间接调频调相电路

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1、5.4 间 接 调 频 调 相 电 路 直 接 调 频 的 优 点 是 能 够 获 得 较 大 的 频 偏 ， 但 其缺 点 是 中 心 频 率 稳 定 度 低 ， 即 便 是 使 用 晶 体 振 荡 器直 接 调 频 电 路 ， 其 频 率 稳 定 度 也 比 不 受 调 制 的 晶 体振 荡 器 有 所 降 低 。 借 助 调 相 来 实 现 调 频 ， 可 以 采 用 高 稳 定 的 晶 振作 为 主 振 器 ， 利 用 积 分 器 对 调 制 信 号 积 分 后 的 结 果 ，对 这 个 稳 定 的 载 频 信 号 在 后 级 进 行 调 相 ， 就 可 以 得到 频 率 稳 定 度

2、很 高 的 调 频 波 。 5.4.1矢 量 合 成 法 调 相 电 路 矢 量 合 成 法 调 相 电 路 是 由 调 相 信 号 的 表 达 式 得 到的 ， 这 种 方 法 适 合 于 窄 带 调 相 。 如 单 音 频 调 制 时 ， 调 相 信 号 的 表 达 式 为PM c pcos( t+M cos )mV t c p c pcos tcos(M cos ) sin tsin(M cos )m mV t V t 当 12PM rad(或 15o)为 窄 带 调 相 时 ， p psin(M cos ) M cost t pcos(M cos ) 1t PM c p ct cos

3、t M cos sin tm mV V t （）将 上 式 看 作 是 两 个 长 度 分 别 为 mV 和 pM cosmV t的 正 交 矢 量 的 合 成 ，如 图 5.4.1（ b） 所 示 ，合 成 矢 量 为 cos ( ) m cV t t 上 式 可 化 简 成 为 图5.4.1（b） 是 一 个 调 相 调 幅 波 （ 幅 度 的 变 化 可 以 通 过 限 幅 器去 掉 ） ， 得 到 调 相 信 号 。 当 然 ， 这 种 方 法 只 能 实 现 12pM （ rad） 不 失 真 的 窄 带 调 相 。 实 现 模 型 如 图5.4.1（ a） 所 示 。 5.4.2、

4、 可 变 相 移 法 调 相 电 路一 、 简 单 原 理 将 振 荡 器 产 生 的 载 波 电 压 cosm cV t 通 过 一 个 可 控 相移 网 络 ， 如 图 5.4.2所 示 ， 此 网 络 在 c 上 产 生 的 相 移 c( ) 受 调 制 电 压 的 控 制 ， 且 其 间 呈 线 性 关 系 ， 即 c p P( ) (t) M cos tk 则 相 移 网 络 的 输 出 电 压 即 为 所 需 的 调 相 波 ， 即 o m c c m c p(t) cos ( ) cos cos V t V t M t 可 控 相 移 网 络 有 多 种 实 现 电 路 ， 如

5、RC相 移 电 路 、变 容 二 极 管 与 电 感 构 成 的 谐 振 回 路 的 移 相 电 路 等 。 其中 应 用 最 广 的 是 变 容 二 极 管 调 相 电 路 。 二 、 变 容 二 极 管 调 相 电 路 变 容 二 极 管 调 相 的 实 现 模 型 为 图 5.4.3（ a） 所 示 ，（ b） 为 jLC 并 联 谐 振 回 路 构 成 的 可 控 相 移 网 络 。 图5.4.3 可变相移法调相电路的实现模型与电路 由 （ b） 图 知 ， jLC并 联 回 路 的 电 容 jC 受 到调 制 信 号 电 压 的 控 制 ，结 合 若 加 在 变 容 管 两 端的 电

6、 压 为 cos mV t ， 则 变 容 二 极 管 结 电 容 为 (1 cos )jQj nCC m t 回 路 阻 抗 ( )( ) ( )2( ( )1 ( ) z cp jc cce RZ j Z etjQ t LC 回 路 的 特 性 ， 其 中 2( ) 2 ( ( )1 ( )pc e cRZ Q tt 0 1 jQLC 2 ( )( ) arctan ( ) e cZ c Q tt 0p pe R RQ L L 为 回 路 固 有 角 频 率 讨 论 ：（ 1） 未 调 制 （ 调 制 信 号 电 压 0 ） 时 ， j jQC C ，0 1( ) cjQt LC ， 即

7、回 路 的 固 有 谐 振 角 频 率 0等 于 载 波 角 频 率 c ， 回 路 处 于 谐 振 状 态 。 此 时 ， 回 路 呈 现 纯 阻 ， 0( ) ( )c eZ Z R 0( ) ( ) 0z z c 回 路 两 端 的 电 压 与 激 励 电 流 同 频 同 相 。 （ 2） 当 0 时 ， (1 cos )jQj nCC m t 回 路 的 固 有 角 频 率 为 2 201( ) (1 cos ) (1 cos )n ncjt m t m tLC 若 调 制 信 号 为 小 信 号 ， m 较 小 ， 则 上 式 可 改 写 为 ( ) (1 cos ) ( )2 c

