高频课程设计_变容二极管调频电路设计

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1、目录1设计摘要22设计原理图33调频电路工作原理43.1间接调频原理43.2直接调频原理43.3变容二极管直接调频原理54电路各模块工作原理74.1变容二极管工作原理74.2LC振荡电路工作原理84.2.1电容三端反馈振荡电路94.2.2电感三端反馈振荡电路105课题要求的实现116心得体会137参考文献148附录15161设计摘要调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。调频电台的频带通常大约是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

2、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，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路，广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大的频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。本课题载波由LC电容反馈三端振荡器组成主振回路，振荡频率有电路电感和电容决定，当受调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡频率受调制信号的控制

3、，从而实现调频。162设计原理图图2.1原理图163调频电路工作原理频率调制是对调制信号频谱进行非线性频率变换，而不是线性搬移，因而不能简单地用乘法器和滤波器来实现。实现调频的方法分为两大类：直接调频法和间接调频法。3.1间接调频原理先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。根据前述调频与调相波之间的关系可知，调频波可看成将调制信号积分后的调相波。这样，调相输出的信号相对积分后的调制信号而言是调相波，但对原调制信号而言则为调频波。这种实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以这种调频波突出的优点是载波中心频率的稳定性

4、可以做得较高，但可能得到的最大频偏较小。3.2直接调频原理用调制信号直接控制振荡器的瞬时频率变化的方法称为直接调频法。如果受控振荡器是产生正弦波的LC振荡器，则振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。将受到调制信号控制的可变电抗与谐振回路连接，就可以使振荡频率按调制信号的规律变化，实现直接调频。16可变电抗器件的种类很多，其中应用最广的是变容二极管。作为电压控制的可变电容元件，它有工作频率高、损耗小和使用方便等优点。具有铁氧体磁芯的电感线圈，可以作为电流控制的可变电感元件。此外，由场效应管或其它有源器件组成的电抗管电路，可以等效为可控电容或可控电感。直接调频法原理简单，频偏较大，但中心频率不

5、易稳定。在正弦振荡器中，若使可控电抗器连接于晶体振荡器中，可以提高频率稳定度，但频偏减小。3.3变容二极管直接调频原理变容二极管调频电路是有主振电路和调频电路构成，T为振荡管，C1、C2、C3、L1为主振回路，D为变容二极管，Cc为耦合电容隔离直流，C4为高频滤波电容，C5为耦合电容，Cb为旁路电容。R1、R2为变容二极管提供一个静态反偏电压，R3为隔离电阻，Rb1、Rb2、Re、Rc给三极管提供一个合适静态工作点。设调制信号为uΩ(t)=UΩmcosΩt,加在二极管上的反向直流偏压为VQ,VQ的取值应保证在未加调制信号时振荡器的振荡频率等于要求的载波频率,同时还应保证在调制信号uΩ(t)的

6、变化范围内保持变容二极管在反向电压下工作。加在变容二极管上的控制电压为ｕr(t)=VQ+UΩmcosΩt 式(3-1)根据式(3-1)可得，相应的变容二极管结电容变化规律为(1)当调制信号电压uΩ(t)=0时，即为载波状态。此时ｕr(t)=VQ，对应的变容二极管结电容为CjQ (2)当调制信号电压uΩ(t)=UΩmcosΩt时,对应的变容二极管的结电容与载波状态时变容二极管的结电容的关系是16令ｍ=uΩ/(UD+VQ)为电容调制度,则可得上式表示的是变容二极管的结电容与调制电压的关系。而变容二极管调频器的瞬时频率与调制电压的关系由振荡回路决定无调制时，谐振回路的总电容为；ＣＱ为静态工作点所对

7、应的变容二极管节电压。当有调制时，谐振回路的总电容为：C∑＝；这回路的总电容的变化量为：△Ｃ＝C∑－CQ∑；频偏△Ｃ与△f的关系:△f=1/2*f0*△Ｃ/CQ∑。由变容二极管部分接入振荡器振荡回路的等效电路。调频特性取决于回路的总电容C∑,而C∑可以看成一个等效的变容二极管,C∑随调制电压uΩ（t）的变化规律不仅决定于变容二极管的结电容Cj随调制电压uΩ（t）的变化,而且还与C1和C2的大小有关。因为变容二