变容二极管调频电路课程设计

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1、通信线路课程设计- 1 - 南华大学南华大学通信线路设计报告变容二极管调频电路设计姓 名： 王佳杰 学 号： 20114400218 专业班级： 通信 1102 班 指导老师： 邓贤君 所在学院： 电气工程学院 2014 年 6 月 12 日通信线路课程设计- 2 - 摘要随着电子与通信技术的不断进步，各种新兴电子产品的开发速度越来越快。现代计算机技术和微电子技术的进一步结合和发展使得电子电路和通信线路出现了二个分支。一个是朝着更高集成度的集成电路发展：而另一个是利用分立元件和硬件描述语言对新型器件进行专门设计。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。调频电台的频带通常大约

2、是 200250kHz，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 308000Hz 的范围内。在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至 3015000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。目前，应用最广泛的是采用变容二极管直接调频技术，即利用二极管反偏工作的PN 结呈现的势垒电容，它与回路中的电感共同构成振荡器的振荡回路，从而作为振荡频率直接调频电路。它具有工作频率高、固有损耗小和使用方便等优点。变 容 二 极 管 为 特 殊 二 极 管 的 一 种 。 当 外 加 顺

3、向 偏 压 时 ， 有 大 量 电 流 产 生 ，PN（ 正 负 极 ） 接 面 的 耗 尽 区 变 窄 ， 电 容 变 大 ， 产 生 扩 散 电 容 效 应 ； 当 外 加 反 向 偏 压时 ， 则 会 产 生 过 渡 电 容 效 应 。 但 因 加 顺 向 偏 压 时 会 有 漏 电 流 的 产 生 ， 所 以 在 应 用 上均 供 给 反 向 偏 压 。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

4、 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 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 。通信线路课程设计- 3 - 目录1 系统方案论证 .51.1 电路设

5、计原理 .51.2 电路的设计方案 .51.3 电路设计 .51.4 主振电路设计原理分析 .71.5 变容二极管直接调频电路设计原理分析 .71.6 调频信号分析 .91.7 变容二极管直接调频电路 .92 电路工作分析 .112.1 谐振回路总电容 .112.2 调制灵敏度 .113 电路元器件参数 .123.1 振荡回路参数 LC.123.2 温度补偿法 .123.3 回路电阻 .123.4 加缓冲级 .123.5 有源器件的参数 .134 电路元器件参数设置 .134.1 LC 震荡电路直流参数设置 .134.2 变容管调频电路参数设置 .134.3 T2 管参数设置 .14通信线路课

6、程设计- 4 - 4.4 调制信号的幅度计算 .145 元器件清单 .156 电路仿真结果 .167 课程设计心得与体会 .168 主要参考文献 .17附件 1 电路仿真原理图 .18附件 2 PCB 图 .19通信线路课程设计- 5 - 1.系统方案论证1.1 电路设计原理变 容 二 极 管 为 特 殊 二 极 管 的 一 种 。 当 外 加 顺 向 偏 压 时 ， 有 大 量 电 流 产 生 ，PN（ 正 负 极 ） 接 面 的 耗 尽 区 变 窄 ， 电 容 变 大 ， 产 生 扩 散 电 容 效 应 ； 当 外 加 反 向 偏 压时 ， 则 会 产 生 过 渡 电 容 效 应 。 但

7、因 加 顺 向 偏 压 时 会 有 漏 电 流 的 产 生 ， 所 以 在 应 用 上均 供 给 反 向 偏 压 。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

8、 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 。1.2 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

9、路如图所示。通信线路课程设计- 6 - 不加调制信号加入调制信号通信线路课程设计- 7 - 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 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、CC1、C8 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、C be、C cb 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高。则回路的谐振频率是 CfoL21本电路采用常见的电容三点式振荡

10、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效电路如下图所示。T33DG12CC9100pFC10330pFL1.2uH61

11、17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，偏置通信线路课程设计- 8 - 电阻 R1、R2，隔离电阻 R3 和电位器 W1 构成。接入系数 ， （C3 由不同电容Cjp3值的电容代替，保证接入系数不同）其中等效电路图如下图所示。LCaCJC3213变容二极管部分接入等效图无调制时，谐振回路的总电容为： 式中 ， （由于 C9 和 C10 电容值远大于 C7,C9 和 C10 可串联忽略）718CaCQ 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 W

12、1 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。Q3QCa通信线路课程设计- 9 -