调频通信电路

1、调频通信电路第1页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三81 引言82 FM波和PM波信号83 频率调制电路84 调频发射机ASIC85 频率的解调电路86 调频接收机ASIC第2页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 81 引言频率调制FM载波的角频率受控于基带信号相位调制PM相位受控于基带信号载波振荡信号的角度随调制信号的幅度的变化，而载波的幅度则保持不变的一种调制。 因此，又称FM和PM为角度调制。通常将调频和调相都看成是调频FM，但有区别。优点： 噪声低、系统保真高、效率高缺点： 频带宽、收发通信设备复杂。第3页，共97页，2022年，5月20日，

2、16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 821 FM波和PM波信号分析 1FM和PM波形 FM波是基带调制信号去调变载波的角频率。载波的瞬时角频率可表示为与调频电路有关的比例常数,单位为rad/V 已调的瞬时相角为第4页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 821 FM波和PM波信号分析 1FM和PM波形 FM已调波表达式: PM波是基带调制信号去调变载波的相角，载波的瞬时相角为 PM已调波表达式为 式中，kp为与调相电路有关的比例常数，单位为rad/V。第5页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信

3、号 821 FM波和PM波信号分析 1FM和PM波形 对于单音频调制: FM波的表达式PM波的表达式 第6页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 821 FM波和PM波信号分析 1FM和PM波形正弦信号对正弦载波的调频和调相 用单音频调制信号对正弦载波进行调制时的FM和PM波形.可以看出,除了它们的时间关系(相位)外,FM和PM波形是一样的.调频波调相波第7页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 821 FM波和PM波信号分析 2调制指数和最大频偏Mf 为调频指数。Mf 和Um、及fm的关系为：Mp为调

4、相指数，其值与调制信号的幅度Um成正比，即 FM波PM波第8页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 821 FM波和PM波信号分析 2调制指数和最大频偏 两种调角波的最大角频偏m和最大频偏fm可分别表示:PM m=2fm=kpUm=MpFMm= 2fm=kfUm=MfFM和PM波虽然都是基带调制信号调变了瞬时相角，但两种调制形成的已调波的最大频偏fm是不同的。 FM的fm仅与调制信号的幅度Um成正比，而与调制信号的频率无关。 PM的fm则与Um和的乘积成正比，即fm还与调制信号的频率成正比。第9页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星

5、期三 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽 1FM波的频谱结构就功率分布单音调制的调频信号用指数函数表示式中，Rex(t)表示函数x(t)的实部.它的付里叶级数展开式为 是的周期性函数，第10页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽 1FM波的频谱结构就功率分布式中的Jn(Mf)是系数为Mf的n阶第一类贝塞尔函数(Bessl Function of The First Kind)，Jn(Mf)的表达式为Jn(Mf)=J-n(Mf), 频谱的载频为两边对称.Jn(Mf)=J-n(Mf), 以频

6、谱为中心频谱成两边负对称.第11页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽 1FM波的频谱结构就功率分布Jn(Mf)随Mf变化的曲线 n为奇数的上、下边频分量的振幅相等,但极性相反,即两边成负对称;n为偶数的上、下边频分量的振幅相等,而极性则相同,即两边对称。而且,载频和各边频分量的振幅均随Mf而变化。 Mf =0.5、1、5时的FM信号频谱第12页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽调制指数载波边频对Mf J0 J1 J2 J3 J4

7、 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 J13 J140.00 1.00 0.25 0.98 0.12 0.5 0.94 0.24 0.03 1.0 0.77 0.44 0.11 0.02 1.5 0.51 0.56 0.23 0.06 0.01 2.0 0.22 0.58 0.35 0.13 0.03 2.4 0 0.52 0.43 0.20 0.06 0.02 2.5 -0.05 0.50 0.45 0.22 0.07 0.02 0.01 3.0 -0.26 0.34 0.9 0.31 0.13 0.04 0.01 4.0 -0.40 -0.07 0.36 0.43 0.2

