調頻、調相電路

1、調頻、調相電路調頻波、調相波的基本概念和性質練習一調頻電路調相電路調頻發(fā)射機單片芯片練習二本章復習內容下一章預習內容- 介紹調頻波、調相波數學表達式，并對其類似性、占用帶寬等調頻波、調相波的性質進行討論，然后討論調頻波、調相波的調制方法-各種調制電路的作用、特征- 調頻發(fā)射機的構成和概要調頻波、調相波調頻波如何表示調頻波的波形調相波如何表示調相波的波形調頻波和調相波的比較調頻波、調相波的邊帶波調頻波、調相波的帶寬調頻波如何表示信號波 tfVtVvssmssms2coscos載波 tfVtVvccmccmcsin2sin根據調頻波的定義：載波的頻率按信號波的振幅變化而變化，即已調波的角頻率FM是

2、以載波的角頻率c為中心按信號波的變化而變化的， FM=c+kvs=c+kVsmcosst=c+cos st，其中的為最大角頻率偏移， FM為瞬時角頻率已調波 由于瞬時角頻率隨時間變化，只有求出與之對應的任一時刻的相角，才能代入正弦信號表達式。瞬時相角：tttttssct0ssct0FMFMsinsindttVVvssccmFMcmFMsinsinsintmtVVvsfccmFMcmFMsinsinsin為最大頻率偏移其中的指數稱之為調制指數或調頻令fffm,ssf調頻波的波形參見P.113圖4.1調相波如何表示信號波 tfVtVvssmssms2coscos載波 tfVtVvccmccmcsi

3、n2sin根據調相波的定義：載波的相位按信號波的振幅變化而變化，即已調波的瞬時相位PM是以載波的相位ct為中心按信號波的變化而變化的， PM=ct+kvs=ct+kVsmcosst=ct+ cos st，其中的為最大相位偏移，并稱之為調制指數或調相指數， PM為瞬時相位已調波 PM=ct+ cos st= ct+mPcos sttmtVVvsPccmPMcmPMcossinsin調相波的波形為了畫出調相波，需計算調相波角頻率的瞬時值：根據上述表達式，可畫出調相波的波形，參見P.115圖4.4tmttmttssPcsPcPMPMsindcosddd調頻波和調相波的比較調頻波、調相波的邊帶波貝塞爾

4、函數：象cos(mfsinst)、 sin(mfsinst)那樣的正弦、余弦函數的變量也是三角函數的函數，叫貝塞爾函數貝塞爾函數的一般展開式：tmttmtVtmtVvsfcsfccmsfccmFMsinsincossincossinsinsin nxJxJxnxJxnnnncos22sincos12sin2sinsin120012那樣的三角變換類似ttttscscsccoscos21sinsin 4.5P.118,4sin4sin3sin3sin2sin2sinsinsinsin10fscsc4scsc3scsc2scsc1c0cm圖具體參見而變化即調制指數的變化它們隨振幅大小表示載波和各邊帶

5、波的其中xxJxJmxttxJttxJttxJttxJtxJV調頻波、調相波的帶寬根據上頁結論，請問調頻波的頻帶有多寬？以為c中心、s為間隔的無限邊帶，即帶寬為無限無限帶寬在現實中是否允許？為什么？不允許，因為帶寬資源有限限制帶寬是否可以？理論上可以做到，只要滿足下列要求即可 人的感官覺察不了這樣引起的失真高次項可以忽略不同時的值即值求出比根據已調波能量的百分,)(%952f1220kmxxJxJknn用頻率范圍比較窄時才使調相波只有在信號波的因此此時調相波就不適合帶寬這樣就不能有效地利用號增寬調相波的帶寬也需隨信寬若信號波的頻率范圍很而變化帶寬隨考慮調相波有很大關系調頻波的帶寬與結論帶寬變寬

6、邊帶數目增加增加時固定當是一定的無關帶寬幾乎與減少到一定值時固定當討論帶寬時帶寬時有根據經驗,:,:)2(1)2(1)2(,1)2 ,2max(,1,sssssssssffsffffffffffffffffmBmffBm練習一1.練習題3自己練習；2.練習題12、45做在練習本上。調頻電路直接調頻方式使用電抗晶體管的調頻電路由調相形成的等效調頻電路直接調頻方式思路：調諧回路的LC決定諧振頻率，只要信號波能直接改變L值或C值，就能實現調頻兩種實現方式：用電容式話筒實現直接調頻用變容二極管實現直接調頻用電容式話筒實現直接調頻電容的相對偏移與頻率的相對偏移的關系CCff21c這種方法從音頻到短波均可

7、振蕩，電路簡單頻率穩(wěn)定性比晶體振蕩器差，需AFC電路用變容二極管實現直接調頻根據P.122圖4.8可知，變容二極管需負偏置電路中的負偏置哪里來？由調制信號一并提供振蕩元件由三極管、L、C等構成，溫度系數大，頻率穩(wěn)定性差，也需AFC電路使用電抗晶體管的調頻電路電抗晶體管使用電抗晶體管的調頻電路電抗晶體管從集電極看進去的電抗：RChhLfeieeRChhCiefeeee1:CjLj右圖左圖使用電抗晶體管的調頻電路振蕩頻率隨信號波偏移，容易形成深度調制頻率穩(wěn)定性差，需AFC由調相形成的等效調頻電路因由：直接調頻穩(wěn)定性差，用穩(wěn)定的晶體振蕩器加調相電路進行間接調頻或等效調頻思路：比較P.116表4.1中

