频率调制与解调电路常见问题分析

摘要:对频率调制电路设计与调试中常见问题进行了研究,通过实例对产生问题的可能原因进行了归纳,进而借助关键的测量与分析将其原因逐步缩小,最后聚焦到问题的实质并解决。从对遇问题的层层分析中,将实践与理论结合,从而对提高实际能力十分有效。

关键词:频率调制;设计调试;高频实验

1调制电路特点

调制与解调是通信系统及其重要的组成部分,调制解调部分的功能好坏直接影响通信质量。所谓调制,就是在传送信号的一方(发送端)将所要传送的信号(它的频率一般是较低的)"附加"在高频振荡上,再由天线发射出去。调制的目的就是要解决诸如:信号频率低,不利于远距离传送(如:音频信号)、信号频带宽使得在有效的发射功率条件下天线和谐振回路参数难于做到(如:电视图像信号)、频谱使用需求日益增大而频谱资源有限等问题。调制的过程也就是频谱变换的过程,必须用非线性元件才能完成。非线性器件的神奇之处在于它能获得常规器件所达不到的功效、功能。然而,正因为它的非线性使得在某些方面存在无法用常规原理来分析的问题,出现按正常逻辑解释不了的现象。因此,经验的积累与不断的学习和探求就尤为重要了。

2实例

实例一:用变容二极管直接调频,其直流反偏电压为零。

变容二极管调频电路中,首先要进行变容二极管的静态调试,当变容二极管上未加低频调制信号时,调整控制变容二极管直流电压的电位器,使变容二极管的直流反偏电压Ed在0～5.5V范围内变化,但实际电压不符合要求,应如何分析与解决?

现象:用万用表测量变容二极管负极对地电压Ed,无论怎样调节电位器,电压始终为零。

分析与解决:从现象看问题可能是控制变容二极管直流电压的电位器或相关元件出问题所致,如变容二极管有问题或万用表有问题。

首先用万用表从故障点向供电电源进行寻源检查,发现电位器的三端中有两端无电压,一端有电压,说明电位器有问题或电位器后面的变容二极管有问题。关断电源后用万用表电阻挡检查电位器正常,进而再用万用表电阻挡检查变容二极管,发现正反向电阻均为零(正常的二极管正、反向电阻差别越大越好),说明二极管已被击穿。更换变容二极管后电路恢复正常。

结论:在变容二极管直接调频实验中,变容二极管静态工作点的正确设置是调制电路正常工作的保证。静态工作点不正确时,采用基本的电压法和电阻法来分析、检查和解决,使变容二极管静态工作点恢复正常。

实例二:变容二极管调频输出端无信号。

现象:在输出端用示波器观察,变容二极管调频电路输出端无波形。

分析与解决:调频电路除振荡器外,后面还加了一级放大和射随缓冲级。在实验过程中,经常发现系统联调的协调性不够,虽然不是硬件故障,但局部的失调也会影响整体电路输出不正常。当某一系统电路失调,输出信号不理想时,问题不外乎直流系统或交流系统的调整。

首先检查直流电路,使静态工作点正常。该电路需要设置静态工作点的元件包括变容二极管和振荡器及后面两级放大的三只晶体管。不加调制信号(或将输入交流短路),通过调整对应的偏置电阻使变容二极管对地偏置电压、振荡器及后面两级放大的三只晶体管的偏置电压均达到正常参考值。

其次,借助示波器从前向后逐级将交流电路调整正确:先调振荡管偏置电阻和振荡器谐振电感线圈的磁芯位置,使振荡器输出端波形形状与频率均正确;再调整后面两级放大电路的输出幅度控制电位器及偏置电阻,使系统终端输出波形正常。

实例三:变容二极管调频电路中载频频率稳定度不高的分析与解决。

现象:变容二极管调频电路中载频频率稳定度不够,使设计出的调频电路的关键指标达不到要求。

分析与解决:在变容二极管调频电路中,载频频率的不稳定性主要由温度变化、电源电压变化、负载阻抗变化、外界电磁场干扰等因素所引起,在实验中可通过试验法来分析与解决问题。用邻组的电源调换试验发现载频频率的稳定度没有变化,说明问题不在电源而是其他原因。检查金属屏蔽罩接地良好,说明外界电磁场干扰不大。

检查温度补偿电路(如图l所示)是否发挥了正常功能,该电路的功能是:当温度升高,热敏电阻 R7阻值变大,串、并联电路

( R5+R7)并联&的阻值变大,分压后加在变容二极管上的电压减小。当温度降低,( R5+R7)并联&的阻值变小,分压后加在变容二极管上的电压增大,从而达到温度补偿效果。为查明该电路是否发挥了正常功能,用含酒精棉球擦拭热敏电阻使其降温后,发现变容二极管上的电压并无明显变化,说明热敏电阻或相关元件有问题,切断电源,用万用表电阻档检查发现Rs脱焊,重新焊牢后问题得到解决。

结论:在多重因素均会导致载频频率不稳定的情况下,需要由简到繁逐一用试验法排除故障原因,使问题尽快得到解决。

3分析解决问题的一般方法

通过多年实践积累,以较为严谨的逻辑思维、较为灵活的操作方式,逐步形成了一套分析解决实验、实践中遇到各种问题、故障的行之有效的方法,归纳出如下模式:

提出问题:实际遇到的问题与故障

罗列现象:直接观察到的表面现象及通过仪器观测到的波形、数据等。

分析解决:审视实验或测试的方式方法是否有误,及时调整;仪器设备按说明书正确使用,避免因误操作造成错误判断;外接的各种电源、信号等均设置正确,连接可靠;全面检查电路,排除电气故障,保障电路构成正确、畅通;检查主要元器件的完好性,及时更换损坏的器件;分析达成正确结果所需的条件,如:振荡的相位、振幅条件,静态工作点的设置等:逐级分析、逐级排查,并用仪器进行监视;对各种参数进行调整,直至得到满意的结果。

结论:在分析解决问题的过程中得到的规律、经验教训以及常见问题的归纳与注意、警示等。

4 结束语

通过对高频实验中典型的调制电路设计调试问题的分析、倡导严谨、科学的思想方法;培养学以致用、理论联系实际、客观踏实的工作作风。指导生产按照实验五环管理过程,踏踏实实做好每一步,在实践中,当我们遇到问题时,要综合考虑多方面因素,无论是设计或调试都不会一次就达到设计要求,需要对各个参数进行协调,要考虑相互间的影响,才能找。出真正的故障原因。

参考文献

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[3]万蕴杰.单周控制三电平三相四桥臂有源电力滤波器研究[D];重庆大学;2006年.

作者简介:崔豪杰(1979-)男、河南焦作人,主要从事工业自动化(PLC应用、电子电路)应用研究。