現(xiàn)代通信電子線路設計課程設計現(xiàn)代通信電子線路設計

1、學 號： 課 程 設 計題 目現(xiàn)代通信電子線路設計學 院專 業(yè)通信工程班 級通信姓 名指導教師年月日課程設計任務書學生姓名 專業(yè)班級： 通信 指導教師： 工作單位： 信息工程學院 題 目: 現(xiàn)代通信電子線路設計初始條件：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.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:完成電路設計和實物制作：lc三點式反饋振蕩器與晶體振蕩器設計與制作高頻小信號調(diào)諧放大器的電路設計與仿真時間安排：1、理論講解，老師布置課程設計題目，學生根據(jù)選題開始查找資料；2、課程設計時間為1周。（1）確定

2、技術方案、電路，并進行分析計算， 時間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設計與分析，時間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫出課程設計報告，時間2天。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）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，隨著電子技術的迅速發(fā)展，電子線路已廣泛應用于國民經(jīng)濟，軍事和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領域?，F(xiàn)代通信電子線路主要是研究高頻小信號放大器和高頻功率放大器，高頻振蕩器，調(diào)制器，解調(diào)器，混頻器與負反饋控制電路等各種電路的工作原理。對常用電路進行工程計算，仿真，調(diào)整和測試，學習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，電路比較復雜，在理論分析時候需要進

3、行一定的歸納和抽象。所以這次課程設計的主要目的在于解決通信電子線路的一些實際問題，通過實踐環(huán)節(jié)進行學習和加深理解。另外，實踐經(jīng)驗的積累還可以幫助開闊思路，提高創(chuàng)新能力。目 錄一、高頻小信號調(diào)諧放大器的電路設計與仿真31.主要技術指標：32.給定條件43.設計過程44.單調(diào)諧高頻小信號放大器電路仿真實驗6二、lc三點式反饋振蕩器與晶體振蕩器設計與制作71、電容三點式振蕩器原理工作原理分析82、主要設計技術性能指標103.基本設計條件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、性能測試13三、高頻諧振功率放大器電路設計與制作13四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設計1

4、6五 乘積型相位鑒頻設計與仿真201.乘積型相位鑒頻器原理說明202.乘積型相位鑒頻器實驗電路說明213.mc1496鑒頻電路的鑒頻實驗224.鑒頻特性曲線（s曲線）的測量方法22實驗總結(jié)24儀器儀表清單25參考文獻26一、高頻小信號調(diào)諧放大器的電路設計與仿真1.主要技術指標：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。查手冊可知，9018在、時，,，。負載電阻。電源供電。 3.設計過程高頻小信號放大器一般用于放大微弱的高頻信號,此類放大器應具備如下基本特性

5、:只允許所需的信號通過,即應具有較高的選擇性。放大器的增益要足夠大。放大器工作狀態(tài)應穩(wěn)定且產(chǎn)生的噪聲要小。放大器應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,但在初級設計時,大致以此特性作考慮即可. 基本步驟是: 選定電路形式依設計技術指標要求，考慮高頻放大器應具有的基本特性,可采用共射晶體管單調(diào)諧回路諧振放大器，設計參考電路見圖1-1所示。 圖1-1 單調(diào)諧高頻小信號放大器電原理圖圖中放大管選用9018，該電路靜態(tài)工作點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：當溫度變化，抑制了變化，從而獲得穩(wěn)定的工作點。由此可知，只有

6、當時，才能獲得恒定，故硅管應用時， 。只有當負反饋越強時，電路穩(wěn)定性越好，故要求，一般硅管?。骸?設置靜態(tài)工作點由于放大器是工作在小信號放大狀態(tài)，放大器工作電流一般在0.82ma之間選取為宜，設計電路中取 ，設。因為： 而 所以：因為：(硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7v) 所以： 因為： 所以：因為： 而 取則： 取標稱電阻8.2k因為： 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)計算1）回路中的總電容c因為： 則:2）回路電容c因有 所以取c為標稱值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，當線圈的尺寸及所選用的磁心確定后

