1、本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 FM 调制实现方式 摘要 ：介绍了 FM 调制的技术特点，对 FM 调制的若干实现方式进行了论述，分别举例论述了分立元件实现、模拟集成电路实现以及基于 FPGA、 DDS和 DSP 的数字实现的电路结构，并对各自的优缺点进行了对比 。 关键词 ： FM 调频；无线接收；信号源 1. 概述 通信系统按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟信号系统和数字信号系统。而调制就在其中起至关重要的作用。调制的主要作用和目的是：讲基带信号变换成合适再信道至传输的已知信号；实现信道的多路 复用；改善系统抗噪声性能。模拟调制，一般指调制
2、信号和载波都是连续波的调制方式。它有调幅（ AM）、调频（ FM）和调相（ PM） 3 种基本类型 1。 由于 AM 调制抗干扰能力差，信号带宽较宽，频带利用率不高，因此没用 FM 运用广泛。 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 2。 以下讲通过三种方式介绍当前 FM 调频的方式 2.调频实现方式分类 (1)分立元件实现的 FM调制 文献 3就若干基于分立元件的调频发射电路进行了较为详细的对比分析，其中倍频式调频电路因具有较高的频率稳定度， 并且容易实现较高的中心频率，因而得到广泛的应用。其电路结构如图 1 所示 。 图 1 倍频式调频发射电路 3
3、 前级三极管及其外围元件组成越 44MHz 高频振荡器；后级三极管及其外围元件组成越88MHz 的高频放大器。此电路特点是人体操作和周围的环境对发射频率影响小，有利于工作稳定，因而它最适用于舞台用调频无线话筒。 但是随着技术的成熟，市场的需求分立元件有很多的缺点比如不稳定性、效果差和受周围环境影响比较大已经渐渐不被利用。 （ 2）采用模拟集成芯片来完成 FM 调制 文献 4的电路则采用专用芯片 BA1404 来完成调频，其弥补了用分立元件调频的缺点。该电路采用低电压、低功率的设计在无线微波方面具有重要的应用，其电路结构如图 2 所示 图 2 BA1404 调频发射电路 图 2是采用 BA140
4、4集成电路组成的调频立体声发射电路 4.图中通过一个预加重电路将左右声道把音频信号输入 BA1404 芯片中，然后参照内部电压改变来改变变容二极管的电容值，这样就实现了发射频率的调整，从而实现 FM 调频。 较新型的集成调频电路，如美信公司的 MAX2606 系列，具有低噪声、低功耗、频率范围宽（ 45MHz 到 650MHz）等特点，可以方 便的用于调频模块的设计。文献【 5】提出的电路结构如图 3 所示： 图 3 MAX2606 调频发射电路 该电路只使用了 该电路只使用了一块芯片（ MAX2606），制作简单，成本低廉。该芯片 MAX2606 是一个集成了变容二极管的压控振荡器，它的平均
5、振荡频率由 L1 设置，390nH 的电感量可将频率预设定在 100MHz 左右。调节电位器 R1 可以在 88 108MHz的 FM 波段选择一个频道。输入的左、右音频信号通过 R3 和 R4 相加，通过电位器 R2 衰减， R2 的滑线端信号经音量控制后对 RF 频率进行调制。输入信号高于 60mV 时将产生 失真，因此，电位器应将信号衰减到该电压以下 5。 (3)基于 FPGA、 DDS、 DSP 的 FM 调制实现方式 文献 7提出了采用“单片机 +CPLD+DSP”的 FM 调频结构。此方法是采用 DDS 技术实现了基于 DSP 的模拟调制实验。 DSP 以其接口简单、方便、精确度高
6、、稳定性好、集成方便等优点被广泛应用于软件无线电系统 6,其系统硬件框架图如图 4 所示 : 图 4：实验模块硬件结构 单片机完成人机接口和对 DSP系统的管理； DSP实现 FM调制、解调功能；单片机和 DSP之间通过 HPI口采用中断方式通信。 FM调制实际上 是根据基带信号幅度变化相应地改变载波的频率。幅度字经键盘设定后位定值，由基带信号幅度 -频率字映射表现在相应的频率字7。 文献 8则利用 FPGA完成 FM调制功能，文献提出的方法是讲 FPGA与 DDS技术相结合，从而实现 FM调频，其工作原理为： FM 调制信号可表示为 : （ 1） 其中 m（ T）为基带信号， Kf为频率偏移
