《現(xiàn)代通信電子線路設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)現(xiàn)代通信電子線路設(shè)計(jì)

1、學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目現(xiàn)代通信電子線路設(shè)計(jì)學(xué) 院專 業(yè)通信工程班 級(jí)通信姓 名指導(dǎo)教師年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí)： 通信 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 現(xiàn)代通信電子線路設(shè)計(jì)初始條件：晶體管9018,電阻,電容,可變電位器,npn型晶體三極管,晶體振蕩器，單刀雙擲開關(guān).電壓為12v的電源，扼流圈，電路板，電路仿真軟件multisim等要求完成的主要任務(wù):完成電路設(shè)計(jì)和實(shí)物制作：lc三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真時(shí)間安排：1、理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開始查找資料；2、課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周。（1）確定

2、技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，時(shí)間2天。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要現(xiàn)代通信電子線路是通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子線路已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)，軍事和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)代通信電子線路主要是研究高頻小信號(hào)放大器和高頻功率放大器，高頻振蕩器，調(diào)制器，解調(diào)器，混頻器與負(fù)反饋控制電路等各種電路的工作原理。對(duì)常用電路進(jìn)行工程計(jì)算，仿真，調(diào)整和測(cè)試，學(xué)習(xí)高頻儀表的使用方法。由于高頻電子線路工作頻率一般比較高，電路比較復(fù)雜，在理論分析時(shí)候需要進(jìn)

3、行一定的歸納和抽象。所以這次課程設(shè)計(jì)的主要目的在于解決通信電子線路的一些實(shí)際問題，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)和加深理解。另外，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累還可以幫助開闊思路，提高創(chuàng)新能力。目 錄一、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真31.主要技術(shù)指標(biāo)：32.給定條件43.設(shè)計(jì)過程44.單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電路仿真實(shí)驗(yàn)6二、lc三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作71、電容三點(diǎn)式振蕩器原理工作原理分析82、主要設(shè)計(jì)技術(shù)性能指標(biāo)103.基本設(shè)計(jì)條件114.電路結(jié)構(gòu)115. 靜態(tài)工作電流的確定116.確定主振回路元器件126、性能測(cè)試13三、高頻諧振功率放大器電路設(shè)計(jì)與制作13四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設(shè)計(jì)1

4、6五 乘積型相位鑒頻設(shè)計(jì)與仿真201.乘積型相位鑒頻器原理說明202.乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路說明213.mc1496鑒頻電路的鑒頻實(shí)驗(yàn)224.鑒頻特性曲線（s曲線）的測(cè)量方法22實(shí)驗(yàn)總結(jié)24儀器儀表清單25參考文獻(xiàn)26一、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路設(shè)計(jì)與仿真1.主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率：10.7mhz,諧振電壓放大倍數(shù)：，通頻帶：，矩形系數(shù)：。要求：放大器電路工作穩(wěn)定，采用自耦變壓器諧振輸出回路。2.給定條件回路電感l(wèi)=4h, ，晶體管用9018，=50。查手冊(cè)可知，9018在、時(shí)，,，。負(fù)載電阻。電源供電。 3.設(shè)計(jì)過程高頻小信號(hào)放大器一般用于放大微弱的高頻信號(hào),此類放大器應(yīng)具備如下基本特性

5、:只允許所需的信號(hào)通過,即應(yīng)具有較高的選擇性。放大器的增益要足夠大。放大器工作狀態(tài)應(yīng)穩(wěn)定且產(chǎn)生的噪聲要小。放大器應(yīng)具有一定的通頻帶寬度。除此之外,雖然還有許多其它必須考慮的特性,但在初級(jí)設(shè)計(jì)時(shí),大致以此特性作考慮即可. 基本步驟是: 選定電路形式依設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，考慮高頻放大器應(yīng)具有的基本特性,可采用共射晶體管單調(diào)諧回路諧振放大器，設(shè)計(jì)參考電路見圖1-1所示。 圖1-1 單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電原理圖圖中放大管選用9018，該電路靜態(tài)工作點(diǎn)q主要由rb1和rw1、rb2、re與vcc確定。利用和、的分壓固定基極偏置電位，如滿足條件：當(dāng)溫度變化，抑制了變化，從而獲得穩(wěn)定的工作點(diǎn)。由此可知，只有