7、，則其相應的參數(shù)就可以認為是一個確定值，可以把它看成是一個常數(shù)。此時線圈的電感量僅和線圈匝數(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；    n-線圈的匝數(shù)一般k值的大小是由試驗確定的。當要繞制的線圈電感量為某一值時，可先在骨架上(也可以直接在磁心上)纏繞10匝，然后用電感測量儀測出其電感量，再用下面的公式求出系數(shù)k值： 式中： -為實驗所繞匝數(shù)，由此根據(jù)和k值便可求出線圈應繞的圈數(shù)，即：實驗中，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

8、感，所需匝數(shù)為 匝 最后再按照接入系數(shù)要求的比例，來繞變壓器的初級抽頭與次級線圈的匝數(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)諧高頻小信號放大器電路仿真實驗 用ewb電子工作平臺軟件構(gòu)建1-1所示設計實驗電路，仿真時可完成下列內(nèi)容： 測量并調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點。仿真條件：晶體管用理想庫（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

9、數(shù)參見圖1-1。ic=1.5ma?？刹捎弥苯踊蜷g接方法。自建表格記錄實驗數(shù)據(jù)。 諧振頻率的調(diào)測與電壓放大倍數(shù)的測量。仿真條件：輸入高頻信號頻率fo=10.7mhz,幅度（峰-峰值）50mv。阻尼電阻r=、反饋電阻re=1k、負載電阻rl=10k 研究阻尼電阻變化對放大器增益、帶寬、品質(zhì)因數(shù)的影響用頻率特性測試儀測試放大器的幅頻特性，并計算出增益、帶寬及品質(zhì)因數(shù)。測試條件：輸入高頻信號頻率=fo=10.7mhz,幅度（峰-峰值）50mv。反饋電阻re=1k、負載電阻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放大器的影響測試條件

10、：輸入高頻信號頻率=fo=10.7mhz,幅度（峰-峰值）50mv。阻尼電阻r=10k、負載電阻rl=10k。反饋電阻r=1k 負載電阻r=2k 反饋電阻r=510二、lc三點式反饋振蕩器與晶體振蕩器設計與制作在電子線路中，除了要有對各種電信號進行放大的電子線路外，還需要有能在沒有激勵信號的情況下產(chǎn)生周期信號的電子電路，這種在無需外加激勵信號的情況下，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阻型振蕩器。根據(jù)選頻網(wǎng)絡采用的器件可分為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)生標準的信

11、號源，廣泛應用于各類電子設備中。為此,振蕩器是電子技術領域中最基本的電子線路,也是從事電子技術工作人員必須要熟練掌握的基本電路。1、電容三點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、選頻回路和反饋網(wǎng)絡三個部分構(gòu)成。本實驗中，我們研究的主要是lc三點式振蕩器。所謂三點式振蕩器，是晶體管的三個電極（b、e、c），分別與三個電抗性元件相連接，形成三個接點，故稱為三點式振蕩器，其基本電路如圖2-1所示：圖2-1 三點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

12、，若x1和x2均為容抗，x3為感抗，則為電容三點式振蕩電路（如圖2-1 (b)）；若x2和x1均為感抗，x3為容抗，則為電感三點式振蕩器（如圖2-1 (c)）。由此可見，為射同余異。共基電容三點式振蕩器的基本電路如圖2-2所示圖2-2共基電容三點式振蕩器由圖可見：與發(fā)射極連接的兩個電抗元件為同性質(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到有變化，將產(chǎn)生脈動信號，因任一脈沖信號包含有許多不同頻率的諧波，因振蕩器電路中有一個lc諧振回路，具有選頻作用，當lc諧振回路的固有頻率與

13、某一諧波頻率相等時，電路產(chǎn)生諧振。雖然脈動的信號很微小，通過電路放大及正反饋使振蕩幅度不斷增大。當增大到一定程度時，導致晶體管進入非線性區(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才能滿足振蕩條件， 于是得到單一頻率的振蕩信號輸出。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。一個實際的振蕩電路，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入飽和區(qū)，輸出阻抗降低使振蕩波形失真，嚴重時，甚至

