調頻原理

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什麼是調頻^{(Frequency Modulation)}

調頻是指根據數字信號的變化改變載波信號的頻率。“1”時頻率高，“0”時頻率低，載波信號的幅度和相位均未改變。

調頻電路

能夠完成調頻功能的電路稱爲調頻器或調頻電路。常用的調頻方法是直接調頻法，也就是用調製信號直接改變載波振盪器頻率的方法。圖1給出了它的大體框圖，圖中用一個可變電抗元件並聯在諧振迴路上。用低頻調製信號控制可變電抗元件參數的變化，使載波振盪器的頻率發生變化。

調頻原理與方法

調頻就是用調製信號x去控制高頻載波信號的頻率。常用的是線性調頻，即讓調頻信號的頻率按調製信號x的線性函數變化。調頻信號u_s的一般表達式可寫爲 u_s = U_mcos(ω_c + mx)t

式中：ω_c是載波信號的角頻率；U_m是調頻信號中載波信號的幅值；m爲調製度。

　　圖2繪出了這種調頻信號的波形。圖(a)爲調製信號x的波形，可按任意規律變化；圖(b)爲調頻信號的波形，其頻率隨x變化。若x = X_mcosΩt，則調頻信號頻率可在ω_c±mX_m範圍內變化。爲避免發生頻率混疊現象，並便於解調，要求ω_c>>mX_m。

　　與調幅情況一樣，爲了提高測量信號的抗干擾能力，常要求從信號形成起就已經是已調信號，因此常常在傳感器中進行調製。信號的調頻也可以用電路來實現，只要能用調製信號去控制產生載波信號的振盪器頻率，就可以實現調頻。載波信號可以用LC、RC或多諧振盪器產生，只要讓決定其頻率的某個參數隨調製信號變化，就可實現調頻。

　　圖3是通過改變多諧振盪器中的電容實現調頻的例子。靠穩壓管V_s將輸出電壓u_o穩定在±U_r。若輸出電壓爲U_r,則其通過R+R_p，向電容C充電，當電容C上充電電壓u_c>FU_r時(其中F=R₄／(R₃ + R₄))，N的狀態翻轉，使u_o = − U_r。 − U_r通過R+R_p對電容C反向充電，當電容C上充電電壓u_c<-FU_r時，N再次翻轉，使u_c=-U_r。這樣就構成一個在±U_r間來回振盪的多諧振盪器，其振盪頻率f=1／T₀，由充電迴路的時間常數(R+R_p)C決定。可以用一個電容傳感器的電容作爲圖中的C，這樣就可使振盪器的頻率得到調製。R_p用來調整調頻信號的中心頻率。也可用一個電阻式傳感器的電阻作尺，振盪器的頻率隨被測量的變化得到調製。

　　除了通過改變C、R、L使振盪器的頻率得到調製外，還可以通過電壓的變化控制振盪器的頻率。例如，可以利用變容二極管將電壓的變化轉換爲電容的變化，實現振盪器的頻率調製。也可以用電壓去改變一個晶體管的等效內阻，使振盪器的頻率發生變化，實現調製。這種頻率隨外加電壓變化的振盪器常稱爲壓控振盪器。