6、當(dāng)時(shí)，才能獲得恒定，故硅管應(yīng)用時(shí)， 。只有當(dāng)負(fù)反饋越強(qiáng)時(shí)，電路穩(wěn)定性越好，故要求，一般硅管?。?。 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流一般在0.82ma之間選取為宜，設(shè)計(jì)電路中取 ，設(shè)。因?yàn)椋?而 所以：因?yàn)椋?硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7v) 所以： 因?yàn)椋?所以：因?yàn)椋?而 取則： 取標(biāo)稱電阻8.2k因?yàn)椋?則：，考慮調(diào)整靜態(tài)電流的方便，用22k電位器與15k電阻串聯(lián)。諧振回路參數(shù)計(jì)算1）回路中的總電容c因?yàn)椋?則:2）回路電容c因有 所以取c為標(biāo)稱值30pf,與5-20pf微調(diào)電容并聯(lián)。3）求電感線圈n2與n1的匝數(shù)： 根據(jù)理論推導(dǎo)，當(dāng)線圈的尺寸及所選用的磁心確定后

7、，則其相應(yīng)的參數(shù)就可以認(rèn)為是一個(gè)確定值，可以把它看成是一個(gè)常數(shù)。此時(shí)線圈的電感量?jī)H和線圈匝數(shù)的平方成正比，即： 式中：k-系數(shù)，它與線圈的尺寸及磁性材料有關(guān)； n-線圈的匝數(shù)一般k值的大小是由試驗(yàn)確定的。當(dāng)要繞制的線圈電感量為某一值時(shí)，可先在骨架上(也可以直接在磁心上)纏繞10匝，然后用電感測(cè)量?jī)x測(cè)出其電感量，再用下面的公式求出系數(shù)k值： 式中： -為實(shí)驗(yàn)所繞匝數(shù)，由此根據(jù)和k值便可求出線圈應(yīng)繞的圈數(shù)，即：實(shí)驗(yàn)中，l采用帶螺紋磁芯、金屬屏蔽罩的10s型高頻電感繞制。在原線圈骨架上用0.08mm漆包線纏繞10匝后得到的電感為2uh。由此可確定要得到4 uh的電感，所需匝數(shù)為 匝 最后再按照接入系

8、數(shù)要求的比例，來(lái)繞變壓器的初級(jí)抽頭與次級(jí)線圈的匝數(shù)。因有，而匝。則： 匝 確定耦合電容與高頻濾波電容：耦合電容c1、c2的值，可在1000 pf0.01uf之間選擇 ，一般用瓷片電容。旁路電容ce 、c3、c4的取值一般為0.01-1f，濾波電感的取值一般為220-330uh。4.單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電路仿真實(shí)驗(yàn) 用ewb電子工作平臺(tái)軟件構(gòu)建1-1所示設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，仿真時(shí)可完成下列內(nèi)容： 測(cè)量并調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。仿真條件：晶體管用理想庫(kù)（defauit）中的（ideal）器件。電感線圈用固定電感l(wèi)1=2.8uh、l2=1.2uh，中間抽頭。其余元件參數(shù)參見圖1-1。ic=1.5ma?？?/p>

9、采用直接或間接方法。自建表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 諧振頻率的調(diào)測(cè)與電壓放大倍數(shù)的測(cè)量。仿真條件：輸入高頻信號(hào)頻率fo=10.7mhz,幅度（峰-峰值）50mv。阻尼電阻r=、反饋電阻re=1k、負(fù)載電阻rl=10k 研究阻尼電阻變化對(duì)放大器增益、帶寬、品質(zhì)因數(shù)的影響用頻率特性測(cè)試儀測(cè)試放大器的幅頻特性，并計(jì)算出增益、帶寬及品質(zhì)因數(shù)。測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7mhz,幅度（峰-峰值）50mv。反饋電阻re=1k、負(fù)載電阻rl=10k。阻尼電阻r=（開路） 阻尼電阻r=10k 阻尼電阻r=3k 阻尼電阻r=470 研究反饋電阻變化對(duì)放大器的影響測(cè)試條件：輸入高頻信號(hào)頻率=fo=10.7m

