高频电子线路课程设计-高频信号调频调制

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1、高频电子线路——调频设计目录1.绪论-1-1.1选题背景及意义-1-1.2设计流程-1-2.调频设计方案-2-2.1产生调频信号的电路要求-2-2.2产生调频的方法-2-2.3调频的方法分析-2-3.调频电路设计原理分析-2-3.1FM调制原理-2-3.2变容二极管直接频率调制的原理-3-3.3调频波的数学表达式-4-4.主要性能参数及其测试方法-5-4.1主振频率-5-4.2频率稳定度-5-4.3最大频偏-6-4.4频率调制灵敏度的估测-6-5.调频原理图-7-5.1调频电路图-7-5.2输入波形（XSC2的波形）-8-5.3调频后波形（XSC1的波形）-8

2、-5.4混合图-9-6.仿真软件：multisim软件-9-6.1元器件清单：-9-7.设计体会-10-8.参考文献-10-附录总电路图设计-11-高频电子线路——调频设计1.绪论实现调频的方法很多，大致可分为两类，一类是直接调频，另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率（实质上是改变振荡器的定频元件），变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理（如积分）后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差，但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；间接调

3、频稳定性较高，但不易获得较大的频偏。考虑到电路的复杂度故采用直接调频的方案。1.1选题背景及意义要使信号的能量以电场和磁场的形式向空中发射出去传向远方，需要较高的振荡频率方能使电场和磁场迅速变化；同时信号的波长要与天线的长度相匹配。语言或音乐信号的频率太低，无法产生迅速变化的电场和磁场；相应地，它们的波长又太大，即使选用它的最高频率20000Hz来计算，其波长仍为15000m，实际上是不可能架设这么长的天线的。看来要把信号传递出去，必须提高频率，缩短波长。可是超过20kHz的高频信号，人耳就听不见了。为了解决这个矛盾，只有采用把音频信号“搭乘”在高频载波上，也

4、就是调制，借助于高频电磁波将低频信号发射出去，传向远方。调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。1.2设计流程提出设计指标拟定电路方案设定器件参数电路安装和调试结果测量指标满足要求电路设计结束Y修改电路方案修改电路参数是否要修改电路方案YNN-11-高频电子线路——调频设计2.调频设计方案2.1产生调频信号的电路要求①已调波的瞬时频率与调制信号成比例变化。②未调制时的载波频率即已调波的中心频率具有一定的稳定度。③最大频

5、偏与调制频率无关。④无寄生调幅或寄生调幅尽量小。2.2产生调频的方法①用调制信号直接控制载波的瞬时频率——直接调频。②先将调制信号积分，然后对载波进行调相，结果得到调频波——间接调频。2.3调频的方法分析变容二极管调频的主要优点是能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率，其主要缺点是中心频率的稳定度低。在满足设计的各项参数的基础上尽量简化电路。因此本次课程设计采用2CC1C变容二极管进行直接调频电路设计。3.调频电路设计原理分析3.1FM调制原理FM调制是靠信号使频率发生变化，振幅可保持一定，所以噪声成分易消除。设载波,调制波

6、。或，此时的频率偏移量△f为最大频率偏移。最后得到的被调制波,Vm随Vs的变化而变化。为调制系数-11-高频电子线路——调频设计3.2变容二极管直接频率调制的原理图变容二极管直接调频示意图变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种半导体二极管，它是一种电压控制可变电抗元件，它的结电容Cj与反向电压VR存在如下关系：式中，VD为PN结的势垒电压（内建电势差），Cj0为VR为0时的结电容，γ为系数，它的值随半导体的掺杂浓度和PN结的结构不同而异：对于缓变结，γ=1/3；突变结：γ=1/2;对于超突变结，γ=1~4，最大可达6以上。图：用调

7、制信号控制变容二极管结电容图变容二极管的Cj-v特性曲线如图所示。加到变容二极管上的反向电压包括直流偏压V0和调制信号电压VΩ(t)=VΩcosΩt，即。结电容在vR(t)的控制下随时间的变化而变化。把受到调制信号控制的变容二级管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡回路的频率已收到调制信号的控制。适当选择调频二极管的特性和工作状态，这样就实现了调频。设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为-11-高频电子线路——调频设计3.3调频波的数学表达式设未调高频载波为一简谐振荡，其数学表达式为v(t)=Vcosq(t)=Vcos(w0t+q0)(1-1)式

8、中，q0为载波初相角；w0是载波的角频