圖1 FM調(diào)制器
調(diào)頻信號(hào)是如何產(chǎn)生的?解調(diào)有哪幾種?
發(fā)布時(shí)間:2020-06-01 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)控制載波的頻率變化。直接調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)直接去控制載波振蕩器的頻率,使其按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性的變化。
1.調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生
調(diào)頻的方法主要有兩種:直接調(diào)頻和間接調(diào)頻。
1)直接調(diào)頻法
調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)控制載波的頻率變化。直接調(diào)頻就是用調(diào)制信號(hào)直接去控制載波振蕩器的頻率,使其按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性的變化。
圖1 FM調(diào)制器
由上圖可知,F(xiàn)M調(diào)制可以由外部電壓控制震蕩頻率的振蕩器叫做壓控振蕩器(VCO)。每個(gè)壓控振蕩器自身就是一個(gè)FM調(diào)制器,因?yàn)樗恼鹗庮l率正比于輸入控制電壓,即
若用調(diào)制信號(hào)作控制電壓信號(hào),就能產(chǎn)生FM波。
若被控制的振蕩器是LC振蕩器,則只需控制震蕩回路的某個(gè)電抗元件(L或者C),使其參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)變化。目前常用的電抗元件是變?nèi)荻O管。用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻,由于電路簡(jiǎn)單,性能良好,已經(jīng)成為目前最廣泛采用的調(diào)頻電路之一。
在直接調(diào)頻法中,振蕩器與調(diào)制器合二為一。這種方法的主要特點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下,可以獲得較大的頻偏。其主要缺點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度不高,因此往往需要采用自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)來穩(wěn)定中心頻率。
2)間接調(diào)頻法
間接調(diào)頻法(簡(jiǎn)稱間接法)是將調(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)NBFM信號(hào),再經(jīng)n次倍頻器得到WBFM信號(hào),其原理框圖如下圖所示。這種產(chǎn)生WBFM的方法稱為阿姆斯特朗法或間接法。
圖2 間接法產(chǎn)生WBFM
圖中倍頻器的作用是提高倍頻指數(shù),從而獲得寬帶調(diào)頻WBFM。倍頻器可以用非線性器件實(shí)現(xiàn),然后用帶通濾波器濾去不需要的頻率分量。間接法的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度高,缺點(diǎn)是需要多次倍頻和混頻,因此電路較復(fù)雜。
2.調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)
調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)也分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)。相干解調(diào)僅適用于NBFM信號(hào),而非相干解調(diào)對(duì)NBFM和WBFM信號(hào)均適用。
1)非相干解調(diào)
調(diào)頻信號(hào)的一般表達(dá)式為:
這就是說,調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是要產(chǎn)生一個(gè)與輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率成線性關(guān)系的輸出電壓。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。
鑒頻器有多種,下圖3描述了一種用振幅鑒頻器進(jìn)行非相干解調(diào)的原理框圖。圖中,微分器和包絡(luò)檢波器構(gòu)成了具有近似理想鑒頻特性的鑒頻器。微分器的作用是把幅度恒定的調(diào)頻波變成幅度和頻率都隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)幅調(diào)頻波,即
而包絡(luò)檢波器則將其幅度變化檢出并濾去直流,再經(jīng)低通濾波器后解調(diào)輸出,即
圖3 振幅鑒頻器的原理框圖
圖3中限幅器的作用是消除信道中噪聲和其他原因引起的調(diào)頻波的幅度起伏,帶通濾波器(BPF)是讓調(diào)頻信號(hào)順利通過,同時(shí)濾除帶外噪聲及高次諧波分量。
鑒頻器的種類很多,除了上述的振幅鑒頻器之外,還有相位鑒頻器、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。
2)相干解調(diào)
由于NBFM信號(hào)可分解成同相分量和正交分量之和,因而可以采用線性調(diào)制中的相干解調(diào)來進(jìn)行解調(diào)。
可見,相干解調(diào)可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。這種調(diào)制方式與線性調(diào)制中的相干解調(diào)一樣,要求本地載波與調(diào)制載波同步,否則將使解調(diào)信號(hào)失真。
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