7、常数。它的最大频率偏移为 (2) 由式（ 1）可知 FM调制实际上就是根据基带信号 m（ T）的幅度变化相应地改变 SFM（ t）的频率，从而实现信号频率调制。利用 FPGA实现 FM也正是建立在这一基本思想上的 9 。 这里是建立在 DDS 的基础上 , 通过生成 m ( nT )的幅值与相应的 DDS 的频率字 FWORD(这里的频率字只是频偏 ) 之间的映射表 , 并把它制成表存储到 ROM 中 , m ( nT ) 为 ROM 的地址线 , FWORD 为 ROM地址对应的数据。 FPGA 内部具体实现 FM 的框图如图 5所示 7。 图 5 FPGA实现 DDS框图 该方法将 FPG
8、A 与直接数字频率合成 ( DDS) 技术相结合实现了 FM 调制。巧妙地利用软件实现了模拟调制 , 极大地简化了传统模拟设计方法中的调频电路的设计。 文献 10提出的方法是利用专用 DDS芯片 AD9852实现调频 。 DDS系统由频率控制字、相位累加器、正弦查询表、 D/A转换器和低通滤波器组成。对于计数容量为 2的相位累加器和具有 M个相位取样点的正弦波波形存储器，若频率控制字为 K，输出信号频率为 f0,参考时钟频率为 fc，则 DDS系统输出型号的频率为： （ 3） 根据（ 3）式，通过改变频率控 制字 K，可以迅速改变输出信号的频率。因此， FM 产生的信号安装调制信号幅度的变化，
9、实现改变频率控制字使输出的频率随调制信号的幅度变化。AD9852 通过改变工作模式，可以改变实际步进量和频率步进量来产生不同的斜率，从而实现非线性扫频 10。 此外还有 KT0801 数字调频 11、 AD995412等等都是利用 DDS、 DSP、 FPGA 数字调制实现的。以上只简单介绍 AD9852 专用芯片实现调制的工作原理。其他芯片工作原理都类似运用同样的思路，在此就不多作介绍。 3.总结 通过以上论述对比可知： 第一类 是用简单的元器件组成，其优点是结构简单，操作方便，但是稳定性和精确性不高，调制过程比较麻烦。 第二类是用芯片实现 FM 调频，比前面的方法有更高的准确性，性价比高
10、第三类中提到的方法其载波频率、调制方式、调幅指数和调制频偏均可软件设置。与前几种传统的方法相比它具有更好的系统再现性和稳定性克服了模拟硬件信号处理功能的不确定性。但是其设备比较昂贵。 在实际工作中可以根据各自的需求以及周围的环境选择相对应的调制方法，这样就可以避免了因为所选方式不适合而导致达不到预期结果 参考文献： 1 周炯槃 庞沁华 续大我 等 .通信原 理 M.北京：北京邮电大学出版社 2002. 2 百度百科 FM 调频 EB/OB, http:/ 3 李栋鑫 几种调频发射电路 J.电子世界 1992,(12):25. 4 朱永辉 . BA1404 调频立体声发射芯片的原理与应用 J.
11、国外电子元器件 2000.4 (4) :9 10. 5 于光炜 刘阳 北京邮电大学 成本低于 10 元的 FM 发射器 J.电子制作 2004, (10): 17 18. 6 Mitola J. The software radio architectureJ. IEEE Comner unication Magazine.1995(5):26 28. 7 聂伟 刘星 苏伟 . 基于 DSP的 AM/FM调制器实验模块的实现 J现代电子技术 ,2008,1,35(4):104 106. 8 聂伟 张富丽 门 佃鑫 . 基于 FPGA 的模拟调制器实现 J.实验技术与管理 ,2008,11,25(11): 98 99. 9 王秋生 王祁 孙圣和 . 直接数字合成调频信号的研究 J. 仪器仪表学报， 2000, 4（ 21）： 428 430. 10 金芳 杨强 . 基于 DDS 的调制信号发生器的设计 J. 世界电子元器件 , 2006,6: 54 56. 11 China Integrated Circuit KT0801 数字调频发射器 J.中间集成电路 , 2008,5 (108): 27 29. 12 乔龙飞 何明 许朋 基于 AD9954 的数字调频单元无线通讯系统 J科协论坛 , 2011(12):42 44. 13