10、hz,幅度（峰-峰值）50mv。阻尼電阻r=10k、負(fù)載電阻rl=10k。反饋電阻r=1k 負(fù)載電阻r=2k 反饋電阻r=510二、lc三點(diǎn)式反饋振蕩器與晶體振蕩器設(shè)計(jì)與制作在電子線路中，除了要有對(duì)各種電信號(hào)進(jìn)行放大的電子線路外，還需要有能在沒有激勵(lì)信號(hào)的情況下產(chǎn)生周期信號(hào)的電子電路，這種在無(wú)需外加激勵(lì)信號(hào)的情況下，能將直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定波形、一定頻率和一定幅度的交變能量的電子電路稱為振蕩器。振蕩器的種類很多，根據(jù)工作原理可以分為反饋型振蕩器和負(fù)阻型振蕩器。根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)采用的器件可分為lc振蕩器、晶體振蕩器、變壓器耦合振蕩器等。振蕩器的功能是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于各類電子設(shè)備中。為此

11、,振蕩器是電子技術(shù)領(lǐng)域中最基本的電子線路,也是從事電子技術(shù)工作人員必須要熟練掌握的基本電路。1、電容三點(diǎn)式振蕩器原理工作原理分析反饋式正弦波振蕩器有rc、lc和晶體振蕩器三種形式，電路主要由放大網(wǎng)絡(luò)、選頻回路和反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分構(gòu)成。本實(shí)驗(yàn)中，我們研究的主要是lc三點(diǎn)式振蕩器。所謂三點(diǎn)式振蕩器，是晶體管的三個(gè)電極（b、e、c），分別與三個(gè)電抗性元件相連接，形成三個(gè)接點(diǎn)，故稱為三點(diǎn)式振蕩器，其基本電路如圖2-1所示：圖2-1 三點(diǎn)式振蕩器的基本電路根據(jù)相位平衡條件，圖2-1 (a)中構(gòu)成振蕩電路的三個(gè)電抗元件，x1、x2必須為同性質(zhì)的電抗，x3必須為異性質(zhì)的電抗，若x1和x2均為容抗，x3為感抗，

12、則為電容三點(diǎn)式振蕩電路（如圖2-1 (b)）；若x2和x1均為感抗，x3為容抗，則為電感三點(diǎn)式振蕩器（如圖2-1 (c)）。由此可見，為射同余異。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖2-2所示圖2-2共基電容三點(diǎn)式振蕩器由圖可見：與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件c1和c2；與基極和集電極連接的為異性質(zhì)的電抗元件l，根據(jù)前面所述的判別準(zhǔn)則，該電路滿足相位條件。 其工作過程是：振蕩器接通電源后，由于電路中的電流從無(wú)到有變化，將產(chǎn)生脈動(dòng)信號(hào)，因任一脈沖信號(hào)包含有許多不同頻率的諧波，因振蕩器電路中有一個(gè)lc諧振回路，具有選頻作用，當(dāng)lc諧振回路的固有頻率與某一諧波頻率相等時(shí)，電路產(chǎn)生諧振。雖

13、然脈動(dòng)的信號(hào)很微小，通過電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。當(dāng)增大到一定程度時(shí)，導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線性區(qū)域，產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡，即af=1，振蕩幅度就不再增大了。于是使振蕩器只有在某一頻率時(shí)才能滿足振蕩條件， 于是得到單一頻率的振蕩信號(hào)輸出。該振蕩器的振蕩頻率為：反饋系數(shù)f為： 若要它產(chǎn)生正弦波，必須滿足f= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一個(gè)實(shí)際的振蕩電路，在f確定之后，其振幅的增加主要是靠提高振蕩管的靜態(tài)電流值。但是如靜態(tài)電流取得太大，振蕩管工作范圍容易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗降低使振蕩波形失真，嚴(yán)重時(shí)，甚至使振蕩器停振。所以在實(shí)用中，靜態(tài)電流

14、值一般ico=0.5ma-4ma。共基電容三點(diǎn)式振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：1）振蕩波形好。2）電路的頻率穩(wěn)定度較高。工作頻率可以做得較高，可達(dá)到幾十mhz到幾百mhz的甚高頻波段范圍。 電路的缺點(diǎn)：振蕩回路工作頻率的改變，若用調(diào)c1或c2實(shí)現(xiàn)時(shí)，反饋系數(shù)也將改變。使振蕩器的頻率穩(wěn)定度不高。為克服共基電容三點(diǎn)式振蕩器的缺點(diǎn)，可對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)電路有兩種： 串聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(克拉潑電路)電路組成如圖2-3示：圖2-3克拉潑振蕩電路電路特點(diǎn)是在共基電容三點(diǎn)式振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容c3，串聯(lián)于電感l(wèi)支路。 功用主要是以增加回路總電容和減小管子與回路間的耦合來(lái)提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度