14、使振蕩器停振。所以在實用中，靜態(tài)電流值一般ico=0.5ma-4ma。共基電容三點式振蕩器的優(yōu)點是：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，可達到幾十mhz到幾百mhz的甚高頻波段范圍。 電路的缺點：振蕩回路工作頻率的改變，若用調(diào)c1或c2實現(xiàn)時，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式振蕩器的缺點，可對其進行改進，改進電路有兩種： 串聯(lián)型改進電容三端式振蕩器(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是在共基電容三點式振蕩器的基礎上，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提高

15、振蕩回路的標準性。使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。 因為c3遠遠小于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：與共基電容三點式振蕩器電路相比，在電感l(wèi)支路上串聯(lián)一個電容。但它有以下特點：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，否則導致停振，所以克拉潑振蕩器頻率覆蓋率較小，僅達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是在克拉潑振蕩器的基礎上，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

16、圍大。電路的振蕩頻率為： 特點：1.振蕩幅度比較穩(wěn)定； 2.振蕩頻率可以比較高，如可達千兆赫；頻率覆蓋率比較大，可達1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信機，電視接收機中用的比較多。 頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項十分重要技術指標，它表示在一定的時間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，振蕩頻率的相對變化量越小，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，從根本上來說就是力求減小振蕩頻率受溫度、負載、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保持頻率不變的能力，這就是所謂的提

17、高振蕩回路的標準性。提高振蕩回路標準性除了采用穩(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溫度系數(shù)的電容，以實現(xiàn)溫度補償作用。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學特性，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值可達到百萬數(shù)量級，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比lc振蕩器高很多。2、主要設計技術性能指標振蕩頻率 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載對振蕩電路的影響，采用了射隨器作為隔離級。3.基本設計條件電源供電為12v，振蕩管bg1為9018（其主要參數(shù),取=100，ft>1100mhz）。隔離級射隨器晶體

18、管bg2也為9018，lc振蕩器工作頻率為6mhz，晶體為6 mhz。4.電路結(jié)構(gòu)根據(jù)設計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，對振蕩器的起振，工作的穩(wěn)定性，波形質(zhì)量的好壞有著密切的關系。般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點應選在遠離飽和區(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，故本實驗電路中： 選icq=2ma vceq=6v =100 則有為提高電路的穩(wěn)定性re值適當增大，取re=1k則rc2k 因：ueq=icq·re 則： ueq =2ma

19、×1k=2v 因： ibq=icq/ 則： ibq =2ma/100=0.02ma 一般取流過rb2的電流為5-10ibq , 若取10ibq 因： 則： 取標稱電阻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)驗先選定一種，而后按振蕩器工作頻率再計算出另一種電抗元件量。從原理來講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標準性的觀點出發(fā)，以保證回路電容cp遠大于總的不穩(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

20、應取大一些，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。但c不能過大，c過大，l就小，q值就會降低，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lc振蕩時，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，c2>>c3,c4，c1/c2=1/81/2的條件，故取c1=200pf，則c2=510pf。對于晶體振蕩，只需和晶體并聯(lián)一可調(diào)電容進行微調(diào)

21、即可。為了盡可能地減小負載對振蕩電路的影響，振蕩信號應盡可能從電路的低阻抗端輸出。例如發(fā)射極接地的振蕩電路，輸出宜取自基極；如為基級接地，則應從發(fā)射極輸出。綜合上述計算結(jié)果。得實際電路如圖2-5所示。6、性能測試調(diào)整rw1，使。 fovop-pvceic測量值ic計算值6mhz/8mhz105v0.682.04ma2ma三、高頻諧振功率放大器電路設計與制作1.設計要求電路的主要技術指標：輸出功率po125mw，工作中心頻率fo=6mhz，>65%， 已知：電源供電為12v，負載電阻,rl=51，晶體管用3da1，其主要參數(shù)：pcm=1w,icm=750ma,vces=1.5v,ft=70

22、mhz,hfe10，功率增益ap13db（20倍）。（1）確定功放的工作狀態(tài) 對高頻功率放大器的基本要求是,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=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： (滿足設計要求)已知： 即則：輸入功率：基極余弦脈沖電流的最大值（設3da1的=10

