高频设计摘要.doc

高频电子线路课程设计报告 设计题目：压控振荡器的设计 专业：电子科学与技术 班级: 2011级电科1班 学号: 2220105 姓名: 张虎 目录 1.压控振荡器的定义、工作原理 2.压控振荡器的类型 LC压控振荡器 ?? 图1 压控振荡器的控制特性 在压控振荡器中，振荡频率应只随加在变容管上的控制电压变化，但实际电路中，振荡电压也加在变容管两端，这使得振荡频率在一定程度上也随振荡幅度而变化，这是不希望的。为了减小振荡频率随振荡幅度的变化，应尽量减少振荡器的输出电压幅度，并使变容管工作在较大的固定直流偏压（如大于1V）压控振荡器的类型压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。LC压控振荡器晶体压控振荡器LC压控振荡器 在任何一种LC振荡器中，将压控可变电抗元件插入振荡回路就可形成LC压控振荡器。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来大都使用变容二极管。图 2是泼型LC压控振荡器的原理电路。图中，T为晶体管，L为回路电感，C1、C2、Cv为回路电容,Cv为变容二极管反向偏置时呈现出的容量;C1、C2通常比Cv大得多。当输入控制电压uc改变时，Cv随之变化，因而改变振荡频率。这种压控振荡器的输出频率与输入控制电压之间的关系为 VCO输出频率与控制电压关系式中C0是零反向偏压时变容二极管的电容量；φ 是变容二极管的结电压；γ 是结电容变化指数。为了得到线性控制特性，可以采取各种补偿措施。 RC压控振荡器 在单片集成电路中常用RC压控多谐振荡器（见调频器）。 ?? 图3 LC压控振荡器原理图 电路设计 MC1648 是单片集成的射极耦合振荡器，输出 MECL 电平。电路工作时，外接电感L和电容C的并联谐振回路即可形成固定频率的振荡器。若外接变容二极管，控制变容管的直流偏置即可构成 LC 压控振荡器。 MC1648 的工作电源为 5v 或负 5.2V。最高工作频率可达 225MHz.几种常见的变容管连接方式和相应的压控特性见下图，其中（a）（b）为单管连接，控制电压加到变容管，其作用是限流。（c）采用双管背对背连接，其工作频率高，压控特性也好，本系统采用此种结构。电路的 5 端为 AGC。改变 AGC 的电位，则振荡幅度改变，经放大输出的波形也不一样。通过 AGC 调节，电路可以输出正弦波，也可以输出方波。 振荡频率由式 来决定， Cs 为变容管电容。由此式可知， 要想改变整个系统的输出频率，可以有两种方法，可以改变电容的大小，也可以改变电感的大小，改变电容的大小就如图中所示，通过变容二极管来实现，很适合电路自动完成，常作为压控振荡的受控元件；改变电感可以用波段开关来实现，从而达到扩充频段的目的。由于条件所限，可供选择的变容二极管只有 2CC1，其最高工作频率为 50MHz，并且变容比比较小，虽然作者采用比较好的电路结构来改善频率输出，最大频率能达到 68MHz，但前提条件是要改变电感的大小。因此，为了得到较大的带宽，可采用波段开关来选择两个不同的电感，电感由继电器来选择，继电器由单片机来控制，因此，只要设置一个按键来选择波段，就可达到扩宽频带的目的。 振荡器是系统产生频率的关键，决定着输出波形是否失真，以及输出幅度的大小。因为是高频电路，所以对电源的要求比较高，常需要对电源进行处理才能，比如加电感电容来滤波，既可以防止工频变压器对振荡器的干扰，也可以防止振荡器通过电源对其他电路的干扰。在进行这些处理后，一般还要加金属屏蔽外罩，才有更好的效果。 根据选用的变容二极管 2CC12B，其最大工作频率为 50MHz，由于采用较合适的结构设计，本系统实际工作频率为 8~68MHz，输出频率范围达 60MHz，但是要通过改变电感来实现。 4.电路原理图的改进： 5.vco的性能指标 VCO的性能指标主要包括:1）频率受控范围；2）线性度；3）压控灵敏度；4）调制带宽；5）噪音；6）工作电压。频率调谐范围，输出功率，(长期及短期)频率稳定度，相位噪声，频谱纯度，电调速度，推频系数，频率牵引等。 频率调谐范围是VCO的主要指标之一，与谐振器及电路的拓扑结构有关。通常，调谐范围越大，谐振器的Q值越小，谐振器的Q值与振荡器的相位噪声有关，Q值越小，相位噪声性能越差。振荡器的频率稳定度包括长期稳定度和短期稳定度，它们各自又分别包括幅度稳定