8、8 0.13 0.05 0.02 5.0 -0.18 -0.33 0.5 0.36 0.39 0.26 0.13 0.05 0.02 5.45 0 -0.34 -0.12 0.26 0.40 0.32 0.19 0.09 0.03 0.01 6.0 0.15 -0.28 -0.24 0.11 0.36 0.36 0.25 0.13 0.06 0.02 7.0 0.30 0.00 -0.30 -0.17 0.16 0.35 0.34 0.23 0.13 0.06 0.02 8.0 0.17 0.23 -0.11 -0.29 -0.10 0.19 0.34 0.32 0.22 0.13 0.06

9、0.03 8.65 0 0.27 0.06 -0.24 -0.23 0.03 0.26 0.34 0.28 0.18 0.10 0.05 0.02 9.0 -0.09 0.25 0.14 -0.18 -0.27 -0.06 0.20 0.33 0.31 0.21 0.12 0.06 0.03 0.01 10.0 -0.25 0.05 0.25 0.06 -0.22 -0.23 -0.01 0.22 0.32 0.29 0.21 0.12 0.06 0.03 0.01 表821第一类贝塞尔函数Jn(Mf) Mf =0时不产生边频,Mf增大,边频数就增多.Jn表示值是相对载频振幅而言.Mf Mf以

10、后,Jn(Mf)下降得很快.这时估算FM波的带宽很有利.由FM波的频谱也可知FM调制不再是频谱搬移,而是一种非线性调制. 第13页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽 2FM波的有效带宽 FM波的带宽是调制信号频率和Mf的函数，在频谱中产生了很多组边频，因此当调制信号相同时，FM波的带宽明显宽于调幅波。 对Mf 1的FM中，大多数信号的信息都在第1对边带上，需要的最小带宽大约是调制信号最高频率的两倍，即这种Mf 1的FM类似于AM，通常称之窄带FM。第14页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三

11、 82 FM波和PM波信号 822 FM波的功率分布和有效带宽 2FM波的有效带宽 根据贝赛尔函数，让FM波的所有明显边带都通过的实际带宽等于调制信号最高频率和明显边频的乘积的两倍:Carson规则认为，FM波所需的带宽大约是最大频率偏移与调制信号最高频率之和的两倍:n为明显边频数目当Mf 1时，B2fm,是宽带FM。 第15页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路调频波产生的方法直接调频法直接调频是将调制信号去直接调变载频振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号的变化规律。间接调频法不直接调变载频频率,而通过调相方法或调幅的方法来实现调频波。第16页，

12、共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频1变容管直接调频电路 在振荡回路中影响振荡频率的回路元件参数，只要用调制信号u(t)去控制其参数值，使载频振荡频率按u(t)规律变化，就可以实现直接调频。 常用的载频振荡器为LC振荡器.如果将变容二极管的可控电容参与回路电容,并用调制信号u(t)去控制变容二极管的电容量,就可直接调变LC振荡器的振荡频率,构成变容管直接调频电路. 图831 变容管直接调频电路第17页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频1变容管直接调频电路 图所示的变容管直接调频电

13、路是用在VHF波段的220MHz调频振荡器, 当变容二极管上加上调制信号u(t)控制以后,变容二极管的受控电容可表示为:构成振荡器的振荡回路振荡角频率为：对载频视短路 150pF150pF第18页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频1变容管直接调频电路 变容管在静工作点上的结电容Cj(0),是u=0时的零偏置结电容.UQ是加在变容管上的反偏电压值,UB为变容管PN结的内建电位差,通常UB0.7V.变容二极管的受控电容：u是加在变容管的等效控制电压:第19页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 83

14、1 直接调频1变容管直接调频电路该调频振荡器振荡角频率的受控特性:单音频调制u(t)=Umcost时,变容管等效控制电压u:振荡角频率受控特性：代入第20页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频1变容管直接调频电路将上式用傅里叶级数展开分析得,单音调频时的最大角频偏：中心角频率C的偏离值:二次谐波失真分量的最大角频偏:振荡角频率受控特性：第21页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频2晶体振荡器调频电路 晶体振荡器调频电路是将变容二极管和石英谐振晶体串联或并联后，接入振荡回路构成的调

