調頻器

調頻器

使受調波的瞬時頻率隨調製信號而變化的電路。調頻器廣泛用於調頻廣播、電視伴音、微波通信、鎖相電路和掃頻儀等電子設備。對調頻器的基本要求是調頻頻移大,調頻特性好,寄生調幅小。

基本分類

簡介

調頻器電路 調頻器電路
調頻器電路 調頻器電路

調頻器分為直接調頻和間接調頻兩類。後一種用積分電路對調製信號積分,使其輸出幅度與調製角頻率 Ω成反比,再對調相器進行調相,這時調相器的輸出就是所需的調頻信號 uf( t)。間接調頻的優點是載波頻率比較穩定,但電路較為複雜,頻移小,且寄生調幅較大,通常需要多次倍頻使頻移增加。間接調頻的調頻器不受直流電壓調製,故不能用在鎖相環和自動頻率控制環路中。

廣播調頻器 廣播調頻器

直接調頻的工作原理是:用調製信號直接控制自激振盪器的電路參數或工作狀態,使其振盪頻率受到調製,變容二極體調頻、電抗管調頻和張弛調頻振盪器等屬於這一類。在微波波段常用速調管作為調頻器件。

直接調頻

圖1 圖1

用調製信號u(t)直接控制自激振盪器的電(如電容、電感等或工作狀態),使其振盪頻率隨控制電壓而變化的方法,實現這種方法的電路是直接調頻電路。這種部件有時也叫做壓控振盪器(VCO)。工作頻率較低的VCO多採用變容二極體或電抗管;工作在微波波段的VCO則常採用速調管。直接調頻的優點是頻移較大,電路簡單,但頻率穩定度不高。

圖1是採用LC振盪迴路的調頻器部分電路。VT是自激振盪器的電晶體;L是迴路電感;C、C和C構成迴路電容,其中C是容量較小的耦合電容,C是變容二極體反向偏置時的等效電容。輸入調製電壓變化時,C隨之變化,因而振盪頻率受調製而變動,輸出調頻信號。這種調頻電路的優點是電路簡單、易於獲得較大的頻移,而且調頻特性較好,所需的調製功率也很小;缺點是頻率穩定度低。解決這個問題的辦法是採用晶體振盪器,構成晶體振盪器調頻電路;但此時頻移較小,一般只能獲得10數量級的相對頻移。

用RC多諧自激振盪器也可以做成調頻器。利用電晶體的阻值受調製電壓u(t)控制的特點,使電晶體和電容等構成的RC多諧振盪器頻率發生變化而產生調頻波。這種調頻電路也很簡單,頻移大,調頻線性好,而且幾乎沒有寄生調幅。但輸出是矩形波,須用低通濾波器濾除各種諧波分量方能獲得正弦調製信號。此外這種電路的頻率穩定度不高,振盪頻率也較低,常用於以音頻為載波的低速數據傳輸設備。

間接調頻

圖2 圖2

以調相為中介的調頻方法。圖2是一種間框圖。調製信號u(t)先經過一個積分電路,使其輸出電壓和調製頻率F成反比,再用這個電壓對調相器進行調相。這時調相器輸出信號的調相指數與調製頻率F成反比,這實質上就是所需的調頻波。調相器的受調振盪採用頻率穩定度高的晶體振盪器所產生的高頻振盪,穩定性較好,但頻移不能太大,才能保證有較好的調頻特性。實際套用時需採用多級倍頻以獲得足夠大的頻移。

變容二極體調頻振盪器

即壓控振盪器。

電抗管調頻電路

內置數碼調諧器 內置數碼調諧器
內置數碼調諧器 內置數碼調諧器

圖1 C E的右邊(T2部分)是一般的正弦振盪器。左邊(T1部分)的電路叫作電抗管,它由電晶體T1構成的放大器和RC移相電路構成,其作用等效於一個電容。調製信號加在T1的基極,當變化時即隨之變化,所以振盪器的輸出是一調頻波。電抗管的放大器件可以是電子管、電晶體或場效應電晶體;移相電路也有多種型式(如RC或RL移相網路),其作用是使放大管T1的輸出阻抗 Ze= U0/ IC具有一個電抗分量 Xe,當 Xe隨而變化時,即可獲得調頻信號。採用不同的移相電路,等效電抗 Xe可以是電容性的,也可是電感性的。電抗管調頻器的缺點是:振盪頻率穩定度不高;頻移也不能太大,阻抗 Ze通常還具有電阻分量,這個分量也隨而變化,使振盪器產生寄生調幅。這種調頻器的優點是電路比較簡單,早期的調頻裝置常採用這種電路,後已逐漸被變容二極體調頻器所代替。

調頻多諧振盪器

車內的調頻器 車內的調頻器
高清數字調頻器 高清數字調頻器

用可控自激多諧振盪器實現調頻的電路(圖2)。電晶體T1、T2和電容 C1、 C2構成多諧振盪器。調製信號通過電晶體T3、T4控制電容 C1、 C2的充放電電流,使多諧振盪頻率隨之改變產生調頻波。這種調頻電路比較簡單,頻移大,調製線性較好,而且幾乎沒有寄生調幅;但是輸出是矩形波,含有豐富的諧波分量,須用低通濾波器加以濾除才能獲得正弦波調頻信號。這種電路的缺點是頻率穩定性較差,振盪頻率也較低。常用於以音頻為載波的低速數據傳輸設備。

利用其他型式的張弛振盪器也可以構成調頻電路,這種電路不採用電感,容易集成化。

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