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1、通信电子线路课程设计一调频发射系统整机电路设计JL州理工犬醪的1极计報音摘要随着人类的文明不断进步，科学技术不断的发展，人们之间的交流越来越多，相互交换 的信息也日益剧增，要传送的信息类型也是越来越多样化。科技的进步也使得通信的技术得 到了发展，特别是无线电波的使用，使我们的通信更加实时、高效。科技的快速发展，将使 人们的通信更方便快捷。随着科技的发展和人民生活水平的提高，无线电发射机在生活中得 到广泛应用，最普遍的有电台、对讲机等。人们通过无线电发射机可以把需要传播出的信息 发射出去，接收者可以通过特制的接收机接受信息，最普通的模式是：广播电台通过无线电 发射机发射出广播，收听者通过收音机即
2、可接收到电台广播。调频发射机目前处于快速发展 之中，在很多领域都有了很广泛的应用。它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领 域。关键字：高频电了线路，Multisim仿真，调频发射。#JL州理工犬摩濮税极计報音目录一、前言1二、设计指标22.1题目22. 2设计任务及主要技术指标和要求22. 3内容和要求22. 4主要技术指标2三、系统总述33. 1调频基本概念33. 2工作原理33. 3整体原理框图5四、单元电路设计与仿真64. 1压控振荡器调频电路64. 2变容二极管直接调频电路84. 3上混频电路104. 4三极管倍频电路114. 5丙类谐振功率放大电路12五、整机电路设计13六、高
3、频实验平台整机联调14七、设计总结16八、参考文献17#JL州理工犬醪的1极计報音一、前言频率的调制和解调是通信电子线路中非常璽要且比较关键的一部分，调频电路在通信电 子线路中运用非常广泛且作用很大，如何学好此部分对我们来说非常重要。本课程设计的内 容是学习基于Multisim的调频电路设计与仿真。用Multisim仿真软件进行调频电路调频和 解调，得到仿真结果。从仿真结果中更好地理解频率的调制和解调。由于一般的低频信号无法进行远距离传输，所以得经过调频搬到高频信号上传输，这个 过程就是我们常说的调频。用待传输的低频信号去控制高频载波参数电路称为调制电路，解 调是调制的逆过程，从髙频已调信号中
4、还原出原调制信号称为解调电路。本文设计了基于 Multisim的变容二极管的直接（间接）调频电路，压控振荡器调频电路，锁相环调频电路， 上混频电路，三极管倍频和锁相环倍频等倍频电路，丙类谐振功率放大器。#二、设计指标2. 1题目调频发射系统整机电路设计2. 2设计任务及主要技术指标和要求2.2.1单元电路的的设计及仿真(1) 设计变容二极管直接(间接)调频电路(2) 设计压控振荡器调频电路(3) 设计锁相环调频电路(4) 设计上混频电路(5) 设计三级管倍频和锁相环倍频等倍频电路(6) 设计丙类谐振功率放大器2. 2. 2调频发射系统整机电路设计2. 23高频实验平台整机联调2. 3内容和要求
5、要求完成各单元电路设计及仿真，利用Multisim开发软件完成整机电路设计；通过实际电路方案的比较分析，参数计算，元件选取，仿真测试等环节，初步掌握简单 实用电路的分析方法和工程设计方法；T解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要 求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图；掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法。2. 4主要技术指标(1) 中心频率二12MHz(2) 频率稳定度WO. 1MHz(3) 最大频偏10kHz(4) 输出功率30mW(5) 电源电压Vcc=12V三、系统总述3. 1调频基本概念调制信号(
6、低频信号)去控制载波信号的幅度而实现的调制称为调幅；同样，若用调制 信号去控制载波的频率或相位而实现的调制分别称为调频或调相。由于调频或调相两种调制 都改变了载波的瞬时相位，通称角度调制。在模拟调制中，调频具有较为优越的性能，因此，调频技术广泛应用于立体声广播、电 视伴音、无线麦克风、微波传输及卫星通信。同样，完整的调频通信系统也由发射机与接收 机两部分组成，与调幅通信系统比较，除了调制与解调的原理方法不同外，其他部分如超外 差变频接收技术、中频放大电路等基本相同。使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的 大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振
7、幅保持不变。调频波的波形，就 像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。3. 1. 1调频波(FM)载波代=化cos(H；t),调制信号_(r)；通过FM调制，使得-频率变化量与调制信号g(r)l的大小成正比。即已调信号的瞬 时角频率雄)=化+町臥)已调信号的瞬时相位为此)=雉=呼+心肿此3.1.2 FM性能指标因为频率调制不是频谱线性搬移过程，它的电路就不能采用乘法器和线性滤波器来构 成，而必须根据调频波的特点，提出具体实现的方法。对于调频电路的性能指标，一般有以 下几方面的要求：(1) 线性的调制特性。即已调波的瞬时频率变化与调制信号成线性关系。(2) 具有较高的调制灵敏度。即