15、频振荡器。 该调频振荡器的输出中心频率(即载频)为60MHz,可获频偏大于37kHz的线性调频.第22页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频3锁相调频电路与锁相调频频率合成器锁相调频是能稳定中心频率的宽频偏直接调频电路。直接锁相调频框图 第23页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频3锁相调频电路与锁相调频频率合成器锁相调频环线性化相位模型框图环路对调制信号u(s)的传递函数为 环路鉴相器的鉴相增益VCO的压控灵敏度环路滤波器传递函数第24页，共97页，2022年，5月20日，16

16、点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频3锁相调频电路与锁相调频频率合成器输出调频波的频偏(t)=do(t)/dt 调频环路的调频传递函数: 要实现锁相直接调频，就要求环路的三分贝截止频率设计在低于调制信号频带的下限频率。 这种调频往往也称它为环内带外直接调频。 高通函数第25页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 831 直接调频3锁相调频电路与锁相调频频率合成器调频频率合成器的调频传递函数: 实用中移动台往往要使用很多频道,载频要经常切换,为此就设计出了直接锁相调频频率合成器。高通函数第26页，共97页，2022年，5月20日，16点5

17、7分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频 1可变移相法间接调频电路FM已调波:PM已调波: 如果将调制信号先进行积分,用积分以后的信号去控制调相，那么得到的已调波就是调制信号u(t)的调频波。该调频方法间接调频。间接调频原理框图第27页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频1可变移相法间接调频电路目前实现调相的方法主要有三种：第一种：控制LC回路的相移可变移相法；第二种：矢量合成法相乘调幅合成法；第三种：脉冲移相法调相。 第28页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三并联谐振回路 83 频率调制电路 832间接调频

18、1可变移相法间接调频电路图837 变容二极管可变移相法间接调频电路 在调制信号为零时,L1、C4、C5和CjQ谐振在输入载频C上. 此时回路呈纯阻特性,相移为零.当u(t)经积分电路积分后形成 u(t)= ,载频相移按u(t)规律变化. 第29页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频1可变移相法间接调频电路对于单音频调制信号,经RC积分网络积分以后, u(t)为第30页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频1可变移相法间接调频电路kp为与调相电路有关的比例常数调相指数第31页，共97页，

19、2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频1可变移相法间接调频电路对于图837的LC并联移相回路经分析可得该比例常数 :n为变容二极管的变容指数, Qe为LC并联移相回路的品质因素。最大角频偏:第32页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频2矢量合成法间接调频电路单音调制时的调相信号:假设初始相位o=0。 对于窄带调相 , 可见窄带调相波可以近似由载频信号和一个与载波相差90o的双边带信号相加组成。第33页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频2矢量

20、合成法间接调频电路 如果用矢量表示,则窄带调相信号矢量就是载波信号矢量和与它成正交的双边带信号矢量的合成矢量。因此,用这一原理实现窄带调相的方法称之矢量合成法。由于双边带信号是采用相乘调幅方法产生,称之相乘调幅合成法。 将调制信号u(t)先进行积分,然后送去进行矢量合成法调相,这样就实现了矢量合成法间接调频.第34页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频 2矢量合成法间接调频电路矢量合成法间接调频框图 积分后的调制信号u(t)与移相90o的载频信号在相乘电路中产生与载频正交的双边带信号,再与载频信号相加产生窄带调频信号. 这儿的载频振荡器是

21、高稳定的晶体振荡器,其振荡频率是调频电路输出载频的1/N倍.第35页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频3脉冲移相法调相实现间接锁相调频 如果用积分以后的调制信号u(t)去调制重复频率为载频的矩形脉冲宽度,产生脉宽受u(t)控制的脉宽调制(PWM)信号,再将该PWM信号作为锁相环的输入参考信号,则在环路锁定以后其输出信号就是调制信号u(t)的调频波。这种调频方法称为脉冲移相间接锁相调频(PWM间接锁相调频)。PWM间接锁相调频原理框图 第36页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频3脉

22、冲移相法调相实现间接锁相调频 实现脉宽调相的具体电路是电压比较器,它将u(t)与锯齿波信号uS(t)进行比较,得到由u(t)调制的PWM信号. PWM信号的脉宽由uS(t)和u(t)的交点决定。u(t)信号切割锯齿波产生PWM信号 第37页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频假设锯齿波uS (t)的幅度为USm,周期为TS.调制脉宽:反映了脉宽(t)与u(t)的线性受控关系第38页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频3脉冲移相法调相实现间接锁相调频 若u(t)0，则0TS/2为参考相

