两点调制调制方式.docx
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两点调制调制方式
两点调制调制方式
TwoPointModulation
一.Introduction
FM调制就是指用声音信号对载波波形的频率参数进行控制,使载波信号带有声音信息。
调频是指让高频振荡的频率随着音频信号大小而变化,常用的调频方式为:
1.直接调频;2.间接调频。
1.直接调制
这种方法一般用调制电压直接控制振荡器的振荡频率,使振荡频率f(t)按调制电压的规律变化。
在LC振荡器中,采用的是变容二极管实现直接调频,其电路简单,性能良好,以成为目前最广泛采用的调频电路之一,在实现线性调频的要求下,可以获的最大的频偏,但缺点就是频率稳定度差,在许多场合需要采取稳频措施或对晶体振荡进行调制。
因此延伸出来两点调制,一路音频去调变容管,另一路音频去调参考晶振。
2.间接调制
通常是先将调制信号积分,然后在对载波进行调相,间接调制时,调制器与振荡器是分开的,对振荡器的影响小,频率稳定度高,但设备复
1.比例。
图2测试电路一
输入音频信号的频率f=1KHz,幅度为3000mV,调节滑动变阻器,使其产生3KHz的频偏,并取该点做为参考点进行测试,测试结果入下表1。
(载波频率为425.00MHz)
表1测试电路一条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于3KHz的差值(dB)
65
1.61
85
2.45
105
2.73
125
2.77
165
2.47
205
1.98
245
1.41
305
0.6
405
-0.93
505
-1.92
605
-1.96
705
0.30
805
0.43
905
0.33
1000
0
1125
-0.14
1225
-0.36
1325
-0.52
1425
-0.68
1525
-0.83
1625
-0.96
1725
-1.06
1825
-1.12
1925
-1.21
2025
-1.28
2125
-1.35
2225
-1.40
2325
-1.45
2425
-1.48
图3随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
从图中可以看出:
1.低频部分偏离零点大,高频部分偏离小。
2.波动很大,即产生的频偏变化大,频率稳定度差。
2.滑阻R1调节去VCO和去REF两端的音频信号的比例,滑阻R2再细微的调节去VCO端的信号大小。
图4测试电路二
a.输入音频信号的频率f=1KHz,幅度为130mV,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生3KHz的频偏,并取该点做为参考点进行测试,测试结果入下表2。
(载波频率为425.00MHz)
表2测试电路二条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于3KHz的差值(dB)
65
-4.14
85
-4.20
105
-4.28
125
-4.36
165
-4.57
205
-4.80
245
-4.93
305
-4.95
405
-4.27
505
-1.92
605
0.77
705
1.63
805
1.22
905
0.53
1000
0
1125
-0.46
1225
-0.74
1325
-0.93
1425
-1.11
1525
-1.27
1625
-1.32
1725
-1.43
1825
-1.48
1925
-1.56
2025
-1.60
2125
-1.64
2225
-1.70
2325
-1.71
2425
-1.75
图5随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
从图中可以看出:
1.高频部分变化比电路一要缓慢,低频部分在f<400Hz一下变化比电路一要缓慢。
2.整个频段上频偏还是不平,波动较电路一缓慢些。
b.在a的条件上测试单点调制。
1).在参考晶体控制端加入100mV的信号,单端调制输出频偏,取1KHz时的频偏2.86KHz作为参考点。
(载波频率为425.00MHz)
表3测试电路二条件下的单端输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于3KHz的差值(dB)
63
-4.06
85
-3.92
100
-3.90
125
-3.80
150
-3.60
200
-3.35
250
-3.14
300
-2.76
350
-2.60
400
-2.24
450
-2.00
500
-1.74
600
-1.20
700
-0.69
800
-0.23
900
0
1000
0
1200
-1.40
1500
-5.36
2000
-11.21
2500
-15.49
3000
-18.58
3500
-20.71
4000
-22.39
5000
-25.41
6000
-26.0
7000
-28.9
图6随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
2).单端输入VCO的音频信号频率为1KHz,幅度为100mV,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生13.03KHz的频偏,并以此作为参考点。
(载波频率为425.00MHz)
表4测试电路二条件下的单端输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于3KHz的差值(dB)
63
-38.0
85
-34.87
100