8、单位调制电压所产生的振荡频率偏移要大。(3) 最大频率偏移与调制信号频率无关。(4) 未调制的载波频率(即已调波的中心频率)应具有一定的频率稳定度。(5) 无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。3. 2工作原理3. 2.1直接调频原理直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变 化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡 器振荡频率的元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地 改变，就能够实现直接调频。(1) 改变振荡回路的元件参数实现调频在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振荡回路的电感L和电容C
9、。在RC振荡 器中，决定振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据调频的特点，用调制信号去控制 电感、电容或电阻的数值就能实现调频。调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁 氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件有二极管和场效应管。(2) 控制振荡器的工作状态实现调频在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振荡器，其振荡频率受控于加在管子发射 极上的发射极电压。因此，只需将调制信号加至发射极即可实现调频。若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制信号控制积分电容的充放电电流，从而控制 其振荡频率。3. 2. 2间接调频原理调频波的数学表示式，在调
10、制信号为m(t)时，为u(t)=U cos o et+kf可见调频波的相位偏移为kf与调制信号u(t)的积分成正比。若将调制信号先通过积分器得然后再通过调相器进行即可得到调制信号为u(t)的调相波， 即u (t) =Uc cos co et+kr因此，调频可以通过调相间接实现。通常将这样的调频方式称为间接调频。这样的调频 方式采用频率稳定度很高的振荡器(例如石英晶体振荡器)作为载波振荡器，然后在它的后级 进行调相，得到的调频波的中心频率稳定度很高。3.3整体原理框图调频二功率放四、单元电路设计与仿真4.1压控振荡器调频电路压控振荡器由两只晶体三极管及变容二极管等电路组成，及周围电路组成频率可变
11、的电 容反馈三点式振荡器(又称考必兹振荡器)。回路电容为晶体管极间电容，串联后构成回路 电感。变容二极管的作用是，当外加控制电压经电阻加到它上面，变容管的等效电容随外加 电压变仃而附夺-由幽比播游同幽鮒白缺谐福炳倉殖少册夺-U而当林加梯制电压变化时，能改变丿体管的jHI.昜频率高，晶图4-1-1压控振荡器原理图压控振荡器工作原理及应用指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路，常以符号(VCO)。其特性用输出角频 率30与输入控制电压uc之间的关系曲线来表示。图中,Uc为零时的角频率3 0, 0称为自由 振荡角频率；曲线在30,0处的斜率K0称为控制灵敏度。使振荡器的工作状态或振荡回路的 元
12、件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器。人们通常把压控振荡器称为调频器，用以产生调频信号。在 电压，压控振荡器是环路中於环路中，输入控制电压是误差信号图4-1-4压控振荡器波形4. 2变容二极管直接调频电路直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变 化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡炜立士飲66冬粘 11拆届曲血矩竝廖66咚时妬支址；田生d洁且亦化规律线性地改变,变 电压的U会随着反偏路如下所示:图4-2-2变容二极管直接调频电路4逵這示滾iiXSCl光這分祈仪XSA1S2住档距控制频率开始; 中
13、心: 末端:全档距1输入1104kHz档距052HzkHzkHz里程:参考:页瓯E10104dB?DivdBkHz4.000 kHzIrwriEi 反向丨丨显示参老丨1貳输入触发图4-2-4变容二极管直接调频频谱R5200mVpk 1275kHzOv ：V3 J12V2 CT2-T1时间180.025 us180.025 us0.000 S通追34.472 nnV3X72 mV0.000 V通逍一B谨道 C4.301 V-5.619mV30 1 V-5.619mV0.000 V0.000 V通逍_D反向保存GND时基标度：“X制伐移（格并11|y7t|a/b 沦|卜48 却20 us/tiv通道/刻度二|50册竽C 丫轴位移（格）：-2交流。直流:触发边沿二 h弋Ext水平：0I V单次正常自动无|，图4-3-2上混频电路波形4. 4三极管倍频电路已知丙类放大器集电极电流ic是调谐于n次谐波上（n为正整数），那么输出回路对基 波和其他谐波的阻抗很小，近对n次谐波的阻抗达到最大值，且呈电阻性。于是输出谐振回 XJ5C1 图4-4-2三极管倍频电路波形LC振图4-5-2丙类谐振功率放大电路波形五、整机电路设计mos工亡cm
