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FM角度調制電路及原理

FM角度調制電路及原理

產生FM信號的常用方法有：直接FM和間接FM法。直接FM法的優點是線路簡單易于獲得較大的頻偏。缺點是中心頻率不易穩定：間接FM法的優點是易于保持中心頻率的穩定，缺點是不易獲得大的頻偏，要使頻偏滿足要求，通常在調制后要加以多次倍頻，因而使發射線路結構復雜。所以間接FM法，通常使用于固定頻率的廣播電臺中。對于波段工作的中小功率移動電臺。通常采用直接FM法。在無線電技術領域中，目前應用較多的是直接FM。產生FM信號的電路叫高頻器，對它的主要要求有：已調波的中心頻率具有一定的穩定度；調制靈敏度（每單位調制電壓所產生的頻偏）更高；無寄生調幅或寄生調幅盡可能小。

1）直接FM電路

直接FM的基本原理是用調制信號直接線性地改變載波振蕩的瞬時頻率。因此，凡是能直接影響載波振蕩的瞬時頻率的元件或參數，只要能用調制信號去控制它們，都可完成直接FM任務。變容二極管、電容式話筒以及具有鐵氧體磁芯的電感線圈等都可以等效為可控電容或可控電感，如果將它們作為LC載波振蕩器振蕩回路中的一個元件，即可實現直接FM。

變容二極管是一種壓控的可變電容元件，用它實現直接FM，由于電路簡單，性能優良，已成為目前應用最廣泛的FM電路。

圖5.5-19A是變容二極管FM實用電路，圖中載波頻率為90MHZ的振蕩器，實際上可等效地看成為電容三點式振蕩電路。變容二極管的直流偏壓由-9V的電源分壓得2.5V左右。調制信號經47UH的高頻扼流圈接入，以免高頻振蕩被調制信號源短路。0.001UF的高頻旁路電容CO數值不能太大，否則會引起調制信號的高頻失真。

變容二極管的結電容

式中U1為外加反向電壓；UD為接觸電位差；C10為UY=0時的結電容；Y為稱電容變化系數。

電路中，C1是部分接入的，這樣有利于提高中心頻率的穩定度和改善輸出波形。但產生的頻偏小，經分析，對小頻偏情況，選擇R=1的變容二極管即可近似地實現線性FM。對于大頻偏情況（變容二極管與振蕩回路之間耦合緊如將C1代替回路中的電容），選擇R=2的變容二極管，可實現沒有非線性失真的FM。該種電路的中心頻率穩定度低，一般低于2*10的負4次方。

圖5.5-19B是晶體振蕩器FM電路。圖中R4、R5分別用于阻隔調制頻率的振蕩頻率。C2、C3、L1晶體（17.5MHZ）、變容二極管的C1和晶體三極管V構成電容三點式振蕩器，V的負載回路調諧在三次諧波上，因而中心頻率可達52.5MHZ。輸出電容C1很小，并從L2抽頭引出，以減小下級對振蕩器的影響。C4、C7、C8均為旁路電容，L3為高頻扼流圈，用來防止C3被R3旁路。該種電路是常用的中心頻率穩定度較高的調制電路，一般做到1*10的負6次方是不困難的。通常用于要求頻率穩定度較高，頻偏不太大的場合。

圖5.5-19C是使用電容式話筒調頻的小功率發射機電路。當L、C2及電容式話筒的電容C1組成的振蕩回路，在其工作頻率上呈現感性（相當于電感L1）時，V1、C1、CB。（發身結電容和L1組成電容三點式振蕩器。在聲波的作用下，則C1變化，引起L1變化，從而實現直接FM。V2是二倍頻放大器，FM信號經放大后由天線發射出去。這種電路簡單，但由于話筒變化量△C1僅為C1的萬分之幾，所以頻偏△WF較小。

2）間接FM電路

間接FM是借助PM來實現FM的。它是提高中心頻率穩定度的一種簡便而有效的方法。其原理方框如圖5.5-20A所示。這樣，若采用頻率穩定度很高的載波振蕩器（如石英晶體振蕩器）最后得到的FM波中心頻率穩定度就等于載波振蕩器的頻率穩定度。調相是間接FM的基礎。實現調相的方法很多，如采用圖5.5-21和圖5.5-22所示的調相電路等。圖5.5-20B是RC積分電路，用UCO去PM器，PM器的輸出實際上就是用UΩ（T）作為調制信號的FM波。