-32.8
125
-29.65
150
-27.50
200
-23.51
250
-20.32
300
-17.71
350
-15.50
400
-13.49
500
-10.22
600
-7.16
700
-4.84
800
-2.66
900
-1.02
1000
0
1200
0.56
1500
-0.26
2000
-1.86
2500
-2.86
3000
-3.43
3500
-3.79
4000
-4.0
5000
-4.30
图7随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
图8随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
从图中可以看出:
1.单点调制会使整个频段不平稳。
2.将图8与图5做比较会发现两点调制为单点调制的叠加。
输入相同频率的信号,当一端能调制上,且与1KHz的零点相差不太远,而另一端与1KHz的零点相差太远,则这时表现的是能够调制上的那一点的特性;当输入的频率在两端都能调制上的时候,且与1KHz的零点相差不太远,则这时表现的是两者的叠加。
c.在电路二的条件下测试环路对调制的影响。
图9环路参数
1).测试环路电容的影响。
输入音频信号的大小为:
1000mV,频率为1KHz,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生2.222KHz的频偏,以该点作为参考点。
R1=R2=R3=560Ω;TestCondition1:
C1=0.47uF,C2=1uF,C3=2700pF;TestCondition2:
C1=NC,C2=1uF,C3=2700pF;TestCondition3:
C1=NC,C2=0.47uF,C3=2700pF。
表5测试电路二条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
在条件1下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在条件2下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在条件3下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
65
-0.34
-0.75
-0.82
165
-0.92
-1.01
-1.07
265
0.15
-0.47
-0.94
365
5.45
1.06
-0.08
465
6.26
2.46
1.55
565
3.55
2.63
2.79
665
1.91
2.02
2.58
765
1.02
1.30
1.64
865
0.44
0.66
0.82
965
0.10
0.17
0.17
1065
-0.12
-0.15
-0.25
2065
-0.67
-1.20
-1.26
3065
-0.53
-1.08
-1.20
4065
-0.58
-0.95
-1.06
5065
-0.71
-0.85
-0.96
6065
-0.80
-0.97
-0.90
7065
-1.55
-2.11
-3.05
8065
-3.57
-4.33
-4.65
9065
-6.42
-7.02
-8.20
图10不同环路电容下的随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
2).测试环路电阻的影响
图11测试电路三
C1=0.01uF,C2=0.47uF,C3=2700pF
输入音频信号的大小为:
210mV,频率为1KHz,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生2.222KHz的频偏,以该点作为参考点。
TestCondition1:
R1=3.3KΩ,R2=560Ω,R3=22Ω;TestCondition2:
R1=20Ω,R2=3.3KΩ,R3=20Ω;TestCondition3:
R1=20Ω,R2=3.3KΩ,R3=3.3KΩ;TestCondition4:
R1=20Ω,R2=560Ω,R3=3.3KΩ;TestConditon5:
R1=20Ω,R2=560Ω,R3=22Ω
表6测试电路三条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
在Condition1下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在Condition2下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在Condition3下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在Condition4下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
在Condition5下产生的频偏相对于零点的差值(dB)
63
-1.55
-1.55
0.70
0.69
0.69
85
-1.58
-1.53
0.73
0.73
0.70
100
-1.55
-1.48
0.75
0.74
0.72
125
-1.60
-1.46
0.74
0.76
0.74
150
-1.60
-1.43
0.75
0.74
0.75
200
-1.56
-1.39
0.76
0.77
0.76
250
-1.47
-1.34
0.76
0.80
0.76
300
-1.18
-1.29
0.75
0.82
0.78
350
-1.44
-1.20