23、位。脉宽(t)与TS/2之差i (t)正比于调制信号，该相位差i (t)就是伺服环的输入相位:调制脉宽:第39页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832 间接调频为分析锁相调频特性,用线性化模型表示图839 PWM间接锁相调频原理框图 3脉冲移相法调相实现间接锁相调频第40页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三83 频率调制电路832 间接调频 电压比较器的比较系数Km2/USm，积分器为简单的RC积分电路,则有3脉冲移相法调相实现间接锁相调频第41页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 8

24、32间接调频3脉冲移相法调相实现间接锁相调频调制环输入相位与调制信号的关系:调制环的闭环传递函数:式中Rf、Cf 为调制环的环路滤波器参数。 拉氏变换第42页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 83 频率调制电路 832间接调频3脉冲移相法调相实现间接锁相调频伺服环调制特性: 显然要求选择高于调制信号频带的环路截止频率, 让调制信号能全部通过环路,实现间接锁相调频。 由于PWM参考信号的产生在环路以外，故又称这种间接调频为环外带内锁相跟踪调频。 调制环的闭环传递函数:低通特性第43页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 841

25、直接调频发射机ASIC 将音频放大器（即基带信号放大器）、射频振荡器、调制器、已调信号放大器、功放电路等(如图41所示直接调制发射系统)集成在一个单片芯片内，就构成了一个小功率发射系统专用集成电路(ASIC)，即直接调频发射机ASIC。我们现在以Motorola的MC2833为例介绍直接调频发射系统ASIC的电路原理和应用。 MC2833的射频输出端14脚的输出功率均为-30dBm，因此是微功率FM发射ASIC。MC2833片内有两只作射频放大器用的晶体三极管，若用这两只片内三极管作射频放大，则输出功率可达10dBm，所以MC2833又称小功率FM发射机ASIC。第44页，共97页，2022年

26、，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 841直接调频发射机ASICMC2833片内功能与测试电路第45页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 841直接调频发射机ASICMC2833内电路图 第46页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 841直接调频发射机ASICMC2833单片FM发射机电路 该发射机输送到50天线上的功率是10mW(10dBm),谐波抑制在50dB以上,最大调制频偏为1530kHz。 第47页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调

27、频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASIC 2833是采用可变电抗直接调频的FM发射系统ASIC,电路框图可用如图844(a)所示表示,这是一种典型的直接调频发射机集成化电路。 图844 (b)是采用锁相环(PLL)实现调频的发射系统,控制射频输出放大器还可以实现数字调幅ASK。Motorola公司的MCl3175,MCl3176就是采用这种PLL FM发射系统方案集成化的ASIC。(a)典型的直接调频发射系统集成框图 (b)PLL FM发射系统集成框图 发射系统集成化框图 第48页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL

28、FM/AM发射机ASIC MC13175/176是UHF波段的单片集成FM/AM发射机ASIC,片内集成有考毕兹型参考频率振荡器、射频放大器和分频器N(MCl3175的N=8、MC13176的N=32)、鉴相器、电流控制型UHF RF振荡器CCO等组成的PLL。第49页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASICCCO电路原理 、脚端的三极管T1、T2和差分放大管T3、T4组成负阻器件。、端接振荡线圈，片内T1T4的基射极间电容Cbe作并联回路电容。Cbe为eb结正向扩散电容，其容量与射极电流成正比。控制T1T4的射

29、极电流，就可控制Cbe，即控制振荡频率。T5T7为可控电流源。第50页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASICMCl3176组成的320MHzFM发射机原理电路图第51页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASIC锁相环环内调频发射机 该发射机在传输话音时,由于话筒输出信号较小,需要外接话筒放大器,图中集成运放MC33171组成话筒放大器。 该发射机的参考晶振频率fref=10MHz,所以输出射频fR=3210=320MHz。VCC=3

