调频、调相电路

1、调频、调相电路调频波、调相波的基本概念和性质练习一调频电路调相电路调频发射机单片芯片练习二本章复习内容下一章预习内容- 介绍调频波、调相波数学表达式，并对其类似性、占用带宽等调频波、调相波的性质进行讨论，然后讨论调频波、调相波的调制方法-各种调制电路的作用、特征- 调频发射机的构成和概要调频波、调相波调频波如何表示调频波的波形调相波如何表示调相波的波形调频波和调相波的比较调频波、调相波的边带波调频波、调相波的带宽调频波如何表示信号波 tfVtVvssmssms2coscos载波 tfVtVvccmccmcsin2sin根据调频波的定义：载波的频率按信号波的振幅变化而变化，即已调波的角频率FM是

2、以载波的角频率c为中心按信号波的变化而变化的， FM=c+kvs=c+kVsmcosst=c+cos st，其中的为最大角频率偏移， FM为瞬时角频率已调波 由于瞬时角频率随时间变化，只有求出与之对应的任一时刻的相角，才能代入正弦信号表达式。瞬时相角：tttttssct0ssct0FMFMsinsindttVVvssccmFMcmFMsinsinsintmtVVvsfccmFMcmFMsinsinsin为最大频率偏移其中的指数称之为调制指数或调频令fffm,ssf调频波的波形参见P.113图4.1调相波如何表示信号波 tfVtVvssmssms2coscos载波 tfVtVvccmccmcsi

3、n2sin根据调相波的定义：载波的相位按信号波的振幅变化而变化，即已调波的瞬时相位PM是以载波的相位ct为中心按信号波的变化而变化的， PM=ct+kvs=ct+kVsmcosst=ct+ cos st，其中的为最大相位偏移，并称之为调制指数或调相指数， PM为瞬时相位已调波 PM=ct+ cos st= ct+mPcos sttmtVVvsPccmPMcmPMcossinsin调相波的波形为了画出调相波，需计算调相波角频率的瞬时值：根据上述表达式，可画出调相波的波形，参见P.115图4.4tmttmttssPcsPcPMPMsindcosddd调频波和调相波的比较调频波、调相波的边带波贝塞尔

4、函数：象cos(mfsinst)、 sin(mfsinst)那样的正弦、余弦函数的变量也是三角函数的函数，叫贝塞尔函数贝塞尔函数的一般展开式：tmttmtVtmtVvsfcsfccmsfccmFMsinsincossincossinsinsin nxJxJxnxJxnnnncos22sincos12sin2sinsin120012那样的三角变换类似ttttscscsccoscos21sinsin 4.5P.118,4sin4sin3sin3sin2sin2sinsinsinsin10fscsc4scsc3scsc2scsc1c0cm图具体参见而变化即调制指数的变化它们随振幅大小表示载波和各边带

5、波的其中xxJxJmxttxJttxJttxJttxJtxJV调频波、调相波的带宽根据上页结论，请问调频波的频带有多宽？以为c中心、s为间隔的无限边带，即带宽为无限无限带宽在现实中是否允许？为什么？不允许，因为带宽资源有限限制带宽是否可以？理论上可以做到，只要满足下列要求即可 人的感官觉察不了这样引起的失真高次项可以忽略不同时的值即值求出比根据已调波能量的百分,)(%952f1220kmxxJxJknn用频率范围比较窄时才使调相波只有在信号波的因此此时调相波就不适合带宽这样就不能有效地利用号增宽调相波的带宽也需随信宽若信号波的频率范围很而变化带宽随考虑调相波有很大关系调频波的带宽与结论带宽变宽

6、边带数目增加增加时固定当是一定的无关带宽几乎与减少到一定值时固定当讨论带宽时带宽时有根据经验,:,:)2(1)2(1)2(,1)2 ,2max(,1,sssssssssffsffffffffffffffffmBmffBm练习一1.练习题3自己练习；2.练习题12、45做在练习本上。调频电路直接调频方式使用电抗晶体管的调频电路由调相形成的等效调频电路直接调频方式思路：调谐回路的LC决定谐振频率，只要信号波能直接改变L值或C值，就能实现调频两种实现方式：用电容式话筒实现直接调频用变容二极管实现直接调频用电容式话筒实现直接调频电容的相对偏移与频率的相对偏移的关系CCff21c这种方法从音频到短波均可

