模拟通信 - FM 调制器

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在本章中，我们将讨论产生 NBFM 和 WBFM 波的调制器。首先我们来讨论一下NBFM的产生。

NBFM的产生

我们知道调频波的标准方程为

$$s\left ( t \right )=A_c \cos\left ( 2 \pi f_ct+2 \pi k_f\int m\left ( t \right ) dt\right )$$

$\Rightarrow s\left ( t \right )=A_c \cos\left ( 2 \pi f_ct \right ) \cos\left ( 2 \pi k_f\int m\left ( t \right )dt \right )-$

$A_c \sin\left ( 2 \pi f_ct \right ) \sin\left ( 2 \pi k_f\int m\left ( t \right )dt \right )$

对于NBFM来说，

$$\左 | 2 \pi k_f\int m\left ( t \right )dt \right | < < 1$$

我们知道，当$\theta$非常小时，$\cos \theta \approx 1$和$\sin \theta \approx 1$。

利用上述关系式，我们可以得到NBFM 方程为

$$s\left ( t \right )=A_c \cos\left ( 2 \pi f_ct \right )-A_c \sin\left ( 2 \pi f_ct \right )2 \pi k_f\int m\left ( t \对）dt$$

NBFM调制器的框图如下图所示。

这里，积分器用于对调制信号$m\left (t \right )$进行积分。载波信号 $A_c \cos \left ( 2 \pi f_ct \right )$ 相移 $-90^0$ 得到 $A_c \sin \left ( 2 \pi f_ct \right )$ $-90^0$ 移相器。乘积调制器有两个输入 $\int m\left ( t \right )dt$ 和 $A_c \sin \left ( 2 \pi f_ct \right )$。它产生一个输出，该输出是这两个输入的乘积。

通过在前向路径中放置块 $2 \pi k_f$ ，将其进一步乘以 $2 \pi k_f$ 。求和模块有两个输入，它们只不过是 NBFM 方程的两项。为载波信号和加法器块的输入处的另一项分配正号和负号。最后，夏季块产生 NBFM 波。

WBFM的产生

以下两种方法生成 WBFM 波。

• 直接法
• 间接法

直接法

这种方法称为直接法，因为我们直接生成宽带调频波。在此方法中，压控振荡器 (VCO) 用于生成 WBFM。VCO 产生输出信号，其频率与输入信号电压成正比。这与FM波的定义类似。WBFM波的产生框图如下图所示。

这里，调制信号 $m\left (t \right )$ 用作压控振荡器 (VCO) 的输入。VCO 产生一个输出，只不过是 WBFM。

$$f_i \: \alpha \: m\left ( t \right )$$

$$\右箭头 f_i=f_c+k_fm\left ( t \right )$$

在哪里，

$f_i$ 是 WBFM 波的瞬时频率。

间接法

这种方法称为间接法，因为我们间接生成宽带调频波。这意味着，首先我们将生成 NBFM 波，然后借助倍频器我们将得到 WBFM 波。WBFM波的产生框图如下图所示。

该框图主要包含两个阶段。在第一阶段，将使用 NBFM 调制器生成 NBFM 波。我们在本章开头已经看到了 NBFM 调制器的框图。我们知道NBFM波的调制指数小于1。因此，为了得到所需的调频波调制指数（大于1），需要适当选择倍频值。

倍频器是一种非线性器件，它产生的输出信号的频率是输入信号频率的“n”倍。其中，“n”是乘法因子。

如果将调制指数$\beta$小于1的NBFM波作为倍频器的输入，则倍频器产生一个输出信号，其调制指数为'n'乘以$\beta$，频率也为'n ' 乘以 WBFM 波的频率。

有时，我们可能需要多级倍频器和混频器，以增加调频波的频率偏差和调制指数。