30、V时,射频输出功率为3.5dBm。第52页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASIC调变晶振参考频率的PLL FM发射机 这是一种PLL调频的环外调频方案。图中音频或数据通过 RFC3阻流电感调变两只变容管的容量,从而调变参考频率fref。环路锁定后,输出频偏将扩大32倍。第53页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机ASIC 842PLL FM/AM发射机ASIC320MHz ASK发射机电路 第54页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 84 调频发射机A

31、SIC 842PLL FM/AM发射机ASIC 图849所示为320MHz ASK发射机电路。二进制数据码采用OOK调制，即二进制码通过33k电阻送入16脚，控制片内射频放大器的增益，实现二进制的“传号1”和“空号0”的射频ASK脉冲串输出。 若用于AM模拟调幅时，则应考虑片内射频放大器的线性范围。为了得到良好的调制线性度，调制信号的动态范围应处于输出功率的线性区。通常这两片ASIC的输出功率线性区在-2.3dBm-41.5dBm，在VCC3V，ICC16mA时线性区的平均输出功率为-22.5dBm。第55页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 851

32、斜率鉴频电路 斜率鉴频技术是先将FM波通过线性频率振幅转换网络，使输出FM波的振幅按照瞬时频率的规律变化，而后通过包络检波器检出反映振幅变化的解调信号，实现模型框图如图851所示。斜率鉴频器实现模型第56页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 851斜率鉴频电路为获得线性的频率幅度转换特性,总使输入FM波的载频处在LC并联回路幅频特性曲线斜坡的近似直线段中点，用LC并联谐振网路幅频特性曲线的斜坡来实现频率与幅度的转换 单失谐回路就可以将输入的等幅FM波转变为幅度反映瞬时频率变化的FM波，而后通过二极管包络检波器进行包络检波解出原调制信号完成鉴频功能。第

33、57页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路851 斜率鉴频电路一种实用的斜率鉴频电路 图中 L1和C1、C2构成频率幅度线性转换网络,将输入FM波电压uS(t)转换为两个幅度按FM波瞬时频率变化的FM波电压u1(t)和u2(t).由差分放大器放大以后输出原调制信号u(t),完成鉴频功能.第58页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 851斜率鉴频电路频幅转换特性曲线和鉴频特性曲线 图中1和2分别是L1、C1、C2频幅转换网络的两个谐振角频率： 由图中可知，该鉴频器的线性鉴频范围很宽，而且已没有直流和高次谐波输出

34、。实践应用中L1为可调电感，调节L1可以改变鉴频特性，包括中心频率、线性鉴频范围以及鉴频特性曲线的对称性等。第59页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路 移相乘积鉴频可简称乘积型鉴频，它是将输入FM波通过频相转换网络变换为调频调相波，再与输入FM波相乘鉴相实现解调。这种鉴频方法是目前应用极为广泛的FM波的解调技术。现代调频通信机包括移动通信机的接收通道集成电路的调频解部分几乎都采用乘积型鉴频电路。 图855是下面将介绍的FM接收通道集成电路MC3361的鉴频电路，这是一个典型的集成化的乘积型鉴频电路，以下就对该电路分析介绍。第6

35、0页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路图855 MC3361的鉴频电路第61页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路图856 乘积型鉴频电路原理第62页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路移相网络频率特性：第63页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路为移相网络的广义失谐量:Q为LC回路的品质因素,Q=R/oL, fo为移相网络的谐振频

36、率:移相相移量:移相网络频率特性：第64页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路 若输入调频信号uS为 则移相网络输出信号uS为 第65页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路若令经移相网络移相以后的输出为 uS和uS送入MC3361(或MC3359)片内双差分对模拟相乘器相乘，便可对调频波实现解调。由图855所示的MC3361片内双差分对模拟相乘电路中可知，T82、T83接成二极管，其导通电阻Ron一般为200300，R74R751.6k。由限幅中放送来的USm一般

37、在100mV以上，而经移相网后的USm则一般小于26mV。第66页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路 I81为T81中恒流，RL=Ron+R74,K2(t)为双向开关函数:忽略三次谐波以上项所以图855中相乘器的输出电压为第67页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路 式中二倍频经低通滤波器后可以滤除，假设滤波器传输系数为1，则鉴频输出uo为MC3361对输入调频波信号的解调输出电压第68页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调

