【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 m?? ????22F M cAPP?? ? 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 ? 直接調(diào)頻法： 用調(diào)制信號(hào)直接去控制載波振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性地變化。 ? 壓控振蕩器：每個(gè)壓控振蕩器 (VCO)自身就是一個(gè) FM調(diào)制器，因?yàn)樗恼袷庮l率正比于輸入控制電壓，即 方框圖 ? LC振蕩器：用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。 0( ) ( )ift K m t??????mt? ?FMstV C O 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) ? 直接調(diào)頻法的主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較大的頻偏。 缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度不高 ? 改進(jìn)途徑：采用如下鎖相環(huán)（ PLL）調(diào)制器 晶 振P D L F V C OF M 信 號(hào)調(diào) 制 信 號(hào)? 間接法調(diào)頻 [阿姆斯特朗（ Armstrong）法 ] ? 原理：先將調(diào)制信號(hào)積分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，即可產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻 (NBFM)信號(hào)，再經(jīng) n次倍頻器得到寬帶調(diào)頻 (WBFM) 信。 ? 方框圖 ? ?mt積分器相位調(diào)制倍頻器? ?W BFMst? ?N B F Mstc oscAt?? 間接法產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào) 由窄帶調(diào)頻公式 可知，窄帶調(diào)頻信號(hào)可看成由正交分量與同相分量合成的。所以可以用下圖產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)： ( ) o s [ ( ) ] s i ntN B F M c f cs t A c t A K m d t? ? ? ????? ? ()mt 載波 c o scAt ? 積分器 N B F M()St 2/?? ? 倍頻： 目的：為提高調(diào)頻指數(shù)，從而獲得寬帶調(diào)頻。 方法：倍頻器可以用非線性器件實(shí)現(xiàn)。 原理：以理想平方律器件為例，其輸出 輸入特性為 當(dāng)輸入信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)時(shí)，有 由上式可知，濾除直流成分后，可得到一個(gè)新的調(diào)頻信號(hào)，其載頻和相位偏移均增為 2倍，由于相位偏移增為 2倍，因而調(diào)頻指數(shù)也必然增為 2倍。 同理，經(jīng) n次倍頻后可以使調(diào)頻信號(hào)的載頻和調(diào)頻指數(shù)增為 n倍。 )()( 20 tasts i?)](c o s [)( ttAts ci ?? ??)]}(22c os [1{21)( 20 ttaAts c ?? ???? 典型實(shí)例：調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī) 載頻： f1 = 200kHz 調(diào)制信號(hào)最高頻率 fm = 15kHz 間接法產(chǎn)生的最大頻偏 ? f1 = 25 Hz 調(diào)頻廣播要求的最終頻偏 ? f =75 kHz，發(fā)射載頻在 88108 MHz頻段內(nèi)，所以需要經(jīng)過(guò) 次的倍頻，以滿足最終頻偏 =75kHz的要求。 但是，倍頻器在提高相位偏移的同時(shí)，也使載波頻率提高了，倍頻后新的載波頻率 (nf1 )高達(dá) 600MHz，不符合 fc =88108MHz的要求，因此需用混頻器進(jìn)行下變頻來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 300025/1075/ 31 ?????? ffn? 具體方案 ? ?mt ? ?W BFMst1c o s 2 ft?N B F M調(diào) 制 器111ffm 1n?111111nfnfnm?2c o s 2 ft?B P F2n?1 1 211n f fnf?cfffm1212112 )(fnnfffnnf c?????? 調(diào) 制 器? ? ? 