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1、中职 电子线路（第3版）第13章电子课件 （高教版）第第13章章 调频与鉴频调频与鉴频13.1 调频波的基本性质调频波的基本性质13.2 变容管调频电路变容管调频电路13.3 调频波的解调调频波的解调鉴频鉴频13.4 自动频率控制（自动频率控制（AFC）13.5 应用与实验应用与实验13.1 调频波的基本性质调频波的基本性质13.1.1 调频波的数学表达式、频偏、波形和频谱调频波的数学表达式、频偏、波形和频谱调频波是一种载波信号的瞬时频率随调制信号线性变化的高频载波。设未调波uc(t)的表达式为uc(t)=Ucmcos(t)=Ucmcos(ct+0)调制信号为单一频率余弦波u(t)=Umcos
2、t，根据调频波的定义，调频时，载频c应为瞬时频率(t),(t)随调制信号u(t)作线性变化，即瞬时频率为(t)=c+kfu(t)=c+(t)c为未调频时的载波频率，即调频时的中心频率；kf是一个与调频电路有关的比例常数；(t)=kfu(t)是瞬时频率相对于中心频率的偏移，称为瞬时频率偏移，简称频偏 调频波是一个等幅的疏密波，其瞬时频率的变化（频偏(t)）反映了调制信号的变化规律。=Ucmcos(ct+mfsint)上式中：称为调频波的调频指数，它以rad（弧度）为单位，表示了调频波的最大相位偏移；为调制信号频率。调频指数与调制信号的振幅Um成正比，与调制信号频率成反比，它反映了调制的深浅程度。
3、调频波波形调频波的频谱 uFM(t)=Ucmcos(ct+mfsint)=Ucmcosctcos(mfsint)Ucmsinctsin(mfsint)调频波频谱（单频调频）调频波的频带宽度（带宽），可以用以下分式进行估算。fbW=2(mf+1)F 式 中 ，由于 ，所以fbW=2(fm+F)也就是说，调频波的频带宽度大约等于频偏fm与调制频率F之和的两倍。也就是说，调频波的频带宽度大约等于频偏fm与调制频率F之和的两倍。13.1.2 调频制与调幅制的比较调频制与调幅制的比较调频制和调幅制相比，具有下述特点：（1）调频制抗干扰能力强。（2）调频发射机的功率放大管利用率高。（3）调频制信号传输的保
4、真度高。（4）调频制是必须工作在超短波以上的波段。（5）调频接收机比调幅接收机的设备复杂。13.2 变容管调频电路变容管调频电路13.2.1 直接调频与间接调频直接调频与间接调频间接调频法是将调制信号积分后，再对载波进行调相，结果得到调频波。这种方法是由调相变调频，直接调频是用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号的变化规律，以产生调频波。于用LC正弦波振荡器作为被控振荡器的直接调频电路，由于其振荡频率主要取决于振荡回路的电感量和电容量，因此，只要在振荡回路中接入可变电抗器件（可以是可变电感，也可以是可变电容）并使该电抗器件受调制信号控制，就可以产生振荡频率随调制信号变化的
5、调频波。13.2.2 变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路uD(t)=Vo+u(t)u(t)=Umcost uD(t)=Vo+Umcost13.3 调频波的解调调频波的解调鉴频鉴频从调频信号中取出原调制信号的过程，称为鉴频。信息包含在它的频率变化之中。鉴频器的输出信号必须与输入调频波的瞬时频率变化成线性关系。13.3.1 鉴频的方法鉴频的方法第一种方法是鉴频方法称为斜率鉴频。斜率鉴频器的方框图第二种鉴频方法称为相位鉴频。第三种鉴频器称为脉冲计数式鉴频器 13.3.2 对鉴频的主要性能要求对鉴频的主要性能要求（1）鉴频灵敏度（又称鉴频跨导）高,显然，S曲线越陡直，鉴