38、电路 852移相乘积鉴频电路 当移相网络的频相特性成近似线性关系时， 一般较小，在-23o 23o范围。 所以有 第69页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 852移相乘积鉴频电路为移相网络的广义失谐量Q100,f-fo8kHzfo=fI=455kHz鉴频输出: 第70页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 853PLL鉴频电路 如果PLL的环路带宽设计得足够宽，当输入FM波时，就能使VCO精确地跟踪FM波的反映调制信号规律的瞬时频率变化，产生具有与输入FM波相同调制规律的输出调频波。只要VCO的频率控制特性

39、是线性的，则VCO的控制电压uC(t)，就是所需的不失真解调输出电压u(t)。图857 PLL鉴频电路框图第71页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 853PLL鉴频电路假设VCO的频率控制特性是线性的，输出角频率的变化量:环路的闭环传递函数:解调输出电压:令变为时域关系式拉氏变换第72页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 853PLL鉴频电路当输入单音调制FM波时:解调输出电压:H(j )为低通频响特性 可见uC(t) 是解调输出的原调制信号u(t).为实现不失真解调, 要求环路带宽大于FM波中原调制信号

40、的频谱宽度.第73页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 853PLL鉴频电路 图858 是由FM解调专用集成 锁相环芯片 NE562组成的锁相环鉴频电路图858 NE562锁相环鉴频电路第74页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 85 频率的解调电路 854脉冲计数鉴频电路图859 脉冲计数鉴频电路框图 电压比较器将输入FM信号转换成重复频率等于FM信号电压瞬时频率的恒幅矩形脉冲,并送入计数器和D/A转换器.脉冲上升沿将计数器内容选通到D/A中,同时计数器复位.因为计数器是按时钟频率定时计数的,所以计数器的内容将正比于FM波的瞬

41、时频率.故D/A输出的模拟信号就是FM信号的解调信号.脉冲计数鉴频电路第75页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 调频接收机电路和调幅接收机电路都是采用超外差式接收。同样，也有单次变频外差接收和双重变频外差式接收两种方案。但与调幅接收机相比的主要区别是通道带宽要宽的得多。在模拟FM接收机中，大多是双变频外差接收；而在数字接收机中，则都采用单次变频接收方案。随着集成工艺技术的发展，目前已出现了大量的FM接收机电路的ASIC。图861 FM接收中频通道ASIC将中频通道电路集成化的ASIC.虚线框内的电路集成在一个芯片内,这类ASIC以Motorol

42、a公司产品为例,主要有MC3359和MC3361等.第76页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC(a) 单次变频FM接收机ASIC (b) 双变频FM接收机ASIC 图862 FM接收中频通道ASIC 将整个FM接收机电路集成在一个芯片内的ASICMC3356/57MC3362/63第77页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC3359/61图863 MC3359功能框图及引脚排列 MC3359和MC3361是单片集成的高增益低功耗窄带FM中频电路，片内集成有LO2、二混、

43、二中放、鉴相、静噪和AFC等功能电路。在双变频FM接收机中，外接455kHz陶瓷滤波器，可用来解调窄带FM信号。因此，该ASIC主要用于机话音FM通信中。第78页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC33591MC3359的性能特点 1、MC3359是低功耗FM集成中频电路，在VCC6V时总的耗电电流为3.6mA。 2、这块芯片的灵敏度很高：在12dB输出信噪比时，18脚的输入灵敏度为2V,而中放5脚输入端的灵敏度为100V。 3、工作频率高：在二次变频接收机中第一中频可选择在40 50MHz，这就可以有效地抑制镜频干

44、扰；而第二中频也可以选高些，实验证明，第二中频升至2MHz时，第二中放增益下降约3dB，因此第二中频可选用高到2MHz左右。 4、中频增益高，第二中频中放电路在2MHz带宽内增益大于60dB。此外，MC3359还具有AFC输出端，可实现AFC控制功能。第79页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC3359/612MC3359的内电路功能（1）本地振荡器 MC3359的本地振荡器是内偏置型Colpitts振荡器，由片内三极管T1承担，T1的集电极、基极和发射极分别引至引出端4、1、2三个引脚，外接负载电容为32pF的基频