7、振荡，电路简单频率稳定性比晶体振荡器差，需AFC电路用变容二极管实现直接调频根据P.122图4.8可知，变容二极管需负偏置电路中的负偏置哪里来？由调制信号一并提供振荡元件由三极管、L、C等构成，温度系数大，频率稳定性差，也需AFC电路使用电抗晶体管的调频电路电抗晶体管使用电抗晶体管的调频电路电抗晶体管从集电极看进去的电抗：RChhLfeieeRChhCiefeeee1:CjLj右图左图使用电抗晶体管的调频电路振荡频率随信号波偏移，容易形成深度调制频率稳定性差，需AFC由调相形成的等效调频电路因由：直接调频稳定性差，用稳定的晶体振荡器加调相电路进行间接调频或等效调频思路：比较P.116表4.1中

8、的调频波和调相波可知，调相波可以看成为最大角频率偏移s的调频波，但根据P.126图4.16可知，调频波的最大角频率偏移是一定的，而调相波的最大角频率偏移却与信号波的角频率成正比。这个差异必须消除故：在信号波加入调相器前先积分(P.127图4.17)FMssccmsssmccmPMssssmssmsssccmssmccmsPccmPMcmPMsinsinsinsin,sindcosdsincossincossinsinvttVtVktVvvtVttVtvvkvtVtkVtVtmtVVv得处将其代入上式的现信号波为调相器 积分器 vsvcvPMvsvFMvs调相电路阿姆斯特朗调相由矢量合成形成的调

9、相锯齿波调制阿姆斯特朗调相调幅波的矢量表示阿姆斯特朗调相方法阿姆斯特朗调相的问题调幅波的矢量表示如果将上式放到极坐标(角度，长度)中如何表示？tVmtVmtVttmVvsccmsccmccmcscmAMsin2sin2sinsincos1两边带波的合成矢量始终与载波矢量同方向调幅波的最大振幅？调幅波的最小振幅？cm1Vmcm1Vm),(cmcVtcmsc2,Vmtcmsc2,VmttmVtscmccos,阿姆斯特朗调相方法原理图：矢量合成？环形调制器 超前90移相器 晶体振荡器 放大器 加法电路 信号波Vsmcosst载波VcmsinctVcmcosctvc=VcmsinctvBSB=(mVc

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

11、mVttmVtVvtmtmtmtmVtmV时当阿姆斯特朗调相的问题该调相信号的振幅是可变的，存在寄生调幅，与定义相左解决办法：用限幅器存在相位非线性失真，只有当mcosst1时，才能做到线性调相故：不能进行深调制由矢量合成形成的调相原理框图矢量合成应用电路信号波VsmcosstVsmcosst-Vsmcosst载波VcmsinctVcmcosctva=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mcosst)sinct矢量合成调相波矢量合成信号波振幅加大，调相波相移也增大值可正可负，最大值为45，但实际上做不到va=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mco

12、sst)sinct没有调制时的合成矢量当cosst为零时当cosst为正时当cosst为负时矢量合成构成的调相电路电路简单，常用于移动发射机锯齿波调制自学，不作要求调频发射机IDC电路缓冲放大器倍频放大器激励放大器功率放大器低频放大器声音信号低通滤波器VCOFMAFCIDC电路的作用由于调频波的频率偏移与信号波成正比，因此输入信号强时，瞬时频率偏移f变大，边带波扩大，干扰邻接频道的通信故需设限幅电路称其为瞬时偏移控制(IDC, Instantaneous Deviation Control)电路AFC电路的作用目的是使VCO电路得到与晶体振荡器同样精度的输出频率，即有一个稳定的发射频率这种电路

13、称为自动频率控制(AFC, Automatic Frequency Control)电路倍频电路的作用一般情况下，VCO电路产生的振荡频率和频率偏移均不会很大，不能满足调频发射的要求需要倍频电路产生满足调频发射的要求的发射频率和频率偏移单片调频发射机芯片Motorola器件 (1) MC 2831A 低功率FM(调频)发射机系统 (2) MC 2833低功率FM(调频)发射机系统MC 2833低功率FM发射机系统简介封装和引脚功能框图和测试电路单片VHF(甚高频)FM窄带发射机MC 2833简介它是个单片FM发射机子系统。它是为无绳电话和FM通信设备设计的，它包含一个话筒放大器，一个压控振荡器和两个辅助晶体管。常规性能 (1) 大范围的工作电压(2.89.0V) (2) 小的漏电流(典型值为ICC2.9mA (3) 所需的外部元件很少 (4) 达60MHz的30dBm功率输比采用直接RF(射频)输出 (5) 采用在芯片上的发射机放大揣可得到+10dBm功率输出 (6) 用户必须遵守本地如FCC联邦政府通信委员会、DOT电信局、PTT邮电部等对RF(射频)传输的规定。封装和引脚功能框图和测试电路单片VHF(甚高频)FM窄带