15、得以提高。 因?yàn)閏3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于c1或c2，所以電容串聯(lián)后的等效電容約為c3。電路的振蕩頻率為：與共基電容三點(diǎn)式振蕩器電路相比，在電感l(wèi)支路上串聯(lián)一個(gè)電容。但它有以下特點(diǎn)：1、振蕩頻率改變可不影響反饋系數(shù)。2、振蕩幅度比較穩(wěn)定；但c3不能太小，否則導(dǎo)致停振，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達(dá)1.2-1.4； 為此，克拉潑振蕩器適合與作固定頻率的振蕩器 。 并聯(lián)型改進(jìn)電容三端式振蕩器(西勒電路)電路組成如圖2-4示：圖2-4西勒振蕩電路電路特點(diǎn)是在克拉潑振蕩器的基礎(chǔ)上，用一電容c4，并聯(lián)于電感l(wèi)兩端。功用是保持了晶體管與振蕩回路弱藕合，振蕩頻率的穩(wěn)定度高，調(diào)整范圍大。電路的振蕩頻率為： 特點(diǎn)：1.

16、振蕩幅度比較穩(wěn)定； 2.振蕩頻率可以比較高，如可達(dá)千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達(dá)1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信機(jī)，電視接收機(jī)中用的比較多。 頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要技術(shù)指標(biāo)，它表示在一定的時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度，振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度，從根本上來(lái)說就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度，振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)

17、性除了采用穩(wěn)定性好和高q的回路電容和電感外，還可以采用與正溫度系數(shù)電感作相反變化的具有負(fù)溫度系數(shù)的電容，以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量lq很大，cq很小，rq也不大，因此晶體q值可達(dá)到百萬(wàn)數(shù)量級(jí)，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比lc振蕩器高很多。2、主要設(shè)計(jì)技術(shù)性能指標(biāo)振蕩頻率 頻率穩(wěn)定度 輸出幅度 采用西勒振蕩電路，為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，采用了射隨器作為隔離級(jí)。3.基本設(shè)計(jì)條件電源供電為12v，振蕩管bg1為9018（其主要參數(shù),取=100，ft1100mhz）。隔離級(jí)射隨器晶體管bg2也為9018，lc振蕩器工作頻率為6

18、mhz，晶體為6 mhz。4.電路結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和條件可采用如圖2-5所示的電路結(jié)構(gòu)。圖2-5 lc與晶體振蕩器電原理圖5. 靜態(tài)工作電流的確定合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)振蕩器的起振，工作的穩(wěn)定性，波形質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)的地方。根據(jù)上述原則，一般小功率振蕩器集電極電流icq大約在0.8-4ma之間選取，故本實(shí)驗(yàn)電路中： 選icq=2ma vceq=6v =100 則有為提高電路的穩(wěn)定性re值適當(dāng)增大，取re=1k則rc2k 因：ueq=icqre 則： ueq =2ma1k=2v 因： ibq=icq/ 則： ibq =2m

19、a/100=0.02ma 一般取流過rb2的電流為5-10ibq , 若取10ibq 因： 則： 取標(biāo)稱電阻12k。因： ： 為調(diào)整振蕩管靜態(tài)集電極電流的方便，rb1由27k電阻與27k電位器串聯(lián)構(gòu)成。6.確定主振回路元器件回路中的各種電抗元件都可歸結(jié)為總電容c和總電感l(wèi)兩部分。確定這些元件參量的方法，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先選定一種，而后按振蕩器工作頻率再計(jì)算出另一種電抗元件量。從原理來(lái)講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，以保證回路電容cp遠(yuǎn)大于總的不穩(wěn)定電容cd原則，先選定cp為宜。若從頻率穩(wěn)定性角度出發(fā)，回路電容應(yīng)取大一些，這有利于減小并聯(lián)在回路上的晶體管的極間電容等變化的影響。

