高频课程设计刘丽慧.doc

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： 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 整体电路的具体设计与分析： 确定电路形式，设置静态工作点； 计算主振回路（LC振荡回路）元件值； 测变容二极管特性曲线，设置变容二极管的静态工作点； 计算调频电路元件值； 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。 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： 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。????? 若取流过的电流则????? 因??????????得 ?????????????用20kΩ电阻与47kΩ电位器串联，以便调整静态工作点。 ?若取 由得????????????????????????????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、、 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。 ??变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。 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 由曲线得到时 对应 则? ???取标称值2