調(diào)頻、調(diào)相電路

1、調(diào)頻、調(diào)相電路調(diào)頻波、調(diào)相波的基本概念和性質(zhì)練習(xí)一調(diào)頻電路調(diào)相電路調(diào)頻發(fā)射機(jī)單片芯片練習(xí)二本章復(fù)習(xí)內(nèi)容下一章預(yù)習(xí)內(nèi)容- 介紹調(diào)頻波、調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式，并對(duì)其類似性、占用帶寬等調(diào)頻波、調(diào)相波的性質(zhì)進(jìn)行討論，然后討論調(diào)頻波、調(diào)相波的調(diào)制方法-各種調(diào)制電路的作用、特征- 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的構(gòu)成和概要調(diào)頻波、調(diào)相波調(diào)頻波如何表示調(diào)頻波的波形調(diào)相波如何表示調(diào)相波的波形調(diào)頻波和調(diào)相波的比較調(diào)頻波、調(diào)相波的邊帶波調(diào)頻波、調(diào)相波的帶寬調(diào)頻波如何表示信號(hào)波 tfVtVvssmssms2coscos載波 tfVtVvccmccmcsin2sin根據(jù)調(diào)頻波的定義：載波的頻率按信號(hào)波的振幅變化而變化，即已調(diào)波的角頻率FM是

2、以載波的角頻率c為中心按信號(hào)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(shí)角頻率已調(diào)波 由于瞬時(shí)角頻率隨時(shí)間變化，只有求出與之對(duì)應(yīng)的任一時(shí)刻的相角，才能代入正弦信號(hào)表達(dá)式。瞬時(shí)相角：tttttssct0ssct0FMFMsinsindttVVvssccmFMcmFMsinsinsintmtVVvsfccmFMcmFMsinsinsin為最大頻率偏移其中的指數(shù)稱之為調(diào)制指數(shù)或調(diào)頻令fffm,ssf調(diào)頻波的波形參見P.113圖4.1調(diào)相波如何表示信號(hào)波 tfVtVvssmssms2coscos載波 tfVtVvccmccmcsi

3、n2sin根據(jù)調(diào)相波的定義：載波的相位按信號(hào)波的振幅變化而變化，即已調(diào)波的瞬時(shí)相位PM是以載波的相位ct為中心按信號(hào)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(diào)制指數(shù)或調(diào)相指數(shù)， PM為瞬時(shí)相位已調(diào)波 PM=ct+ cos st= ct+mPcos sttmtVVvsPccmPMcmPMcossinsin調(diào)相波的波形為了畫出調(diào)相波，需計(jì)算調(diào)相波角頻率的瞬時(shí)值：根據(jù)上述表達(dá)式，可畫出調(diào)相波的波形，參見P.115圖4.4tmttmttssPcsPcPMPMsindcosddd調(diào)頻波和調(diào)相波的比較調(diào)頻波、調(diào)相波的邊帶波貝塞爾

4、函數(shù)：象cos(mfsinst)、 sin(mfsinst)那樣的正弦、余弦函數(shù)的變量也是三角函數(shù)的函數(shù)，叫貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù)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(diào)制指數(shù)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(diào)頻波、調(diào)相波的帶寬根據(jù)上頁(yè)結(jié)論，請(qǐng)問調(diào)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(xiàn)實(shí)中是否允許？為什么？不允許，因?yàn)閹捹Y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(xiàng)可以忽略不同時(shí)的值即值求出比根據(jù)已調(diào)波能量的百分,)(%952f1220kmxxJxJknn用頻率范圍比較窄時(shí)才使調(diào)相波只有在信號(hào)波的因此此時(shí)調(diào)相波就不適合帶寬這樣就不能有效地利用號(hào)增寬調(diào)相波的帶寬也需隨信寬若信號(hào)波的頻率范圍很而變化帶寬隨考慮調(diào)相波有很大關(guān)系調(diào)頻波的帶寬與結(jié)論帶寬變寬

6、邊帶數(shù)目增加增加時(shí)固定當(dāng)是一定的無關(guān)帶寬幾乎與減少到一定值時(shí)固定當(dāng)討論帶寬時(shí)帶寬時(shí)有根據(jù)經(jīng)驗(yàn),:,:)2(1)2(1)2(,1)2 ,2max(,1,sssssssssffsffffffffffffffffmBmffBm練習(xí)一1.練習(xí)題3自己練習(xí)；2.練習(xí)題12、45做在練習(xí)本上。調(diào)頻電路直接調(diào)頻方式使用電抗晶體管的調(diào)頻電路由調(diào)相形成的等效調(diào)頻電路直接調(diào)頻方式思路：調(diào)諧回路的LC決定諧振頻率，只要信號(hào)波能直接改變L值或C值，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻兩種實(shí)現(xiàn)方式：用電容式話筒實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻用電容式話筒實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻電容的相對(duì)偏移與頻率的相對(duì)偏移的關(guān)系CCff21c這種方法從音頻到短波均可