20、但c不能過大，c過大，l就小，q值就會(huì)降低，使振蕩幅度減小，為了解決頻穩(wěn)與幅度的矛盾，通常采用部分接入。反饋系數(shù)f=c1/c2，不能過大或過小，適宜1/81/2。因振蕩器的工作頻率為： 當(dāng)lc振蕩時(shí)，f0=6mhz l10h 本電路中，則回路的諧振頻率fo主要由c3、c4決定，即有 。取c3 =120pf，c4=51pf（用33pf與5-20pf的可調(diào)電容并聯(lián)），因要遵循c1，c2c3,c4，c1/c2=1/81/2的條件，故取c1=200pf，則c2=510pf。對(duì)于晶體振蕩，只需和晶體并聯(lián)一可調(diào)電容進(jìn)行微調(diào)即可。為了盡可能地減小負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響，振蕩信號(hào)應(yīng)盡可能從電路的低阻抗端輸出。例

21、如發(fā)射極接地的振蕩電路，輸出宜取自基極；如為基級(jí)接地，則應(yīng)從發(fā)射極輸出。綜合上述計(jì)算結(jié)果。得實(shí)際電路如圖2-5所示。6、性能測(cè)試調(diào)整rw1，使。 fovop-pvceic測(cè)量值ic計(jì)算值6mhz/8mhz105v0.682.04ma2ma三、高頻諧振功率放大器電路設(shè)計(jì)與制作1.設(shè)計(jì)要求電路的主要技術(shù)指標(biāo)：輸出功率po125mw，工作中心頻率fo=6mhz，65%， 已知：電源供電為12v，負(fù)載電阻,rl=51，晶體管用3da1，其主要參數(shù)：pcm=1w,icm=750ma,vces=1.5v,ft=70mhz,hfe10，功率增益ap13db（20倍）。（1）確定功放的工作狀態(tài) 對(duì)高頻功率放大

22、器的基本要求是,盡可能輸出大功率、高效率，為兼顧兩者，通常選丙類且要求在臨界工作狀態(tài)，其電流流通角在600900范圍。現(xiàn)設(shè)=700。查表3-1得：集電極電流余弦脈沖直流ico分解系數(shù)，集電極電流余弦脈沖基波icm1分解系數(shù)，。設(shè)功放的輸出功率為0.5w。功率放大器集電極的等效電阻為：集電極基波電流振幅為：集電極電流脈沖的最大振幅為： 集電極電流脈沖的直流分量為：電源提供的直流功率為：集電極的耗散功率為：集電極的效率為： (滿足設(shè)計(jì)要求)已知： 即則：輸入功率：基極余弦脈沖電流的最大值（設(shè)3da1的=10） 基極基波電流的振幅為：得基極輸入的電壓振幅為：（2）基極偏置電路計(jì)算因 則有 ：因 則有

23、 ：取高頻旁路電容（3）計(jì)算諧振回路與耦合線圈的參數(shù) 輸出采用l型匹配網(wǎng)路， 則匹配網(wǎng)路的電感l(wèi)為，電容c為。（4）電源去耦濾波元件選擇 高頻電路的電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò)通常采用型lc低通濾波器，濾波電感0可按經(jīng)驗(yàn)取50100h，濾波電感一般取0.01f。綜合上述設(shè)計(jì)，得參考電路如圖3-10所示。四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設(shè)計(jì)頻率調(diào)制是無(wú)線電通信的重要調(diào)制方式，因具有抗干擾能力強(qiáng)，可充分利用發(fā)射機(jī)發(fā)送最大的功率。調(diào)頻與解調(diào)電路簡(jiǎn)單，信號(hào)傳輸質(zhì)量高的特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用在調(diào)頻廣播、電視伴音、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播電視和模擬微波中繼通信等方面。但因其頻帶較寬，常用于超短波及頻率較高的波段。從調(diào)頻信號(hào)中解調(diào)出

24、調(diào)制信號(hào)的電路稱為頻率檢波器或鑒頻器。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器、振幅鑒頻器、正交鑒頻器、鎖相環(huán)鑒頻器等。本實(shí)驗(yàn)主要討論的是相位鑒頻器中的乘積型鑒頻器。1、變?nèi)荻O管調(diào)頻基本原理所謂調(diào)頻，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波（高頻振蕩）的瞬時(shí)頻率，使其按調(diào)制信息的規(guī)律變化。調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一是間接調(diào)頻，即先對(duì)調(diào)制信號(hào)積分再用載波調(diào)相，其特點(diǎn)是調(diào)制與振蕩分離，故頻率穩(wěn)定性高，但頻偏小，電路較復(fù)雜。二是直接調(diào)頻，即用調(diào)制電壓去控制振蕩器中l(wèi)c回路的參數(shù)，使其振蕩頻率隨調(diào)制電壓而變化。其特點(diǎn)是振蕩、調(diào)制合二為一，同時(shí)進(jìn)行。故頻率穩(wěn)定性差，但頻偏大，電路簡(jiǎn)單。常用的直接調(diào)頻電路有變?nèi)荻O管