23、） 基極基波電流的振幅為：得基極輸入的電壓振幅為：（2）基極偏置電路計算因 則有 ：因 則有 ：取高頻旁路電容（3）計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)絡通常采用型lc低通濾波器，濾波電感0可按經(jīng)驗取50100h，濾波電感一般取0.01f。綜合上述設計，得參考電路如圖3-10所示。四、變?nèi)荻O管調(diào)頻與鑒頻器電路設計頻率調(diào)制是無線電通信的重要調(diào)制方式，因具有抗干擾能力強，可充分利用發(fā)射機發(fā)送最大的功率。調(diào)頻與解調(diào)電路簡單，信號傳輸質(zhì)量高的特點，故廣泛應用在調(diào)頻

24、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)頻信號中解調(diào)出調(diào)制信號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。本實驗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)制信號去控制載波（高頻振蕩）的瞬時頻率，使其按調(diào)制信息的規(guī)律變化。調(diào)頻信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一是間接調(diào)頻，即先對調(diào)制信號積分再用載波調(diào)相，其特點是調(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

25、蕩頻率隨調(diào)制電壓而變化。其特點是振蕩、調(diào)制合二為一，同時進行。故頻率穩(wěn)定性差，但頻偏大，電路簡單。常用的直接調(diào)頻電路有變?nèi)荻O管直接調(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，電路簡單，故本實驗采用變?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（勢壘電容），而且這個結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化。調(diào)制時將直流反偏電壓和調(diào)

26、制信號同時加入，其結(jié)電容在直流反偏壓所設定的電容基礎上隨調(diào)制信號電壓的幅度變化而變化，因為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容是振蕩回路電容的一部分，所以振蕩器的頻率必然隨調(diào)制信號幅度而變化，從而實現(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小（與同數(shù)量級），這時變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路，這時回路的總電容為: 回路總電容的變化量為： 頻偏: 式中，稱為接入系數(shù)。2、調(diào)頻信號解調(diào)基本原理調(diào)頻信號的解調(diào)是從調(diào)頻波中恢復出原調(diào)制信號的過程，完成調(diào)頻波解調(diào)過程的電路稱為頻率檢波器。將調(diào)頻波進行特定

27、的波形變換，根據(jù)波形變換特點的不同，可歸納以下幾種實現(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，變換成調(diào)頻調(diào)幅波，再通過包絡檢波器檢測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，變換成調(diào)頻調(diào)相波，再通過鑒相器檢測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，是隨著近年來集成電路的廣泛應用，在集成電路調(diào)頻機中較多采用的移相乘積鑒頻器。它是將輸入fm信號經(jīng)移相網(wǎng)絡后生成與fm信號電壓

28、正交的參考信號電壓，它與輸入的fm信號電壓同時加入相乘器，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，其原理電路框圖如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 實驗電路的主要主要技術指標：主振頻率f0=6mhz，頻率穩(wěn)定度fo/fo5x10-4小時，最大頻偏fm±25khz，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)制信號頻率為1-3khz.。 電路形式確定依據(jù)性能指標要求，對頻率穩(wěn)定度fo/fo要求較高，故選用電容三點改進西勒振蕩器，如圖4-5所示。圖4-5變?nèi)荻O管調(diào)頻器電

29、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)工作點由rb1、rw1、rb2決定。變?nèi)荻O管的直流偏置電路由r1與rw2構(gòu)成。只要靜態(tài)偏置調(diào)整合適，就可實現(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)制信號經(jīng)bg2射隨放大后經(jīng)輸出耦合電容c9輸出。跳線開關k4-5-1控制變?nèi)莨軘嚅_與接入，撥碼開關k4-5-2改變接入系數(shù)。 振蕩電路靜態(tài)工作點設置一般小功率自動穩(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

30、一般選icq為2ma。為了獲得較大的動態(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+rc)則： re+rc =（vcc-vceq）/ icq =（12-6）/ 2=3k為提高電路的工作穩(wěn)定性，re可適當取大一些，但應小于rc，故?。?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=8.18

31、k 取標稱電阻 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)電流方便，用一5.1k電阻與50k電位器串聯(lián)。 計算主振回路元件參數(shù) 在電容三點式西勒振蕩器中，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，比值一般應滿足1/21/8。為了減小晶體管極間電容對回路振蕩頻率的影響，c1與c2的取值應較大，即c3<<c1、c3<<c2，但c1、c2不能過大，若過大則l變小，q值將降低，振蕩幅度也會變小，穩(wěn)定性也變差。則回路的諧振