7、振蕩，電路簡(jiǎn)單頻率穩(wěn)定性比晶體振蕩器差，需AFC電路用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻根據(jù)P.122圖4.8可知，變?nèi)荻O管需負(fù)偏置電路中的負(fù)偏置哪里來？由調(diào)制信號(hào)一并提供振蕩元件由三極管、L、C等構(gòu)成，溫度系數(shù)大，頻率穩(wěn)定性差，也需AFC電路使用電抗晶體管的調(diào)頻電路電抗晶體管使用電抗晶體管的調(diào)頻電路電抗晶體管從集電極看進(jìn)去的電抗：RChhLfeieeRChhCiefeeee1:CjLj右圖左圖使用電抗晶體管的調(diào)頻電路振蕩頻率隨信號(hào)波偏移，容易形成深度調(diào)制頻率穩(wěn)定性差，需AFC由調(diào)相形成的等效調(diào)頻電路因由：直接調(diào)頻穩(wěn)定性差，用穩(wěn)定的晶體振蕩器加調(diào)相電路進(jìn)行間接調(diào)頻或等效調(diào)頻思路：比較P.116表4.1中

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

9、相鋸齒波調(diào)制阿姆斯特朗調(diào)相調(diào)幅波的矢量表示阿姆斯特朗調(diào)相方法阿姆斯特朗調(diào)相的問題調(diào)幅波的矢量表示如果將上式放到極坐標(biāo)(角度，長(zhǎng)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(diào)幅波的最大振幅？調(diào)幅波的最小振幅？cm1Vmcm1Vm),(cmcVtcmsc2,Vmtcmsc2,VmttmVtscmccos,阿姆斯特朗調(diào)相方法原理圖：矢量合成？環(huán)形調(diào)制器 超前90移相器 晶體振蕩器 放大器 加法電路 信號(hào)波Vsmcosst載波VcmsinctVcmcosctvc=VcmsinctvBSB=(mVc

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

11、mVttmVtVvtmtmtmtmVtmV時(shí)當(dāng)阿姆斯特朗調(diào)相的問題該調(diào)相信號(hào)的振幅是可變的，存在寄生調(diào)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(dāng)mcosst1時(shí)，才能做到線性調(diào)相故：不能進(jìn)行深調(diào)制由矢量合成形成的調(diào)相原理框圖矢量合成應(yīng)用電路信號(hào)波VsmcosstVsmcosst-Vsmcosst載波VcmsinctVcmcosctva=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mcosst)sinct矢量合成調(diào)相波矢量合成信號(hào)波振幅加大，調(diào)相波相移也增大值可正可負(fù)，最大值為45，但實(shí)際上做不到va=Vcm (1+mcosst)cosctvb=Vcm (1-mco

12、sst)sinct沒有調(diào)制時(shí)的合成矢量當(dāng)cosst為零時(shí)當(dāng)cosst為正時(shí)當(dāng)cosst為負(fù)時(shí)矢量合成構(gòu)成的調(diào)相電路電路簡(jiǎn)單，常用于移動(dòng)發(fā)射機(jī)鋸齒波調(diào)制自學(xué)，不作要求調(diào)頻發(fā)射機(jī)IDC電路緩沖放大器倍頻放大器激勵(lì)放大器功率放大器低頻放大器聲音信號(hào)低通濾波器VCOFMAFCIDC電路的作用由于調(diào)頻波的頻率偏移與信號(hào)波成正比，因此輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)，瞬時(shí)頻率偏移f變大，邊帶波擴(kuò)大，干擾鄰接頻道的通信故需設(shè)限幅電路稱其為瞬時(shí)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(gè)穩(wěn)定的發(fā)射頻率這種電路

13、稱為自動(dòng)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(chǎn)生的振蕩頻率和頻率偏移均不會(huì)很大，不能滿足調(diào)頻發(fā)射的要求需要倍頻電路產(chǎn)生滿足調(diào)頻發(fā)射的要求的發(fā)射頻率和頻率偏移單片調(diào)頻發(fā)射機(jī)芯片Motorola器件 (1) MC 2831A 低功率FM(調(diào)頻)發(fā)射機(jī)系統(tǒng) (2) MC 2833低功率FM(調(diào)頻)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)MC 2833低功率FM發(fā)射機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介封裝和引腳功能框圖和測(cè)試電路單片VHF(甚高頻)FM窄帶發(fā)射機(jī)MC 2833簡(jiǎn)介它是個(gè)單片F(xiàn)M發(fā)射機(jī)子系統(tǒng)。它是為無繩電話和FM通信設(shè)備設(shè)計(jì)的，它包含一個(gè)話筒放大器，一個(gè)壓控振蕩器和兩個(gè)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(dá)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(jī)放大揣可得到+10dBm功率輸出 (6) 用戶必須遵守本地如FCC聯(lián)邦政府通信委員會(huì)、DOT電信局、PTT郵電部等對(duì)RF(射頻)傳輸?shù)囊?guī)定。封裝和引腳功能框圖和測(cè)試電路單片VHF(甚高頻)FM窄帶