【 例 51】 在上述寬帶調(diào)頻方案中，設(shè)調(diào)制信號(hào)是 fm =15 kHz的單頻余弦信號(hào)， NBFM信號(hào)的載頻 f1 =200 kHz，最大頻偏?f1 =25 Hz；混頻器參考頻率 f2 = MHz，選擇倍頻次數(shù) n1 = 64， n2 =48。 (1) 求 NBFM信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)； (2) 求調(diào)頻發(fā)射信號(hào)（即 WBFM信號(hào)）的載頻、最大頻偏和調(diào)頻指數(shù)。 【 解 】 （ 1） NBFM信號(hào)的調(diào)頻指數(shù)為 （ 2）調(diào)頻發(fā)射信號(hào)的載頻為 311 325 7 1015 10mfmf?? ? ? ??M H )(48)( 632112 ????????? ffnnf c(3) 最大頻偏為 (4) 調(diào)頻指數(shù)為 k H zfnnf ??????? 33??????mf ffm? 非相干解調(diào)：調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為 解調(diào)器的輸出應(yīng)為 ? 完成這種頻率 電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的器件是頻率檢波器，簡(jiǎn)稱鑒頻器。 ? 鑒頻器的種類很多，例如振幅鑒頻器、相位鑒頻器、比例鑒頻器、正交鑒頻器、斜率鑒頻器、頻率負(fù)反饋解調(diào)器、鎖相環(huán) (PLL)鑒頻器等。 ? 下面以振幅鑒頻器為例介紹： ( ) c o s [ ( ) ]tF M c fs t A t K m d? ? ????? ?o ( ) ( )fm t K m t??調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) ? 振幅鑒頻器方框圖 圖中，微分電路和包絡(luò)檢波器構(gòu)成了具有近似理想鑒頻特性的鑒頻器。限幅器的作用是消除信道中噪聲等引起的調(diào)頻波的幅度起伏 ? ?omt? ?FMstB P F 及限 幅微 分電 路包 絡(luò)檢 波L P F? ?dst鑒 頻 器dKc?輸 入 頻 率輸 出 電 壓0 微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波 sFM (t)變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號(hào) m(t)變化的調(diào)幅調(diào)頻波 sd (t)，即 包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流，再經(jīng)低通濾波后即得解調(diào)輸出 式中 Kd 為鑒頻器靈敏度，單位為 V/rad/s ( ) [ ( ) ] s i n [ ( ) ]td c f c fs t A K m t t K m d? ? ? ???? ? ? ? ?o ( ) ( )dfm t K K m t?? 相干解調(diào)：相干解調(diào)僅適用于 NBFM信號(hào) 由于 NBFM信號(hào)可分解成同相分量與正交分量之和，因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)法來(lái)進(jìn)行解調(diào)，如下圖所示。 N B F M ()st L P F B PF )( tS i o ()mt ()ct 微分 )( tS p ()dst 設(shè)窄帶調(diào)頻信號(hào) 并設(shè)相干載波 則相乘器的輸出為 經(jīng)低通濾波器取出其低頻分量 再經(jīng)微分器，即得解調(diào)輸出 可見，相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。 ( ) c o s [ ( ) ] s i ntN B F M c f cs t A t A K m d t? ? ? ???? ? ??ttc c?s in)( ??( ) sin 2 [ ( ) ] ( 1 c os 2 )22 tp c f cAAs t t K m d t? ? ? ???? ? ? ? ??? ??? tFd dmKAts ?? )(2)()(2)(0 tmAKtm F? N B F M ()st L P F B PF )( tS i o ()mt ()ct 微分 )( tS p ()dst ? 重點(diǎn)討論 FM非相干解調(diào)時(shí)的抗噪聲性能 ? 分析模型 圖中 n(t) －均值為零，單邊功率譜密度為 n0的高斯白噪聲 FM ()st B P F )( tn )( tS i )( tn i L P F )( tn o o ()mt 限幅 鑒頻 5 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為 故其輸入信號(hào)功率為 輸入噪聲功率為 式中， BFM － 調(diào)頻信號(hào)的帶寬，即帶通濾波器的帶寬 因此輸入信噪比為 FM ( ) c o s [ ( ) ]tcFs t A t K m d? ? ????? ?2/2ASi ?FMi BnN 0?FMiiBnANS022?