8、的調頻波和調相波可知，調相波可以看成為最大角頻率偏移s的調頻波，但根據P.126圖4.16可知，調頻波的最大角頻率偏移是一定的，而調相波的最大角頻率偏移卻與信號波的角頻率成正比。這個差異必須消除故：在信號波加入調相器前先積分(P.127圖4.17)FMssccmsssmccmPMssssmssmsssccmssmccmsPccmPMcmPMsinsinsinsin,sindcosdsincossincossinsinvttVtVktVvvtVttVtvvkvtVtkVtVtmtVVv得處將其代入上式的現信號波為調相器 積分器 vsvcvPMvsvFMvs調相電路阿姆斯特朗調相由矢量合成形成的調

9、相鋸齒波調制阿姆斯特朗調相調幅波的矢量表示阿姆斯特朗調相方法阿姆斯特朗調相的問題調幅波的矢量表示如果將上式放到極坐標(角度，長度)中如何表示？tVmtVmtVttmVvsccmsccmccmcscmAMsin2sin2sinsincos1兩邊帶波的合成矢量始終與載波矢量同方向調幅波的最大振幅？調幅波的最小振幅？cm1Vmcm1Vm),(cmcVtcmsc2,Vmtcmsc2,VmttmVtscmccos,阿姆斯特朗調相方法原理圖：矢量合成？環(huán)形調制器 超前90移相器 晶體振蕩器 放大器 加法電路 信號波Vsmcosst載波VcmsinctVcmcosctvc=VcmsinctvBSB=(mVc

10、mcosst)cosctvPM= vc+vBSB阿姆斯特朗調相的矢量分析vPM= vc+vBSB=Vcmsinct+ (mVcmcosst)cosctVcmsinct(mVcmcosst) coscttmVs22cmcos1調相證明VcmmVcmcosst)cossin(cos1)sin(cos1)cossinsin(coscos1)coscos1cossincos11(cos1coscossincos,1coscostancoscostanscs22cmcs22cmccs22cmcs22scs22s22cmcscmccmPMsss1scmscmtmttmVttmVtttmVttmtmttmt

11、mVttmVtVvtmtmtmtmVtmV時當阿姆斯特朗調相的問題該調相信號的振幅是可變的，存在寄生調幅，與定義相左解決辦法：用限幅器存在相位非線性失真，只有當mcosst1時，才能做到線性調相故：不能進行深調制由矢量合成形成的調相原理框圖矢量合成應用電路信號波VsmcosstVsmcosst-Vsmcosst載波VcmsinctVcmcosctva=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mcosst)sinct矢量合成調相波矢量合成信號波振幅加大，調相波相移也增大值可正可負，最大值為45，但實際上做不到va=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mco

12、sst)sinct沒有調制時的合成矢量當cosst為零時當cosst為正時當cosst為負時矢量合成構成的調相電路電路簡單，常用于移動發(fā)射機鋸齒波調制自學，不作要求調頻發(fā)射機IDC電路緩沖放大器倍頻放大器激勵放大器功率放大器低頻放大器聲音信號低通濾波器VCOFMAFCIDC電路的作用由于調頻波的頻率偏移與信號波成正比，因此輸入信號強時，瞬時頻率偏移f變大，邊帶波擴大，干擾鄰接頻道的通信故需設限幅電路稱其為瞬時偏移控制(IDC, Instantaneous Deviation Control)電路AFC電路的作用目的是使VCO電路得到與晶體振蕩器同樣精度的輸出頻率，即有一個穩(wěn)定的發(fā)射頻率這種電路

13、稱為自動頻率控制(AFC, Automatic Frequency Control)電路倍頻電路的作用一般情況下，VCO電路產生的振蕩頻率和頻率偏移均不會很大，不能滿足調頻發(fā)射的要求需要倍頻電路產生滿足調頻發(fā)射的要求的發(fā)射頻率和頻率偏移單片調頻發(fā)射機芯片Motorola器件 (1) MC 2831A 低功率FM(調頻)發(fā)射機系統(tǒng) (2) MC 2833低功率FM(調頻)發(fā)射機系統(tǒng)MC 2833低功率FM發(fā)射機系統(tǒng)簡介封裝和引腳功能框圖和測試電路單片VHF(甚高頻)FM窄帶發(fā)射機MC 2833簡介它是個單片FM發(fā)射機子系統(tǒng)。它是為無繩電話和FM通信設備設計的，它包含一個話筒放大器，一個壓控振蕩器和兩個輔助晶體管。常規(guī)性能 (1) 大范圍的工作電壓(2.89.0V) (2) 小的漏電流(典型值為ICC2.9mA (3) 所需的外部元件很少 (4) 達60MHz的30dBm功率輸比采用直接RF(射頻)輸出 (5) 采用在芯片上的發(fā)射機放大揣可得到+10dBm功率輸出 (6) 用戶必須遵守本地如FCC聯邦政府通信委員會、DOT電信局、PTT郵電部等對RF(射頻)傳輸的規(guī)定。封裝和引腳功能框圖和測試電路單片VHF(甚高頻)FM窄帶