diào)頻制與調(diào)幅制的比較調(diào)頻制和調(diào)幅制相比，具有下述特點(diǎn)：（1）調(diào)頻制抗干擾能力強(qiáng)。（2）調(diào)頻發(fā)射機(jī)的功率放大管利用率高。（3）調(diào)頻制信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑雀?。?）調(diào)頻制是必須工作在超短波以上的波段。（5）調(diào)頻接收機(jī)比調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)備復(fù)雜。13.2變?nèi)莨苷{(diào)頻電路13.2.1直接調(diào)頻與間接調(diào)頻間接調(diào)頻法是將調(diào)制信號(hào)積分后，再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，結(jié)果得到調(diào)頻波。這種方法是由調(diào)相變調(diào)頻，直接調(diào)頻是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，以產(chǎn)生調(diào)頻波。于用LC正弦波振蕩器作為被控振蕩器的直接調(diào)頻電路，由于其振蕩頻率主要取決于振蕩回路的電感量和電容量，因此，只要在振蕩回路中接入可變電抗器件（可以是可變電感，也可以是可變電容）并使該電抗器件受調(diào)制信號(hào)控制，就可以產(chǎn)生振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻波。13.2.2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路uD(t)=Vo+u(t)u(t)=Umcost

uD(t)=Vo+Umcost13.3調(diào)頻波的解調(diào)—鑒頻從調(diào)頻信號(hào)中取出原調(diào)制信號(hào)的過程，稱為鑒頻。信息包含在它的頻率變化之中。鑒頻器的輸出信號(hào)必須與輸入調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率變化成線性關(guān)系。13.3.1鑒頻的方法第一種方法是鑒頻方法稱為斜率鑒頻。斜率鑒頻器的方框圖第二種鑒頻方法稱為相位鑒頻。第三種鑒頻器稱為脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器13.3.2對(duì)鑒頻的主要性能要求（1）鑒頻靈敏度（又稱鑒頻跨導(dǎo)）高,顯然，S曲線越陡直，鑒頻靈敏度就越高。（2）線性范圍（頻率寬度）寬。（3）非線性失真盡可能減小。13.3.3集成鑒頻電路集成電路中采用的斜率鑒頻器

13.4自動(dòng)頻率控制（AFC）AFC電路又稱自動(dòng)頻率微調(diào)電路。它也是一種反饋控制電路，其作用是使振蕩器頻率自動(dòng)調(diào)整到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)頻率附近。13.4.1AFC的工作原理AFC的原理方框圖圖中標(biāo)準(zhǔn)頻率源可采用石英晶體振蕩器。壓控振蕩器是一個(gè)產(chǎn)生所需頻率信號(hào)的被穩(wěn)定的振蕩器，其振蕩頻率受控于控制信號(hào)，其電路實(shí)際上為直接調(diào)頻電路，不過輸出頻率不是受控于調(diào)制電壓，而是由頻率比較器輸出的控制電壓來控制。頻率比較器將由標(biāo)準(zhǔn)頻率源產(chǎn)生的振蕩頻率fi與壓控振蕩器的振蕩頻率相比較，輸出與這兩個(gè)頻率之差（fsfi）成正比例的電壓uD，稱為誤差電壓。此誤差電壓作為控制電壓控制壓控振蕩器，使其振蕩頻率fs接近于fi。13.4.2AFC的應(yīng)用1.采用AFC的調(diào)頻發(fā)射機(jī)調(diào)頻發(fā)射機(jī)中AFC電路方框圖2.采用AFC的調(diào)頻接收機(jī)用AFC系統(tǒng)的調(diào)頻接收機(jī)方框圖（1）調(diào)頻波是一種瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)變化的信號(hào)，通過分析調(diào)頻信號(hào)的性質(zhì)使讀者建立調(diào)頻信號(hào)的概念。調(diào)頻制是一種性能良好的調(diào)制方式。與調(diào)幅制相比，調(diào)頻制具有抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑雀?、發(fā)射機(jī)的功放管利用率高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：傳輸距離短、覆蓋范圍小。（2）實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法兩種。前者具有頻偏大、調(diào)制靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，但其中心頻率穩(wěn)定度較差，若要提高其中心頻率穩(wěn)定度則需要用AFC電路，會(huì)使電路復(fù)雜化。后者中心頻率較穩(wěn)定，但頻偏較小。