0.78
0.80
0.76
420
-1.34
-1.11
0.80
0.80
0.80
500
-1.24
-0.91
0.93
0.86
0.83
600
-1.23
-0.64
1.27
0.73
0.70
700
-1.39
-0.54
0.63
0.39
0.41
800
-1.22
-0.30
0.58
0.17
0.20
900
-0.85
-0.08
0.42
0.07
0.09
1000
0
0
0
0
0
1200
2.69
-2.73
-3.77
-0.02
0.04
2000
0.83
-7.01
0.57
-0.05
0.11
2500
0.42
-5.94
0.41
0.84
0.06
3000
0.45
-5.42
0.53
1.59
0.25
3500
0.53
-5.17
0.73
1.82
0.52
4000
0.40
-5.00
1.02
1.87
0.87
4500
0.22
-4.87
1.07
1.69
0.95
5000
0.18
-4.72
1.01
1.32
0.93
5500
0.11
-4.70
0.96
0.43
0.83
6000
0.06
-4.83
0.76
0.07
0.67
6500
-0.15
-5.17
0.32
-0.47
0.23
7000
-0.68
-5.88
-0.45
-1.15
-0.54
7500
-1.55
-6.78
-1.45
-1.94
-1.54
8000
-2.73
-7.93
-2.57
-2.77
-2.66
8500
-4.10
-9.22
-3.84
-3.68
-3.96
图12不同环路电阻下的随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
从图中可以看出:
1.环路中的电容对整个频段频偏的影响较小,即不影响图中的拐点;环路中的电阻会影响其拐点,但其拐点的值主要是受两端的比例的影响,即去REF和去VCO的音频信号的大小决定其差值;在同等情况下,改变环路的电阻会影响其拐点的位置和大小。
2.当输入同样频率和同样大小的音频信号的时候,环路中的电容和电阻对频偏有影响,且电阻的影响比电容大些。
特别是改变三介无源滤波器的第2介对频偏的影响较明显。
3.由于环路的参数有很多中组合,会影响到很多东西,故以上只是举例分析。
从实际调试的情况来看,只有VREF与VVCO的比例合适了,也就是两边产生的频率变化相当的时候,细调环路滤波器对频偏的变化没有影响。
在Condtion5下,测得输入的音频信号的幅度为VP-P=596mV,在测试电路三的条件下,输入参考晶振的音频信号的幅度为VP-P=596mV,测得输入VCO的音频信号的幅度为VP-P=111mV。
在Condtion5下,输入1KHz的音频信号,其幅度为197mV,产生3KHz的频偏,载频为425.00MHz。
测得:
S/N:
44.19(300-3KHz);Distn:
0.7%;SINAD:
44.67(300-3KHz);剩余调频:
44Hz(300-3KHz),78Hz(50-15KHz)。
保持VREF的幅度不变,VVCO的幅度增加,则低频部分与1KHz标准相差减小,但高频部分与1KHz标准相差增大;VVCO的幅度减小,则低频部分与1KHz标准相差增加,但高频部分与1KHz标准相差减小。
因此,要保持整个频带平坦,则需要细心的调节VREF与VVCO的比例。
3.新旧温补压控振荡器的基本性能测试。
a.输出电压幅度测试:
CrystalStyle
OutputVoltage(VP-P)
(Old)
390mV
(New)
2.66V
b.谐波功率测试:
晶体类型
基波功率(dBm)
2次谐波功率(dBm)
3次谐波功率(dBm)
4次谐波功率(dBm)
5次谐波功率(dBm)
(Old)
-12.22
-49.93
-22.95
-47.63
-27.42
(New)
7.84
-10.66
-2.16
-11.65
-9.50
c.压控范围测试:
晶体类型
加在Vcont端的不同的控制电压下,晶振的输出频率
0V
1.0V
2.0V
3.0V
3.3V
5.0V
6V
(Old)
16.799495
16.799788
16.800221
16.800462
16.800492
16.800492
16.800492
(New)
16.799862
16.799933
16.800050
16.800123
16.800139
16.800164
16.800164
经计算可得出:
新晶振的压控灵敏度为K=60Hz/V,压控范围为0~5.0V;旧晶振的压控灵敏度为K=302Hz/V压控范围为0~3.3V。
4.新旧温补压控振荡器的调制性能测试。
a.新晶振调制性能测试。
1).在测试电路三的条件下,输入音频信号的频率f=1KHz,幅度为1000mV,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候使其产生3.330KHz的频偏,并取该点做为参考点进行测试,测试结果入下表2。
(载波频率为425.00MHz)
条件1:
VREF=2.81V(VP-P)与VVCO=110mV(VP-P)
条件2:
VREF=2.62V(VP-P)与VVCO=96.4mV(VP-P)
表7测试电路三条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
在条件1下产生的频偏相对于参考点的差值(dB)
在条件2下产生的频偏相对于参考点的差值(dB)
63
-0.38
0.03
85
-0.41
-0.01
100
-0.48
-0.12
125
-0.61
-0.16
150
-0.17
0.22
200
0.54
0.94
250