45、晶体和两个电容,就可以产生振荡。理论上两个串联电容值应为32pF，但增大电容量对振荡频率不会产生很大影响，却能使振荡输出幅度加大。第80页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861 FM接收中频通道电路 MC3359（2）混频器 混频器的变频增益约为18dB(50输入阻抗时)，其电压增益视VCC取值不同而不同，如图 (b)中所示。图(c)是以dBm刻度的三阶互调特性曲线，由图中可知三阶阻断点为14dBm。在大多数情况下，混频器前接阻抗300，中心频率为10.7MHz的陶瓷滤波器，因而变频增益一般远超过18dB。2MC3359的内电路功能第81页，

46、共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 8. 6. 1 FM接收中频通道电路MC3359（3）限幅中频放大器 MC3359的中放电路由内电路三极管T17T36组成，其中T23T34组成六级限幅中放电路，输入端为5脚，输入阻抗为1.8k。通常混频器之后接一级陶瓷带通滤波器，其中心频为455kHz，带宽为215kHz,输入阻抗为1.5k2k,和六级限幅中放的输入阻抗相匹配。中放电路的-3dB限幅灵敏度约为100V，有效带宽约为3MHz左右。中放电路的输出从内部用10pF电容和正交鉴频器的输入相接，为增加鉴频电路的带宽，可以在8脚并接一个并联电阻。2MC33

47、59的内电路功能第82页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC3359（4）正交鉴频及AFC电路 MC3359的鉴频电路由内部三极管T39T44组成，这6只三极管仅仅是构成一个双平衡相乘器的，来自中放电路的已调中频信号由T35、T36缓冲后，直接送到相乘器的T44、T43的基极。同时，还由T36射极经10pF电容耦合至T37基极8脚，8脚外接LC移相网络。经LC网络移相以后的中频信号再由T37缓冲放大后，直接送到相乘器的T39、T41基极,实现节中介绍过的乘积鉴频功能,鉴频特性关系曲线如图(d)所示。2MC3359的内

48、电路功能第83页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 8. 6. 1 FM接收中频通道电路MC3359（5）静噪控制电路 静噪控制电路由反相运算放大器、扫描电路和静噪控制开关等组成。反相运算放大器由内部三极管T60T71等12只管子组成，反相输入端为12脚，输出端为13脚，同相端在片内，并且给12脚反相端提供2V参考电压。反相运算放大器外接RC滤波网络可构成有源带通滤波器。图866 有源滤波器设计2MC3359的内电路功能第84页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 8. 6. 1 FM接收中频通道电路

49、MC33593MC3359的静噪控制功能图867 在扫描接收机中的典型应用电路 常用的静噪电路有噪声型静噪电路和信号型静噪电路.噪声型静噪电路是用噪声电平去驱动静噪开关控制音频通路的; 信号型静噪电路是由信号电平去驱动静噪开关控制音频通路的,信号型静噪电路将在后面的MC3363应用电路中作介绍.MC3359应用电路中的静噪电路属于噪声型静噪电路。 图8.6.7中鉴频解调输出的音频信号由脚送出至低放电路.音频输出12、13、14及16脚接有静噪控制外围电路,实现其静噪功能.第85页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC3

50、359 3MC3359的静噪控制功能图868 MC3359静噪电路原理图 第86页，共97页，2022年，5月20日，16点57分，星期三 86 调频接收机ASIC 861FM接收中频通道电路MC3359 3MC3359的静噪控制功能 图867是静噪电路的简化图。若无接收信号输入，或信号电平很小，噪声电平远高于信号电平时，鉴频输出经R3送入有源滤波器滤除信号后，形成足够的噪声电平输出。再经Cl、D和R2整流，产生足够高的直流电平，经14脚送入片内静噪开关控制电路使之闭合，从而使16脚短路接地。16脚连接低频(音频)放大器输入端，即自动封闭了音频放大器的输入，噪声就不可能被放大进入喇叭，达到静噪目的。