本章小結(jié)（3）實(shí)現(xiàn)鑒頻的方法很多。無論哪一種鑒頻電路，都要求線性鑒頻范圍不小于調(diào)頻波最大頻偏的兩倍，以保證鑒頻器的非線性失真盡可能小。（4）AFC電路可以穩(wěn)定頻率，因此在電子設(shè)備中應(yīng)用較廣。12.1變頻器概述變頻就是將高頻已調(diào)波經(jīng)過頻率變換，變?yōu)楣潭ㄖ蓄l已調(diào)波。

12.1.1變頻器的作用在變頻過程中，信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)和調(diào)制類型保持不變，改變的只是信號(hào)的載頻。因此，變頻器也是頻譜變換電路（或頻譜搬移電路）。為了實(shí)現(xiàn)變頻，變頻器應(yīng)包括產(chǎn)生高頻等幅波ul的本機(jī)（或本地）振蕩器，ul稱為本振信號(hào)，其頻率用fl表示。12.1.2變頻器的工作原理變頻器它由非線性器件、本地振蕩器和帶通濾波器組成帶通濾波器則用來從各種頻率成分中提取出中頻信號(hào)。本地振蕩器產(chǎn)生本振信號(hào)ul(t)；非線性器件將輸入的高頻信號(hào)us(t)與本振信號(hào)ul(t)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生新的頻率通常非線性器件與帶通濾波器合在一起稱為混頻器，而本振信號(hào)由另一電路產(chǎn)生。如果混頻器和本地振蕩器共用一個(gè)器件，即非線性元件既產(chǎn)生本振信號(hào)，又起頻率變換作用，則稱之為變頻器。12.2混頻電路12.2.1實(shí)現(xiàn)混頻的基本方法1.二極管混頻二極管混頻電路

設(shè)加在二極管上的兩個(gè)信號(hào)分別是載波頻率為fc的調(diào)幅波us(t)和頻率為fl的本振信號(hào)ul(t)。經(jīng)過二極管的非線性作用，二極管中電流的頻率成分包括fk=|±pfl±qfs|。若使諧振回路調(diào)諧在p=q=1的差頻分量上，則變頻器輸出電壓uO(t)的載波頻率為fg=flfc。2.三極管混頻三極管混頻電路

三極管混頻是利用集電極電流ic與ube之間的非線性關(guān)系進(jìn)行的輸入信號(hào)、本振信號(hào)及基極偏壓VBB疊加后加在三極管發(fā)射結(jié)上，利用發(fā)射結(jié)的非線性，從而產(chǎn)生許多頻率分量。這些組合頻率電流分量經(jīng)過三極管放大，接在集電極回路中的LC諧振回路上。諧振回路諧振在中頻fg上，完成取出集電極電流中的有用中頻分量的任務(wù)1．直耦放大器的一個(gè)嚴(yán)重的問題是零點(diǎn)漂移。差動(dòng)放大器是解決零點(diǎn)漂移問題的有效方法。差動(dòng)放大器既能放大直流信號(hào)，又能放大交流信號(hào)。它對(duì)差模信號(hào)有很強(qiáng)的放大能力，對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。因此，運(yùn)算放大器都使用差動(dòng)放大器作為輸入級(jí)。2．電流源電路是構(gòu)成運(yùn)放的基本單元電路，其特點(diǎn)是直流電阻小，而交流電阻很大。電流源電路既可以為電路