0.55
1.03
300
0.42
0.88
350
0.47
0.98
420
0.57
1.12
500
0.87
1.42
600
1.17
1.51
700
0.86
1.02
800
0.47
0.52
900
0.20
0.21
1000
0
0
1200
-0.18
-0.20
2000
-0.41
-0.39
2500
-0.49
-0.48
3000
-0.22
-0.37
3500
0
0.22
4000
0.01
0.51
4500
0.12
0.58
5000
0.13
0.57
5500
0.12
0.45
6000
0.06
0.15
6500
-0.21
-0.35
7000
-0.80
-1.12
7500
-1.72
-2.04
8000
-3.02
-3.16
8500
-4.23
-4.45
图13在测试条件三下的输入音频信号与产生的频偏的变化
图14新旧晶振调制性能对比(旧晶振的测试条件见表6的condition5;新晶振的测试条件见表7的condition1)
b.新旧晶振调制方波性能测试。
输入100Hz的方波,其幅度为1000mV,经过调制后,用综测仪解调出来的波形下图所示:
(载波频率为425MHz)
图15综测仪解调的方波
图15的一图表示的是新晶振调制的方波经综测仪解调出来的波形;图15的二图表示的是旧晶振调制的方波经综测仪解调出来的波形。
从图中可以看出,新晶振的高频部分很平稳,但低频部分的波动较旧晶振大;旧晶振对于整个频带较平稳,其倾斜部分为电容导致的。
对于不同载频,相同音频的调制,波动很大。
比如:
在新晶振调制中,随着载频的增加,低频部分相对于1KHz的频偏差值增大(一图的A部分变得更突起),高频部分变化很小;在旧晶振调制中,随着载频的增加,低频部分会变得不平稳,高频部分也会有变化(二图的B部分会突起或者凹下)。
c.新晶振在不同载频下的调制特性。
1).载波频率为f=425.00MHz,输入音频信号的幅度为1000mV,频率为1KHz,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生3.21KHz的频偏,以该点作为参考点。
表8测试电路三条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于参考点的差值(dB)
63
-0.26
85
-0.30
100
-04.1
125
-0.31
150
0.13
200
0.84
250
0.93
300
0.64
350
0.35
420
0.33
500
0.45
600
0.60
700
0.48
800
0.28
900
0.14
1000
0.02
1200
-0.09
2000
-0.18
2500
-0.16
3000
-0.12
3500
-0.15
4000
-0.17
4500
-0.16
5000
-0.15
5500
-0.11
6000
-0.11
6500
-0.15
图16随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
2).载波频率为f=452.00MHz,输入音频信号的幅度为870mV,频率为1KHz,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生3.295KHz的频偏,以该点作为参考点。
表9测试电路三条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于参考点的差值(dB)
63
-0.28
85
-0.36
100
-0.48
125
-0.23
150
0.19
200
0.85
250
0.82
300
0.47
350
0.15
420
0.09
500
0.08
600
0.20
700
0.21
800
0.11
900
0.06
1000
0
1200
-0.07
2000
-0.09
2500
-0.07
3000
-0.05
3500
-0.06
4000
-0.09
4500
-0.09
5000
-0.06
5500
-0.03
6000
-0.02
6500
-0.08
7000
-0.20
7500
-0.28
8000
-0.52
图17随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
3).载波频率为f=437.00MHz,输入音频信号的幅度为870mV,频率为1KHz,调节滑阻使产生的频偏在整个频带内的波动较小,这时候产生3.156KHz的频偏,以该点作为参考点。
表10测试电路三条件下的输入音频信号频率与产生频偏的关系
输入音频信号频率(Hz)
产生的频偏相对于参考点的差值(dB)
63
-0.16
85
-0.24
100
-0.35
125
-0.24
150
0.18
200
0.90
250
0.97
300
0.65
350
0.32
420
0.27
500
0.28
600
0.36
700
0.28
800
0.19
900
0.08
1000
0
1200
-0.07
2000
-0.12
2500
-0.10
3000
-0.08
3500
-0.08
4000
-0.10
4500
-0.12
5000
-0.08
5500
-0.04
6000
-0.03
6500
-0.10
7000
-0.23
7500
-0.38
8000
-0.52
图18随输入音频信号的频率产生的频偏的变化
d.旧晶振在不同载频下的调制特性。
1).载波频率为f=425.00MHz,输入音
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- 两点 调制 方式