6、频灵敏度就越高。（2）线性范围（频率宽度）宽。（3）非线性失真尽可能减小。13.3.3 集成鉴频电路集成鉴频电路集成电路中采用的斜率鉴频器 13.4 自动频率控制（自动频率控制（AFC）AFC电路又称自动频率微调电路。它也是一种反馈控制电路，其作用是使振荡器频率自动调整到预期的标准频率附近。13.4.1 AFC的工作原理的工作原理AFC的原理方框图 图中标准频率源可采用石英晶体振荡器。压控振荡器是一个产生所需频率信号的被稳定的振荡器，其振荡频率受控于控制信号，其电路实际上为直接调频电路，不过输出频率不是受控于调制电压，而是由频率比较器输出的控制电压来控制。频率比较器将由标准频率源产生的振荡频率
7、fi与压控振荡器的振荡频率相比较，输出与这两个频率之差（fsfi）成正比例的电压uD，称为误差电压。此误差电压作为控制电压控制压控振荡器，使其振荡频率fs接近于fi。13.4.2 AFC的应用的应用1.采用AFC的调频发射机调频发射机中AFC电路方框图2.采用AFC的调频接收机用AFC系统的调频接收机方框图13.5 应用与实验应用与实验13.5.1 100MHz晶体振荡器的变容二极管直接调频电路晶体振荡器的变容二极管直接调频电路图13.12 100MHz晶体振荡器的变容二极管直接调频电路13.5.2 三极管调频发射机的制作实验三极管调频发射机的制作实验一、实验目的一、实验目的（1）熟悉电容三点
8、式振荡电路的结构和工作原理，以及它在调频发射机电路中所占据的位置；（2）理解频率调制的原理和过程；（3）了解三极管结电容在电路中所起的作用；（4）巩固高频谐振放大器的构成和工作原理；（5）了解电感线圈的绕制对调频发射效果的影响，学会绕制电感线圈。二、实验步骤二、实验步骤（1）复习相关理论知识，熟悉电路的工作原理。（2）如图13.13所示，准备电路中所需要的各种电子元器件。（3）按照要求手工绕制电感线圈L1、L2和L3。（4）利用批Protel软件绘制电路原理图印刷电路图。图13.13 调频发射机电路原理图（5）制作电路板，并装配、焊接成功。（6）借助频率计调整电感线圈L1，使电路振荡频率在88
9、108MHz范围内。（7）利用示波器观察后两级谐振放大器各自的输出波形，调整电感线圈L2、L3，使输出波形的幅度最大。（8）给电路板输入音频信号，利用调频收音机对整个电路进行调试和实测。（9）调好后，再配上合适的外壳，一台小巧精致的调频发射机就做好了。三、说明三、说明（1）如图13.13所示，音频信号作用于三极管V1的发射结作为调制电压，该电压的大小直接改变发射结的结电容。结电容作为回路参数的一部分，其大小将影响高频振荡器的振荡频率。（2）图13.13中，三个电容C2、C7、C9将整个电路分成四部分 最左边的第一部分为音频信号的输入接口电路。接下来的第二部分完成高频载波的振荡产生和频率调制功能
10、。调节L1或C3、C4可以改变发射频率。最后两部分电路结构相同，是两级高频谐振放大电路。改变L2、L3的值，将改变放大器谐振的中心频率，从而影响已调波的输出功率，这是影响发射机发射距离的关键。四、实验要求四、实验要求（1）手工绕制电感!要求用直径为0.5mm的漆包线，绕成直径为5mm的线圈,绕制时线圈间距要紧密，线圈绕制的圈数如图13.13所示。（2）按照以上各个步骤绘制电路图，并制出电路板。要求：元器件布局规则；插接口位置分布合理（尽量在边缘）；线径和焊盘直径适当，布线合理。（3）会熟练调试调频发射机电路，达到理想的效果。（4）对调频发射机进行实测，并记录下测量数据，完成实验报告。（1）调频
11、波是一种瞬时频率和瞬时相位随调制信号变化的信号，通过分析调频信号的性质使读者建立调频信号的概念。调频制是一种性能良好的调制方式。与调幅制相比，调频制具有抗干扰能力强、信号传输的保真度高、发射机的功放管利用率高等优点。其缺点是：传输距离短、覆盖范围小。（2）实现调频的方法有直接调频法和间接调频法两种。前者具有频偏大、调制灵敏度高等优点，但其中心频率稳定度较差，若要提高其中心频率稳定度则需要用AFC电路，会使电路复杂化。后者中心频率较稳定，但频偏较小。本章小结本章小结（3）实现鉴频的方法很多。无论哪一种鉴频电路，都要求线性鉴频范围不小于调频波最大频偏的两倍，以保证鉴频器的非线性失真尽可能小。（4）AFC电路可以稳定频率，因此在电子设备中应用较广。