25、直接調(diào)頻和電抗管調(diào)頻。由于變?nèi)荻O管調(diào)頻工作頻率范圍寬，固有損耗小，使用方便，電路簡(jiǎn)單，故本實(shí)驗(yàn)采用變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。變?nèi)荻O管構(gòu)成的調(diào)頻電路如圖4-1所示。 圖4-1變?nèi)荻O管調(diào)頻器原理圖由圖可見，變?nèi)荻O管的結(jié)電容通過耦合電容并接在回路的兩端，形成振蕩回路總電容的一部分。振蕩回路的總電容，振蕩頻率為： 由于變?nèi)荻O管是利用pn結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化。調(diào)制時(shí)將直流反偏電壓和調(diào)制信號(hào)同時(shí)加入，其結(jié)電容在直流反偏壓所設(shè)定的電容基礎(chǔ)上隨調(diào)制信號(hào)電壓的幅度變化而變化，因?yàn)樽內(nèi)莨艿慕Y(jié)電容是振蕩回路電容的一部分，

26、所以振蕩器的頻率必然隨調(diào)制信號(hào)幅度而變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏與回路的中心頻率成正比，與結(jié)電容變化的最大值成正比，與回路的總電容成反比。為了減小高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管的作用，減小中心頻率的漂移，常將耦合電容的容量選得較?。ㄅc同數(shù)量級(jí)），這時(shí)變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，這時(shí)回路的總電容為: 回路總電容的變化量為： 頻偏: 式中，稱為接入系數(shù)。2、調(diào)頻信號(hào)解調(diào)基本原理調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)是從調(diào)頻波中恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)的過程，完成調(diào)頻波解調(diào)過程的電路稱為頻率檢波器。將調(diào)頻波進(jìn)行特定的波形變換，根據(jù)波形變換特點(diǎn)的不同，可歸納以下幾種實(shí)現(xiàn)方法： 第一種方法，將調(diào)頻波通過頻率幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻調(diào)幅波，再

27、通過包絡(luò)檢波器檢測(cè)出反映幅度變化的解調(diào)電壓。這種鑒頻器稱為斜率鑒頻器，或稱振幅鑒頻器，其原理電路框圖如4-2所示 。圖4-2振幅鑒頻器電路框圖第二種方法，將調(diào)頻波通過頻率相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成調(diào)頻調(diào)相波，再通過鑒相器檢測(cè)出反映相位變化的解調(diào)電壓。把這種鑒頻器稱為相位鑒頻器，其原理電路框圖如4-3所示。 圖4-3相位振幅鑒頻器電路框圖第三種方法，是隨著近年來(lái)集成電路的廣泛應(yīng)用，在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入fm信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與fm信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與輸入的fm信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器濾波后，便可還原出原調(diào)制信號(hào)，其原理電路框圖如

28、4-4所示。圖4-4移相乘積鑒頻器電路框圖2、變?nèi)荻O管電路及說明 實(shí)驗(yàn)電路的主要主要技術(shù)指標(biāo)：主振頻率f0=6mhz，頻率穩(wěn)定度f(wàn)o/fo5x10-4小時(shí)，最大頻偏fm25khz，振蕩器輸出電壓vo0.8v.已知條件：vcc=12v，高頻三極管用9018，=60。變?nèi)荻O管用2cc1c(， 調(diào)制信號(hào)頻率為1-3khz.。 電路形式確定依據(jù)性能指標(biāo)要求，對(duì)頻率穩(wěn)定度f(wàn)o/fo要求較高，故選用電容三點(diǎn)改進(jìn)西勒振蕩器，如圖4-5所示。圖4-5變?nèi)荻O管調(diào)頻器電路電原理圖 圖中，晶體管bg1接成共基組態(tài)西勒振蕩器，cb為基極電容。振蕩電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由rb1、rw1、rb2決定。變?nèi)荻O管的直流偏置

