变容二极管调频电路课程设计Word文档下载推荐.docx

1、因此，当变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时， 由变容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路的谐振频率也就随之变 化，若此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系，就 完成了调频的功能，这也是变容二极管调频的原理。1系统方案论证1.1电路设计原理1.2电路的设计方案1.3电路设计1.4主振电路设计原理分析1.5变容二极管直接调频电路设计原理分析1.6调频信号分析1.7变容二极管直接调频电路.2电路工作分析112.1谐振回路总电容2.2调制灵敏度3电路元器件参数123.1振荡回路参数LC.3.2温度补偿法3.3回路电阻.3.4加缓冲级.3.5有源器件的参数.13

2、4电路元器件参数设置.4.1 LC震荡电路直流参数设置4.2变容管调频电路参数设置4.3 T2管参数设置4.4调制信号的幅度计算 1445元器件清单 136电路仿真结果 137课程设计心得与体会 138主要参考文献 13附件1电路仿真原理图 13附件2 PCB图 131.系统方案论证1.1电路设计原理PN当外加顺向偏压时，有大量电流产生，在变容二极管直接调频电路中，变容二极管作为一压控电容接入到谐振回路中， 有所学的正弦波振荡器章节中，我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频 率决定。因此，当变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时，由变 容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路

3、的谐振频率也就随之变化，若 此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系，就完成了 调频的功能，这也是变容二极管调频的原理。1.2电路的设计方案变容二极管直接调频电路由于变容二极管的电容变化范围大，因而工作频率变化就 大，可以得到较大的频偏，且调制灵敏度高、固有损耗小、使用方便、构成的调频器电 路简单。因而变容二极管直接调管频器是一种应用非常广泛的调频电路。1.3电路设计变容二极管调频电路主要是由主振电路和变容二极管直接调频电路构成，电路如图 所示。丄4 *-4-不加调制信号1iBBSIOG3 -HI-5C7加入调制信号1.4主振电路设计原理分析端口通过滤直电容C82输入频率为

4、1KHz大小为200mv的调制信号，并且频率由零 慢慢增大，端口 12输出调频信号。T1,T2为3DG12C三极管，C9 C10 C7 L4、CC1C8为主振回路，D1为Bb910变容二极管。为了减小三极管的极间电容 CCe、Qe、Gb这些 不稳定电容对振荡频率的影响，要求 C9C7,C10C7且C7越小，这种影响就越小，回 路的标准性也就越咼。则回路的谐振频率是本电路采用常见的电容三点式振荡电路实现 LC振荡，简便易行。式中，L为LC振 荡电路的总电感量，C为振荡电路中的总电容，主要取决于 C3 C7 C8 Cc1及变容二 极管反偏时的结电容Cj。，变容二极管电容Cj作为组成LC振荡电路的一

5、部分，电容值 会随加在其而端的电压的变化而变化，从而达到变频的目的。 R4 R5 R6 R7和W2调节并设置电容三点式振荡器中T1管的静态工作点，R8 R9 R10调节并设置T2管的静 态工作点，C7、C9 C10以及L4、CC1 C8构成LC振荡电路。电容三点式振荡器电路等C9 -p 100pF7 L1.2uHT3汎 _ 11 一3DG12C效电路如下图所示。电容三点式振荡器等效电路1.5变容二极管直接调频电路设计原理分析图1.1中，直接调频电路由变容二极管（Bb910）D1,耦合电容C1、C3 C82,偏置电C阻R1、R2,隔离电阻R3和电位器W1构成。接入系数p C3 , （C3由不同电

6、容值的C3 +Cj电容代替，保证接入系数不同）2CJC3其中等效电路图如下图所示。变容二极管部分接入等效图式中Ca二C8 CC1 C7，（由于C9和C10电容值远大于C7,C9和C10可串联忽略） nlCQ为静态工作点是所对应的变容二极管结电容。调频电路中，R1、R2 R3和W1调节并设置变容二极管的反偏工作点电压 Vq，调制信号 V经C82和高频扼流圈L1加到二极管上。为了使 Vq和v能有效的加到变容管上，而 不至于被振荡回路中L4所短路，须在变容管和L4之间接入隔直流电容C3,要求它对高 频接近短路，而对调制频率接近开路。 C1为高频滤波电容，要求它对高频的容抗很小， 近似短路，而对调制频

7、率的容抗很大，近似开路。信号 V从端口通过C82输入，C82为 隔直电容，滤除输入信号中掺杂的直流成分。电感 L1为高频扼流圈，要求它对高频的感抗很大，近似开路，而对直流和调制频率近似短路。对高频而言， L1相当于断路，C3相当于短路，因而C3和二极管D1接入LC振荡电路，并组成振荡器中的电抗分量，等 效电路如下左图所示。对直流和调制频率而言，由于 C3的阻断，因而Vq和v可以有效的加到变容管上，不受振荡回路的影响，等效电路如下右图所示。高频通路VQ直流和调制频率通路1.6调频信号分析FM调制是靠调频使信号频率发生变化，振幅可保持不变，所以噪声易消除。设载波 Vc Ncmcoswct,调制波

