高频课程设计刘丽慧

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1、高频LC振荡器与变容二极管调频电路设计1概述1.1系统功能说明调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。调频殿堂的频带通常大约是200~250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于30~8000Hz的范围内。在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30~15000Hz，视音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC振荡回路上的直接调频，采用

2、晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。对比于中频调制和倍频调制方法，这种方法的电路简单、性能良好、副载波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。由于本次课程设计对频率稳定度要求不是很高并且最大频偏也比较大，故本次设计采用变容二极管直接调频。原理框图如下：高频LC振荡器变容二极管频率调制图1.1变容二极管调频电路原理框图1.2设计流程1、硬件设计：变容二极管调频电路的基本原理电路图的设计2、整体电路的具体设计与分析：（1）确定电路形式，设置静态工作点；（2）计算主振回路（LC振荡回路）元件值；（3）测变容二极管特性曲线，设置变容二极管的静态工作点；9（1

3、）计算调频电路元件值；（2）计算调制幅度。2硬件设计变容二极管调频电路的基本原理电路图:图1.2变容二极管调频电路原理图2.1电路说明2.1.1变容二极管的特性概述变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压大小二变化的原理设计的一种二极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别，不同的是在加反向电压时，变容二极管呈现较大的结电容，这个结电容的大小能灵敏的随反向偏压而变化，正是利用了二极管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会随调制信号电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。2.1.2三极管及其外

4、围电路介绍三极管起放大作用。在输入信号的控制之下，通过三极管将直流电源的能量，转换为输出信号的能量。9图1.2中负载电阻——将变化的集电极电流转换为电压输出；偏置电路Rb1、Rb2、Re——提供合适的偏置，保证三极管工作在线性区，使信号不产生失真。耦合电容保证反馈信号输送到基极，且不影响基极分压偏置。直流电源VCC——为放大电路提供工作电源，给三极管放大信号提供能量。2.1.3变容二极管偏置电路电源VCC，电阻，电阻，以及电阻为变容二极管工作提供合适的静态工作点，并保证变容二极管工作在反向偏压的情况下。由于变容二极管的静态电容会随温度、偏置电压的变化而

5、变化，造成中心频率的不稳定，在电路中电容的加入可以提高振荡电路的衷心频率稳定度，也可以减少高频振荡信号对变容二极管的影响。2.2参数计算2.2.1确定电路形式设置静态工作点由图2-1可得：9图2.1直流通路本题对主振频率f0要求不高，但对频率稳定度要求较高，故选用图3-1所示的LC调频振荡器电路。振荡器的静态工作点取ICQ=2mA，VCEQ=6V，测得晶体管=60。    因为提高电路的稳定性，的值可适当增大，取，则。则     若取流过的电流则     因          得             用20kΩ电阻与47kΩ电位器串联，以便调整静态

6、工作点。2.2.2计算主振回路元件值 若取由式得9                            实验中可适当调整的圈数或的值。     电容、由反馈系数F及电路条件，决定若取由，则取取耦合电容2.2.3测变容二极管特性曲线，设置变容二极管的静态工作点特性曲线如图2-2示。性能参数、、及Q点处的斜率kc等可以通过特性曲线估算。  图2-2变容二极管的结电容变化曲线如果变容二极管的特性曲线未给定，本题给定变容二极管为2CC1C，已测量出其曲线如图2-2所示。取变容管静态反向偏压，由特性曲线可得变容管的静态电容9。2.2.4计算调频电路元件值  变

7、容管的静态反偏压由电阻与分压决定，即                              已知，若取，则                                   实验时用10kΩ电阻与47kΩ电位器串联，以便调整静态偏压。隔离电阻应远大于，取。图2-3变容二极管部分接入的等效电路因接入系数一般接入系数，为减小振荡回路输出的高频电压对变容晶体管的影响，p值应取小，但p值过小又会使频偏达不到指标要求。可以先取p=0然后在实验中调试。由曲线得到时对应则    取标称值20pF9    低频调制信号的耦合支路电容及电感应对提供通路，一般的频率

8、为几十赫至几十千赫兹，故取，（固定电感）。高频旁路电容应对调制信号呈现高阻，取。2.2.5计算