29、電路由r1與rw2構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適，就可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。zl為扼流電感，r2為限流電阻，調(diào)制電壓經(jīng)c10耦合電容加到變?nèi)荻O管。cc為振蕩回路與變頻回路的耦合電容，采用部分接入。調(diào)制信號(hào)經(jīng)bg2射隨放大后經(jīng)輸出耦合電容c9輸出。跳線開關(guān)k4-5-1控制變?nèi)莨軘嚅_與接入，撥碼開關(guān)k4-5-2改變接入系數(shù)。 振蕩電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置一般小功率自動(dòng)穩(wěn)幅lc振蕩器的靜態(tài)工作電流icq為1-4ma。icq偏大，振蕩幅度雖增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差，故一般選icq為2ma。為了獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍，一般取vceq為電源電壓的一半，故取vceq=6v。因有：icq=（vcc-vceq）/(re

30、+rc)則： re+rc =（vcc-vceq）/ icq =（12-6）/ 2=3k為提高電路的工作穩(wěn)定性，re可適當(dāng)取大一些，但應(yīng)小于rc，故取： re=1k 則rc=2k因有：rb2=vbq/i1 i1=(5-10)ibq ibq= icq/ vbq=veq+0.7v veq=icqre則：veq=2*1=2v vbq=2+0.7=2.7v ibq=2/60=0.033 取i1=10ibq =0.33 rb2=vbq/i1=2.7/0.33=8.18k 取標(biāo)稱電阻 8.2k。因有：rb1=（vcc-vbq）/vbqrb2則：rb1=（12-2.7）/2.78.2=28.24k 為調(diào)整靜態(tài)

31、電流方便，用一5.1k電阻與50k電位器串聯(lián)。 計(jì)算主振回路元件參數(shù) 在電容三點(diǎn)式西勒振蕩器中，由l、c1、c2 、c3與cj組成并聯(lián)諧振回路。其中c2兩端的電壓構(gòu)成振蕩反饋電壓，其大小由反饋系數(shù)f=c1/c2選定，比值一般應(yīng)滿足1/21/8。為了減小晶體管極間電容對(duì)回路振蕩頻率的影響，c1與c2的取值應(yīng)較大，即c3c1、c3c2，但c1、c2不能過大，若過大則l變小，q值將降低，振蕩幅度也會(huì)變小，穩(wěn)定性也變差。則回路的諧振頻率fo主要有c3 cj決定，即：若取l=10uh，則電容c3=68pf。實(shí)際電路應(yīng)用時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整l的匝數(shù)與c3的大小。c1與c2的取值，應(yīng)遵循f=c1/c2=1/81/

32、2的條件，則取c1=200pf，則c2=680pf。 電路中的基極耦合電容cb，是提供等效交流通路，一般取值為0.01uf。 變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點(diǎn)vd的設(shè)置 關(guān)于變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點(diǎn)vd即直流反偏工作點(diǎn)電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的cj曲線決定。對(duì)不同的值，其曲線的斜率（跨導(dǎo)）kc=cj /各不相同。較小時(shí)，kc較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線性失真嚴(yán)重，故調(diào)制電壓不宜過大。反之，較大時(shí)，kc較小，達(dá)不到所需頻偏的要求，所以vq一般先選在cj曲線線性較好，且kc較大區(qū)段的中間位置，一般取手冊(cè)上給的反偏數(shù)值。故本例取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓vq=4v，由特性曲線可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容cq=75pf。 計(jì)算

33、調(diào)頻電路元件參數(shù)變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏置電壓vq由電阻r1與rw2 分壓決定，即：vq=r1/（rw2）vcc電路中，r1用1.5k電阻, rw2用50k電位器，以便調(diào)整靜態(tài)偏壓vq。隔離電阻r應(yīng)遠(yuǎn)大于r1、r2，故取r=150k。為了減小振蕩回路輸出的高頻電壓對(duì)變?nèi)莨艿淖饔?，減小中心頻率的漂移，常將耦合電容cc的容量選得較?。ㄅccj同數(shù)量級(jí)），形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。一般p1，可以先取p=0.2，然后在實(shí)驗(yàn)中調(diào)試。由cj-v曲線得到vq=4v時(shí)，對(duì)應(yīng)cq=75pf則：cc=pcq/1-p=18.8pf。 取標(biāo)稱值cc=20pf。低頻調(diào)制信號(hào)v的耦合支路電容c4及電感zl應(yīng)對(duì)提供通路，一

