Part 5:变容二极管倍频的原理
• 对信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，可以分为 低通滤波器（LPF），高通滤波器（HPF），带通滤波器 （BPF），带阻滤波器（BEF）,如图为所示理想滤波电 路的幅频特性。
Part 5:变容二极管倍频的原理
思考：实现倍频功能选用哪种电路？
Part 5:变容二极管倍频的原理
调制电压线性变化，当调制电压较大时，曲线的非线性不可忽略，它将给调频带来一定的非线性失真。
Part 4:变容二极管调频的实现
我们再回到图 1，并设调制电压很小，工作在 C j ～R 曲线的线性段，暂不
考虑高频电压对变容二极管作用。
设
R VQ VQ cost
（5）
由图（c）可见：变容二极的电容随υR 变化。
1
体型小巧易于安装
易于实现自动电子调谐（Auto Electronic
2
Tuning），方便遥控的电子调谐器的设计。如今 的电视系统或通信系统中的频道选择及呼叫等电
路，基本上都由变容二极管完成
3.变容二极管的缺点
品质因素Q值不 够高
采用变容二极 管为调谐电容 后，变容二极 管的 值通常 在几十至几百 之间，因而必 须注意其 值 对电路的影响
• 变容二极管调频倍频
2014年4月
•
Part 1：
•什么是变容二极管？
Part 1：什么是变容二极管？
1
变容二极管的定义
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变容二极管的工作原理
3
变容二极管的优缺点
1.变容二极管的定义
• 变容二极管(Varactor Diodes) 又称"可变电抗二极管"。是一 种利用PN结电容（
• 势垒电容)与其反向偏置电压 Vr的依赖关系及原理制成的 二极管，其结构和实物如右 图所示。
Part 4:变容二极管调频的实现
由公式（4）可计算出 f0 （调频中又称为中心频率）。
即：
f0 2
1 L(CN C jQ )
Part 4:变容二极管调频的实现
f 1 • C f0 2 C
将（7）式代入（8）式，可得：
（8）
f
(t)
1 2
(
f0
/ C0
)Cm
cost
f
cost
（9）
频偏：
f
• 2.二极管的工作特点：
• 1、变容二极管属于反偏压二极管，改变其PN结上的反向偏压， • 即可改变PN结电容量。 • 反向偏压越高，结电容则越少， • 2、变容二极管的电容值与反向偏压值的关系图解： • (a) 反向偏压增加，造成电容减少； • (b) 反向偏压减少，造成电容增加。
3.变容二极管的优点
•
RC 有源带通滤波器的实验原理图如图：
其中带通滤波器的中心角频率ω0：
Part 5:变容二极管倍频的原理
• 带通滤波器的中心角频率 ω0、品质因数 Q 和带宽Ｂ 之间 的关系为：
•
• 在带通滤波器中，电路的品质因数 Q 值具有特殊的意义 ，它是衡量这个电路选择性的重要参数。在实验中，可以 通过测出带通滤器的中心角频率 ω0 (最高增益所对应的角 频率)和 3dB 带宽Ｂ (电路的增益由最大值下降 3dB 所对 应的角频率ｆH 和 ｆL 之差)，从而由上式求出。
Part 4:变容二极管调频的实现
Part 4:变容二极管调频的实现
Part 4:变容二极管调频的实现
称为调频指数，是调频瞬时相位的 最大偏移，它的大小反映了调制深 度。由上公式可见，调频波是一等 幅的疏密波，可以用示波器观察其
波形。
Part 4:变容二极管调频的实现
最简便、最常用的方法是利用变容二极管的 特性直接产生调频波
•调频
•（Frequency Modulation）
Part 2: 什么是调频？
直接调频
•
Part 3：
• 什么是倍频？
Part 3: 什么是倍频？
（名词解释n.）基频以外 的其他振动能级跃迁产生 的红外吸收频率统称为倍 频，v=0至v=2的跃迁称 为第一个倍频2n，相应 地3n, 4n等均称为倍频。
容易受温度影响
由于变容二极管 为半导体器件， 因而在温度效应 上，仍有其先天 不足，因此在设 计时，应注意温 度补偿的问题。
•
Part 2：
• 什么是调频？
Part 2: 什么是调频？
• 使载波频率按照调制信号 改变的调制方式叫调频。 已调波频率变化的大小由 调制信号的大小决定，变 化的周期由调制信号的频 率决定。已调波的振幅保 持不变。调频波的波形， 就像是个被压缩得不均匀 的弹簧，调频波用英文字 母FM表示。
（动词解释v.）使获得频率 为原频率整数倍的方法。利 用非线性器件从原频率产生 多次谐波，通过带通滤波器 选出所需倍数的那次谐波。 在数字电路中则利用逻辑门
来实现倍频。
•
Part 4：
• 变容二极管调频的实现
Part 4:变容二极管调频的实现
• 所谓调频，就是把要传送的信息（例如语 言、音乐）作为调制信号去控制载波（高 频振荡信号）的瞬时频率，使其按调制信 号的规律变化。
其原理电路下图所示
如何产生调频信号？
Part 4:变容二极管调频的实现
（3）
Part 4:变容二极管调频的实现
（4）
Part 4:变容二极管调频的实现
Part 4:变容二极管调频的实现
由图可见：未加调制电压时，直流反偏VQ 所对应的结电容为 Cj 。当反偏增加时，Cj 减小；反偏减小时， Cj 增大，其变化具有一定的非线性，当调制电压较小时，近似为工作在 Cj ～R 曲线的线性段， Cj 将随
1 2
(
f
0
/
C0
)Cm
（10）
振荡频率： f t fo f t fo f cost
（11）
由此可见：振荡频率随调制电压线性变化，从而实现了调频。其频
偏 与回路的中心频率 成正比，与结电容变化的最大值 成正比，与
回路电容成反比
•
Part 5：
变容二极管倍频的实现
Part 5:变容二极管倍频的实现
Part 1：什么是变容二极管？
二极管电容
扩散电容 势垒电容
当加上正向偏置的电压的时候，主 要是扩散电容器决定作用，（此时
电容比较大）。
变容二极
当加上反向偏置的电压的时候，则 由势垒电容起决定作用(此时电容比 较小)，随着电压的变化，电容大小 也会改变，变容二极管正是利用这
种特性做成的二极管。
Part 1：什么是变容二极管？
即：
Cj CjQ Cm cost
（6）
Part 4:变容二极管调频的实现
由公式（3）可得出此时振荡回路的总电容为
C CN C j CN C jQ Cm cost
由此可得出振荡回路总电容的变化量为：
C C CN C jQ C j Cm cost
（7）
Part 4:变容二极管调频的实现