8、Vs = Vsmcoswst。则w卄wcwcoswst或f卄仁*f cos?fst，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, v m 随Vs的变化而变化。t= 0Wmdt =Wct （ ：w/Ws）sinw$tVm Vcm s in= Vcms inwct （:w/ws）s in wst二 Vcms in（wct msi nwst）w fmws fs为调制系数1.7变容二极管直接调频电路变容二极管具有PN结，利用PN结反向偏置时势垒电容随外加反向偏压变化的机理， 在制作半导体二极管的工艺上进行特殊处理，以控制半导体的掺杂浓度和掺杂分布，可 以使二极管的势垒电容灵敏地随反偏电压变

9、化且呈现较大的变化， 这样就制作成了变容二极管。变容二极管的结电容Cj，与在其而端所加反向电压u之间存在着如下关系：Cj = Cj0 n （ I）IBQ,取R6=15KD , R7=8.2KQ , W2的可调最大阻值为 20K。4.2 变容管调频电路参数设置C3 Cj实验中可调电容 CC1规格为5120pF,计算时取5pF, C7=24pF L4 1.2 4H。实验中可 适当调整CC1的值。电容C9 C10由反馈系数F及电路条件C7C9 C7C10所决定, 若取 C9=100pF 由 F 二63 =1/81/2，则取 C10=330 pF，取耦合电容 C1=4.7 JF,C14=0.1uFo图

10、1.3为变容二极管部分接入振荡回路的等效电路，接入系数 p及回路总电容Q分别为C3Cj为减小振荡回路高频电压对变容管的影响,p应取小，但p过小又会使频偏达不到指标要求。可以先取 p=0.2，然后在实验中调试。取 C3=30pF C82=330pF电位器 W1规格为5K。R1与R2为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压 Vq,电阻R3称为隔 离电阻，常取R3R2 R3R1以减小调制信号 VQ对VQ的影响。取R2=3.9k，隔 离电阻R3=180kQ , R仁20。实际调试时，L1用1.2uH代替，测得C3与L1之间节点 对地电压为0.5V,较理论值偏小。R1与R2之间节点对地电压为2.7V。对

11、输出电路，为保证T2管正常工作，可取R8=8.2K R9=10K R10=1.5K取耦合电 容 C12=33pF C13=0.01uF4.4调制信号的幅度计算12 二 LC为达到最大频偏 fm的要求，调频信号的主振频率和最大频偏 fm,可由下列关系 式求出。fm计算以上各式可得fo12MHz fm 土25KHz满足实验要求5. 元器件清单名称规格数量备注20K,3.9K,180K,200,100,8.2K 2 个电阻15K,8.2K,10K,1.5K其余各一个电位器5K,20K各一个4.7UF,30PF,0.1UF,30PF 二个；4.7UF为耦合电容电容330PF,5PF,24PF,0.01

12、UF 二个5-120PF为可调电容100PF,33PF,0.01UF其余电容各一个5-120PF电感1.2UH变容二极管BB910三极管3DG6C6. 电路仿真结果7. 课程设计心得与体会通过本次课程设计，我发现自己对高频跟通信电路方面的知识的理解和掌握还有很多的不足，距离学好这方面的知识还有很大差距，还有很长的路要走。通过对变容二极 管调频电路的设计与研究，我们不仅对变容二极管的调频原理有了更深刻的了解，还对 调频电路的应用进行了一定的了解，调频电路在无线电通信中是非常重要的调制方式， 应用非常广泛，特别是在数字调制中应用更广，频率调制简称调频，是指用调制信号去 控制高频载波的频率，使之随调

13、制信号的规律变化，确切的讲，是使载波信号的频率 随调制信号线性变化，而振幅保持不变。变容二极管调频电路是直接调频电路的一种， 主要是因为变容二极管直接调频电路简单、性能良好。同时变容二极管的电容变化范围大，因而工作频率就达，可以得到较大的频偏，而且调制灵敏度高、固有损耗小，因而 变容二极管直接调频电路时一种应用非常广泛的调频电路。8. 2002主要参考文献Hl 谢佳奎.电子线路（非线性部分）.北京：高等教育出版社，【2】 宋树祥.高频电子线路.北京：北京大学出版社，2007【3】 高吉祥.高频电子线路设计北京：电子工业出版社，2007【4】 张肃文.高频电子线路.北京：高等教育出版社，2002【5】 曹兴雯.高频电子线路北京：北京大学出版，2004附件1电路仿真原理图L6S:瓷附件2 PCB图