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1、通信电子线路课程设计说明书LC调频振荡器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：张松华职称副教授学号：专 业： 通信工程完成时间：2013年12月09日LC正弦波振荡器是各种接收机和发射机中一种常见的电路，在无线电通信、 广播、电视设备中用来产生所需要的载波和本机振荡信号。其典型形式为“三点 式”振荡电路，电路简单、频率稳定度较高，其工作原理是建立在正反馈基础上 将直流电源提供的能量变成正弦交流输出。克拉泼振荡器是改进型“电容三点式” 振荡器，其减小了晶体管极间电容对谐振的影响，其振荡频率更加稳定。直接调频:调频电路是发射机中常见的一种电路，调频分为直接调频和间接 调频，本设计直接调频，
2、直接调频是用调制电压去控制LC回路参数，其特点是： 振荡调制同时进行，故频率稳定性较差，但其频偏大，电路简单。常用的是变容 二极管直接调频电路和电抗管调频。LC调频振荡器是LC振荡器和调频电路的连接，常用于发射机中，通过调制信 号对高频振荡信频率的调制，实现了频谱的非线性变换。关键词：克拉泼振荡器；调频电路；LC调频振荡器；Multisim仿真ABSTRACT1课程设计任务书51.1设计任务51.2主要技术指标51.3设计思想52概论62.1设计目的62.2 LC振荡电路的实现方法62.3调频电路实现方法73各部分设计及原理分析83.1 LC振荡器电路的设计83.2调频电路的设计93.3 LC
3、调频振荡器电路的设计103.3. 1总设计思路103.3.2电路原理图错误!未定义书签。4元件参数的确定114.1 LC振荡器电路参数的确立114.1.1设置静态工作点错误!未定义书签。4.1.2确定振荡回路元件值错误!未定义书签。4.2 调频电路参数的确定 125仿真与调试135.1电路仿真错误!未定义书签。5.1.1仿真电路135.1.2仿真图形及结果135.2实物电路调试15结束语17致谢18参考文献18附录错误!未定义书签。2概论1.1设计目的1、通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在高频电 子线路中所学的理论知识和实验技能，掌握常用电路的一般设计方法，提高设 计能力和
4、实践动手能力。2、掌握电子电路分析和设计的基本方法。根据设计任务和指标初选电路； 调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验 结果、写出设计总结报告。3、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事 求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观，能对实验结果独 立地进行分析，进而做出恰当的评价。1.2设计任务设计一个LC调频振荡器1.3主要技术指标（1）主振频率f =10 MH z ；（2）频率稳定度Xf / f 200mV ；（4）最大频偏Xf 10kHz/V ；2设计方案2.1设计思想LC调频振荡器的设计，是根据LC调频振荡器的中心频
5、率fo、频率稳定度 颂/ fo、输出电压U。、最大频偏4f调制灵敏度所等性能指标要求，正确地 确定出LC正弦波振荡器、变容二极管调频电路中所用元器件的性能参数，从而 合理的选择这些器件。LC调频振荡器的设计可以分两个方向进行：1）LC正弦波振荡器的确定根据给定的技术指标：中心频率fo =10 MH Z，频率稳定度Xf / f0 1的条件。而 后，随着振荡幅度的不断增大，Ao就向A过渡，直到AF=1时，振荡达到平衡状 态。显然，AoF越大于1，振荡器越容易起振，并且振荡幅度也较大。但AoF过 大，放大管进入非线性区的程度就会加深，那么也就会引起放大管输出电流波形 的严重失真。所以当要求输出波形非