8、cnt m t t 其 中 ( ) cos2 cnt m t 此 时 ， 回 路 处 于 失 谐 状 态 ， ( ) 0z c ( )c eZ R 若 ( )6z rad 2 ( ) 2 ( )( ) arctan ( ) ( )e c e cz c Q t Q tt t 2 ( ) 2 cos2e ecQ t nQ m t cos cos e pQ mn t M t 式 中 p eM Q mn且 要 求 0.52( )6pM rad tan z z 这 就 是 说 ， 当 频 率 为 c 的 载 波 电 流 i通 过 回 路 后 ，由 于 回 路 失 谐 ， 在 回 路 两 端 得 到 的

9、输 出 电 压 为 cos ( )o m c z cV t ( )cos( cos )m c c pI Z M t 显 然 这 是 调 幅 、 调 相 波 。 将 幅 度 变 化 经 由 限 幅 器 消除 后 ， 即 可 得 到 调 相 信 号 。 实 现 变 容 二极 管 调 相 的 实 际电 路 如 图 5.4.4（ a） 所 示 。 图中 各 元 件 的 作 用如 下 ： 1 2R R 别 是 输 入 和 输 出 隔 离 电 阻 ， 作 用 是 将 谐 振 回 路的 输 入 、 输 出 端 口 隔 离 开 来 ； 是 变 容 二 极 管 控 制 电 路 中 偏 压 源 与 调 制 信 号

10、 4R 之 间 的 隔 离 电 阻 ； （ b） 为 高 频 等 效 电 路 ；其 中 等 效 电 流 源 为 1 1 cos cosc cm c cm cVi t I tR R 电 容 1 2 3 4C C C C、分 别 为 隔 直 流 耦 合 电 容 和 滤波 电 容 。 （ c） 图 为 变 容 二 极管 的 音 频 控 制 电 路 ； 3R3C 、 一 般 为 高 音 频3C 的 取 值 满 足 其 容 抗远 小 于 3R ， 即 3 3 1R C ， 则 在 3 3R C 电 路 中 产 生 的电 流 为 3i R ， 该 电 流 向 电 容 充 电 ， 因 此 实 际 加3C在

11、变 容 二 极 管 上 的 调 制 电 压 为 0 03 3 31 1( ) t tt i dt dtC R C 滤 波 电 路 ， 若 的 调 相 波 。 为 了 增 大 pM 必 须 采 用 多 级 单 回 路 构 成 的 变需 要 说 明 的 是 单 节 LC回 路 ， 能 且 只 能 产 生 6pM 显 然 ， 在 这 种 情 况 下 ， 3 3R C 电 路 的 作 用 可 等 效 为 一 积 分电 路 ， 那 么 。 图 （ a） 所 示 电 路 便 转 换 为 间 接 调 频 电 路 。 容 二 极 管 调 相 电 路 ， 图 5.4.5所 示 为 三 级 单 回 路 变 容 二

12、极 管 调 相 电 路 。 这 样 使 该 电 路 总 的 相 移 近 似 三 个 回 路 的相 移 之 和 ， 为 2pM 注 意 图 中 470k 和 三 个 0.002F的 并 联 电 容 组 成 的 电路 满 足 积 分 器 的 条 件 ， 因 此 加 到 三 个 变 容 二 极 管 上 的 电压 为 调 制 电 压 的 积 分 ， 所 以 该 电 路 的 输 出 是 调 频 信 号 ，实 现 了 间 接 调 频 的 目 的 。 5.4.3、 可 变 时 延 法 调 相 电 路可 变 时 延 法 调 相 电 路 是 利 用 频 率 为 c的 高 频 载 波 ( )c t通 过 可 控

13、相 移 网 络 ， 产 生 附 加 相 移 ( )t ， 从 而 实 现调 相 的 。如 将 载 波 信 号 cosc cm cV t 通 过 某 一 时 延 网 络 时 ， 其延 迟 时 间 受 调 制 信 号 控 制 ， 且 k （ k为 常 数 ） ， 则输 出 信 号 可 写 为 ( ) cos ( ) cos( )cos( )o cm c cm c ccm c pt V t V t kV t k 图5.4.6 可变时延调相法实现框图 是 调 相 信 号 。 可 变 时 延 调 相 法 的 实 现 框 图 如 图 （ 5.4.6）所 示 。 式 中 p ck k 为 调 相 信 号 的 调 相 灵 敏 度 ， 式 （ 5.4.11）