34、般的頻率為幾十hz至幾千hz，故取c10=4.7uf，zl=220uh。高頻旁路電容c11應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)v呈現(xiàn)高阻，故取c11=1500pf。.綜合以上設(shè)計(jì)與計(jì)算，得變?nèi)荻O管調(diào)頻電路如圖4-5所示。五 乘積型相位鑒頻設(shè)計(jì)與仿真1.乘積型相位鑒頻器原理說明利用模擬乘法器的相乘原理可實(shí)現(xiàn)乘積型相位檢波，其基本原理是：在乘法器的一個(gè)輸入端輸入調(diào)頻波，設(shè)其表達(dá)式為 ： 式中，調(diào)頻系數(shù)，或，其中為調(diào)制信號(hào)的頻偏。另一輸入端輸入經(jīng)線性移相網(wǎng)絡(luò)移相后的調(diào)頻調(diào)相波，設(shè)其表達(dá)式為： 式中，移相網(wǎng)絡(luò)的相頻特性。這時(shí)乘法器的輸出為 式中，第一項(xiàng)為高頻分量，可以被低通濾波器濾掉。第二項(xiàng)是所需要的頻率分量，只要線性移相

35、網(wǎng)絡(luò)的相頻特性在調(diào)頻波的頻率變化范圍內(nèi)是線性的，當(dāng)，。因此鑒頻器的輸出電壓的變化規(guī)律與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化規(guī)律相同，從而實(shí)現(xiàn)了相位鑒頻。2.乘積型相位鑒頻器實(shí)驗(yàn)電路說明用mc1496構(gòu)成的乘積型相位鑒頻器電路如圖4-12所示。圖4-12 mc1496構(gòu)成的相位鑒頻器其中與并聯(lián)諧振回路共同組成線性移相網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率的變化轉(zhuǎn)變成瞬時(shí)相位的變化。分析表明，該網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)的相頻特性的表達(dá)式為： 當(dāng)時(shí)，上式近似表示為：或 式中回路的諧振頻率，與調(diào)頻波的中心頻率相等。 回路品質(zhì)因數(shù)。瞬時(shí)頻率偏移。 相移與頻偏的特性曲線如圖4-13所示。 圖4-13 移相網(wǎng)絡(luò)的相頻待性由圖可見：在即的范圍內(nèi)，相

36、位與頻偏呈線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)線性移相mc1496的作用是將調(diào)頻波與調(diào)頻調(diào)相波相乘，其輸出端接集成運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器，將雙端輸出變成單端輸出，再經(jīng)r0c0濾波網(wǎng)絡(luò)輸出?？梢姡涸诩吹姆秶鷥?nèi)，相位與頻偏呈線性關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)線性移相。3.mc1496鑒頻電路的鑒頻實(shí)驗(yàn)對(duì)于圖4-13所示的鑒頻電路的鑒頻操作過程如下：首先測(cè)量鑒頻器的靜態(tài)工作點(diǎn)（使電路工作在平衡狀態(tài)），再調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振（諧振頻率mhz）。再?gòu)亩溯斎?，的載波（不接相移網(wǎng)絡(luò)，），調(diào)節(jié)平衡電位器rp 使載波抑制最佳。然后接入移相網(wǎng)絡(luò)，輸入調(diào)頻波，其中心頻率，調(diào)制信號(hào)的頻率，最大頻偏，調(diào)節(jié)諧振回路使輸出端獲得的低頻調(diào)制信號(hào)的波形失真最小，幅度最大。4.鑒頻特性曲線（s曲線）的測(cè)量方法測(cè)量鑒頻特性曲線的常用方法有逐點(diǎn)描跡法和掃頻測(cè)量法逐點(diǎn)描跡法的操作是：用高頻信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源加到鑒頻器的輸入端，先調(diào)節(jié)中心頻率，輸出幅度。鑒頻器的輸出端接數(shù)字萬(wàn)用表（置于“直流電壓”檔）測(cè)量輸出電壓值。（調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振）。再改變高頻信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率（維持幅度不變），記下對(duì)應(yīng)的輸出電壓值，并填入表4-5；最后根據(jù)表中測(cè)量值描繪s曲線。掃頻測(cè)量法的操作是：將掃頻儀（如型）的輸