6、线性失真很小时，应使AoF的值稍大于1。式（2-3）和（2-4）分别称为振荡器起振的相位条件和振幅条件: 中 A +中疽 2皿（n=0，1，2，.）（2-3）(2-4)AF 12.3调频电路的实现方法实现调频的方法有两大类，即直接调频与间接调频。1）直接调频法直接调频就是用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其与调制信号成线 性规律变化。在LC正弦振荡器中，由于振荡频率近似等于振荡回路谐振频率， 在振荡回路中接入可控电抗元件，用调制信号去控制可变电抗元件的电抗值，从 而使振荡频率随调制信号变化，实现直接调频。直接调频优点是频偏较大，但中 心频率不易稳定。其组成框图如图1：图1直接调频电路组成框
7、图2）间接调频法先将调制信号进行积分，然后用它对载波进行调相，从而获得调频信号，称为间接调频法。间接调频实现的原理框图如图2所示：图2间接调频电路组成框图我们主要技术要求是：频偏尽量大，并且与调制信号保持良好的线性关系; 中心频率的稳定性尽量高；寄生调幅尽量小；调制灵敏度尽量高。根据题目要求， 其频率稳定度颂/ f o W 5 x 10-3 /小时，最大频偏Af/ 50kHz，我们决定采用直 接调频法来设计电路。3原理图设计3.1 LC振荡器电路的设计LC正弦波振荡器的作用是产生高频正弦波。在本设计中用于产生10MHz的 正弦振荡信号。如图3所示，由晶体管Q1及LC谐振回路组成改进型“电容三点
8、 式”振荡器即克拉泼振荡电路，它被结为共基组态。即：(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)图3 LC正弦波振荡原理图CB为基极耦合电容，其静态工作点又Rb1，Rb2，Re及Rc决定，RBQ _ R_+ RCCV = V B1 - VB 2 I REQBQBECQ EV - VI CCCEQCQ R + RI = I e/B c小功率振荡器的静态工作电流Icq 一般为14mA，Icq偏大，振荡幅度增加， 但波形失真加重，频率稳定性变差。L1、C1与C2、C3组成并联谐振回路，其中 C3两端的电压构成振荡器的反馈电压七廿以满足相位平衡条件F=C2/C3决定反BE馈电压的大小，电路起振条件为A F
9、1，当A F=1时，振荡器满足相位平衡条 VOVO件。反馈系数F一般取1 /8到1/2。为减少晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响，要求C1C2, C1R1, R3R2,以减小加入变 容二极管偏置电路后对振荡回路Q值的影响。高频扼流圈ZL2与C6给u(t)提供 通路，C5起高频滤波作用。4电路元件参数确定4.1 LC振荡器电路参数的确定4.1.1设置静态工作点振荡器的静态工作点取ICQ=2mA，V46V，测得晶体管心60。因R+R = (Vcc-VI，为提高电路的稳定性，R的值可适当增大，取R=1kQ，E CCEQ)/ CQEE则R =2kQ。因V =I XR=2V(4-1)CEQ CQE若取
10、流过R的电流I =10I =10I /河=0.33Ma(4-2)B2B2BQCQ则R =V /I e8.2kQ(4-3)B2 r BQ B2V因B 2 BQ(4-4)R + RV即B1B2CCRB1=VccRB2/VBQ-RB2=28.2k。(4-5)用24kQ电阻与22kQ电位器串联，以便调整静态工作点。4.1.2确定振荡回路元器件值若取C1=50pF，且fo=10MHz，由公式，12 nLc得 L1=5uH 电容C2、C3由反馈系数F及电路条件C1C2，C1C3决定，若取C2=510pF， 由 F=C2/C3= 1/81/2，则取 C3=3600pF，取耦合电容 CB=0.01uF。4.2
11、调频电路参数的确定变容管的静态反偏压U由电阻R1与R2分压决定，即VQ=R2/(R1+R2)Vcc已知 VQ=4V，若取 R2=10K，则 R1=(Vcc/VQ-1)R2=20K实验时R1用24kQ电阻与22kQ电位器串联，以便调整静态偏压U。隔离电阻R应远大于R1、R2,取R=150kQ。33低频调制信号U的耦合支路电容C5及电感L2应对U提供通路，一般的频率为几 十赫至几十千赫兹，故取C5=4.7uF, L2=47uH （固定电感）。高频旁路电容C6应 对调制信号U呈现高阻，取C6=5100pF。5仿真与调试5.1电路仿真5.1.1仿真电路2 BB9-1ORS-W，L150 ku图7仿真电路5.1.2仿真图形及结果LC振荡器的输出频率fo称为主振频率或载波频率。用数字频率计测量回路的谐振频率