32、頻率fo主要有c3 cj決定，即：若取l=10uh，則電容c3=68pf。實際電路應用時，可適當調(diào)整l的匝數(shù)與c3的大小。c1與c2的取值，應遵循f=c1/c2=1/81/2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vd的設置 關于變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點vd即直流反偏工作點電壓的選取，可由變?nèi)荻O管的cj曲線決定。對不同的值，其曲線的斜率（跨導）kc=cj /各不相同。較小時，kc較大，產(chǎn)生得頻偏也大，但非線性失真嚴重，故調(diào)制電壓不宜過大。反之，較大時，kc較小，達不到所需頻偏的要求，所以v

33、q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。 計算調(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應遠大于r1、r2，故取r=150k。為了減小振蕩回路輸出的高頻電壓對變?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），形成部分接入式變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。一般p<1，可以先取p=0.2，然后在實驗中

34、調(diào)試。由cj-v曲線得到vq=4v時，對應cq=75pf則：cc=pcq/1-p=18.8pf。 取標稱值cc=20pf。低頻調(diào)制信號v的耦合支路電容c4及電感zl應對提供通路，一般的頻率為幾十hz至幾千hz，故取c10=4.7uf，zl=220uh。高頻旁路電容c11應對調(diào)制信號v呈現(xiàn)高阻，故取c11=1500pf。.綜合以上設計與計算，得變?nèi)荻O管調(diào)頻電路如圖4-5所示。五 乘積型相位鑒頻設計與仿真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現(xiàn)乘積型相位檢波，其基本原理是：在乘法器的一個輸入端輸入調(diào)頻波，設其表達式為 ： 式中，調(diào)頻系數(shù)，或，其中為調(diào)制信號的頻偏。另一輸入端輸入

35、經(jīng)線性移相網(wǎng)絡移相后的調(diào)頻調(diào)相波，設其表達式為： 式中，移相網(wǎng)絡的相頻特性。這時乘法器的輸出為 式中，第一項為高頻分量，可以被低通濾波器濾掉。第二項是所需要的頻率分量，只要線性移相網(wǎng)絡的相頻特性在調(diào)頻波的頻率變化范圍內(nèi)是線性的，當，。因此鑒頻器的輸出電壓的變化規(guī)律與調(diào)頻波瞬時頻率的變化規(guī)律相同，從而實現(xiàn)了相位鑒頻。2.乘積型相位鑒頻器實驗電路說明用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，將調(diào)頻波的瞬時頻率的變化轉(zhuǎn)變成瞬時相位的變化。分析表明，該網(wǎng)絡的傳輸函數(shù)的相頻特性的表達式為： 當時，上式近似表示

36、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)絡的相頻待性由圖可見：在即的范圍內(nèi)，相位與頻偏呈線性關系，從而實現(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)絡輸出?？梢姡涸诩吹姆秶鷥?nèi)，相位與頻偏呈線性關系，從而實現(xiàn)線性移相。3.mc1496鑒頻電路的鑒頻實驗對于圖4-13所示的鑒頻電路的鑒頻操作過程如下：首先測量鑒頻器的靜態(tài)工作點（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）。再從端輸入

37、，的載波（不接相移網(wǎng)絡，），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，輸入調(diào)頻波，其中心頻率，調(diào)制信號的頻率，最大頻偏，調(diào)節(jié)諧振回路使輸出端獲得的低頻調(diào)制信號的波形失真最小，幅度最大。4.鑒頻特性曲線（s曲線）的測量方法測量鑒頻特性曲線的常用方法有逐點描跡法和掃頻測量法逐點描跡法的操作是：用高頻信號發(fā)生器作為信號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)字萬用表（置于“直流電壓”檔）測量輸出電壓值。（調(diào)諧并聯(lián)諧振回路，使其諧振）。再改變高頻信號發(fā)生器的輸出頻率（維持幅度不變），記下對應的輸出電壓值，并填入表4-5；最后根據(jù)表中測量值描繪s曲線。掃頻測量法的操作是：將