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FM角度调制电路工作原理

2023-09-18 19:33:00

FM角度调制电路工作原理

产生FM信号的常用方法有：直接FM和间接FM法。直接FM法的优点是线路简单易于获得较大的频偏。缺点是中心频率不易稳定：间接FM法的优点是易于保持中心频率的稳定，缺点是不易获得大的频偏，要使频偏满足要求，通常在调制后要加以多次倍频，因而使发射线路结构复杂。所以间接FM法，通常使用于固定频率的广播电台中。对于波段工作的中小功率移动电台。通常采用直接FM法。在无线电技术领域中，目前应用较多的是直接FM。产生FM信号的电路叫高频器，对它的主要要求有：已调波的中心频率具有一定的稳定度；调制灵敏度（每单位调制电压所产生的频偏）更高；无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。

1）直接FM电路

直接FM的基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡的瞬时频率的元件或参数，只要能用调制信号去控制它们，都可完成直接FM任务。变容二极管、电容式话筒以及具有铁氧体磁芯的电感线圈等都可以等效为可控电容或可控电感，如果将它们作为LC载波振荡器振荡回路中的一个元件，即可实现直接FM。

变容二极管是一种压控的可变电容元件，用它实现直接FM，由于电路简单，性能优良，已成为目前应用最广泛的FM电路。

图5.5-19A是变容二极管FM实用电路，图中载波频率为90MHZ的振荡器，实际上可等效地看成为电容三点式振荡电路。变容二极管的直流偏压由-9V的电源分压得2.5V左右。调制信号经47UH的高频扼流圈接入，以免高频振荡被调制信号源短路。0.001UF的高频旁路电容CO数值不能太大，否则会引起调制信号的高频失真。

变容二极管的结电容

式中U1为外加反向电压；UD为接触电位差；C10为UY=0时的结电容；Y为称电容变化系数。

电路中，C1是部分接入的，这样有利于提高中心频率的稳定度和改善输出波形。但产生的频偏小，经分析，对小频偏情况，选择R=1的变容二极管即可近似地实现线性FM。对于大频偏情况（变容二极管与振荡回路之间耦合紧如将C1代替回路中的电容），选择R=2的变容二极管，可实现没有非线性失真的FM。该种电路的中心频率稳定度低，一般低于2*10的负4次方。

图5.5-19B是晶体振荡器FM电路。图中R4、R5分别用于阻隔调制频率的振荡频率。C2、C3、L1晶体（17.5MHZ）、变容二极管的C1和晶体三极管V构成电容三点式振荡器，V的负载回路调谐在三次谐波上，因而中心频率可达52.5MHZ。输出电容C1很小，并从L2抽头引出，以减小下级对振荡器的影响。C4、C7、C8均为旁路电容，L3为高频扼流圈，用来防止C3被R3旁路。该种电路是常用的中心频率稳定度较高的调制电路，一般做到1*10的负6次方是不困难的。通常用于要求频率稳定度较高，频偏不太大的场合。

图5.5-19C是使用电容式话筒调频的小功率发射机电路。当L、C2及电容式话筒的电容C1组成的振荡回路，在其工作频率上呈现感性（相当于电感L1）时，V1、C1、CB。（发身结电容和L1组成电容三点式振荡器。在声波的作用下，则C1变化，引起L1变化，从而实现直接FM。V2是二倍频放大器，FM信号经放大后由天线发射出去。这种电路简单，但由于话筒变化量△C1仅为C1的万分之几，所以频偏△WF较小。

2）间接FM电路

间接FM是借助PM来实现FM的。它是提高中心频率稳定度的一种简便而有效的方法。其原理方框如图5.5-20A所示。这样，若采用频率稳定度很高的载波振荡器（如石英晶体振荡器）最后得到的FM波中心频率稳定度就等于载波振荡器的频率稳定度。调相是间接FM的基础。实现调相的方法很多，如采用图5.5-21和图5.5-22所示的调相电路等。图5.5-20B是RC积分电路，用UCO去PM器，PM器的输出实际上就是用UΩ（T）作为调制信号的FM波。