調(diào)頻課設(shè)報(bào)告

1、專業(yè)選修課3：實(shí)踐案例教學(xué)實(shí)驗(yàn)3：調(diào)頻器的設(shè)計(jì)班 級(jí)_姓 名_學(xué) 號(hào)_指 導(dǎo) 教 師_ _目 錄緒論2一、調(diào)頻電路介紹31.1、直接調(diào)頻41.2、間接調(diào)頻4二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求4三、設(shè)計(jì)方案5四、設(shè)計(jì)內(nèi)容64.1、電路工作原理64.2、各級(jí)電路設(shè)計(jì)8五、數(shù)據(jù)計(jì)算9六、實(shí)驗(yàn)心得11緒論社會(huì)發(fā)展到今天，現(xiàn)代化的通訊工具在我們的生活中顯得越來越重要。發(fā)射機(jī)的功能是將原始信號(hào)調(diào)制成頻率攜帶消息的信號(hào)，該過程稱作調(diào)制過程，實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱作調(diào)頻電路。 調(diào)頻電路是使受調(diào)波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)而變化的電路。調(diào)頻器分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩類。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號(hào)直接控制自激振蕩器的電路參數(shù)或工作狀

2、態(tài)，使其振蕩頻率受到調(diào)制，變?nèi)荻O管調(diào)頻、電抗管調(diào)頻和張弛調(diào)頻振蕩器等屬于這一類。在微波波段常用速調(diào)管作為調(diào)頻器件。間接調(diào)頻是用積分電路對(duì)調(diào)制信號(hào)積分，使其輸出幅度與調(diào)制角頻率成反比，再對(duì)調(diào)相器進(jìn)行調(diào)相，這時(shí)調(diào)相器的輸出就是所需的調(diào)頻信號(hào)。間接調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)是載波頻率比較穩(wěn)定，但電路較復(fù)雜，頻移小，且寄生調(diào)幅較大，通常需多次倍頻使頻移增加。對(duì)調(diào)頻器的基本要求是調(diào)頻頻移大，調(diào)頻特性好，寄生調(diào)幅小。調(diào)頻器廣泛用于調(diào)頻廣播、電視伴音、微波通信、鎖相電路和掃頻儀等電子設(shè)備。調(diào)頻廣播具有抗干擾性能強(qiáng)、聲音清晰等優(yōu)點(diǎn)，獲得了快速的發(fā)展。調(diào)頻電臺(tái)的頻帶通常大約是200250kHz，其頻帶寬度是調(diào)幅電臺(tái)的數(shù)十倍，

3、便于傳送高保真立體聲信號(hào)。由于調(diào)幅波受到頻帶寬度的限制，在接收機(jī)中存在著通帶寬度與干擾的矛盾，因此音頻信號(hào)的頻率局限于308000Hz的范圍內(nèi)。在調(diào)頻時(shí)，可以將音頻信號(hào)的頻率范圍擴(kuò)大至3015000Hz，使音頻信號(hào)的頻譜分量更為豐富，聲音質(zhì)量大為提高。 許多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機(jī)都采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻技術(shù)，即在工作于發(fā)射載頻的LC振蕩回路上直接調(diào)頻，采用晶體振蕩器和鎖相環(huán)路來穩(wěn)定中心頻率。較之中頻調(diào)制和倍頻方法，這種方法的電路簡(jiǎn)單、性能良好、副波少、維修方便，是一種較先進(jìn)的頻率調(diào)制方案。  因此，對(duì)于調(diào)頻電路的研究、設(shè)計(jì)，具有重大的意義。此次通信電子線路的課程設(shè)計(jì)

4、要求設(shè)計(jì)出具有一定實(shí)用價(jià)值的調(diào)頻器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的頻率調(diào)制，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。1.調(diào)頻電路介紹實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法很多，大致可分為兩類，一類是直接調(diào)頻，另一類是間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號(hào)電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率（實(shí)質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件），變?nèi)荻O管調(diào)頻便屬于此類。間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理（如積分）后，再對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到調(diào)頻的目的。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到的頻偏大，線路簡(jiǎn)單，故應(yīng)用較廣；間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高，但不易獲得較大的頻偏。    常用的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路如

5、圖Z0916（a）所示。    圖中D為變?nèi)荻O管，C2、L1、和C3組成低通濾濾器，以保證調(diào)制信號(hào)順利加到調(diào)頻級(jí)上，同時(shí)也防止調(diào)制信號(hào)影響高頻振蕩回路，或高頻信號(hào)反串入調(diào)制信號(hào)電路中。調(diào)制級(jí)本身由兩組電源供電。    對(duì)高頻振蕩信號(hào)來說，L1可看作開路，電源EB的交流電位為零，R1與C3并聯(lián)；如果將隔直電容C4近似看作短路， R2看作開路，則可得到圖（b）所示的高頻等效電路。不難看出，它是一個(gè)電感三點(diǎn)式振蕩電路。變?nèi)荻O管D的結(jié)電容Cj，充當(dāng)了振蕩回路中的電抗元件之一。所以振蕩頻率取決于電感L2和變?nèi)荻O管的結(jié)電

6、容Cj的值， 。    變?nèi)荻O管的正極直流接地（L2對(duì)直流可視為短路），負(fù)極通過R1接+EB，使變?nèi)荻O管獲得一固定的反偏壓，這一反偏壓的大小與穩(wěn)定，對(duì)調(diào)頻信號(hào)的線性和中心頻率的穩(wěn)定性及精度，起著決定性作用。    對(duì)調(diào)制信號(hào)來說，L2可視為短路，調(diào)制信號(hào)通過隔直流電容C1和L1加到變?nèi)荻O管D的負(fù)極，因此，當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管的反偏電壓增加，其結(jié)電容減小，使振蕩頻率變高；調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管的反偏壓減小，其結(jié)電容增大，使振蕩頻率變低。    由上可見

7、，變?nèi)荻O管調(diào)頻的原理是，用調(diào)制信號(hào)去改變加在變?nèi)荻O管上的反偏壓，以改變其結(jié)電容的大小，從而改變高頻振蕩頻率的大小，達(dá)到調(diào)頻的目的。由變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj變化實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的波形示意圖如圖Z0917所示。1.1直接調(diào)頻調(diào)頻信號(hào)的基本特點(diǎn)是它的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，因而，一種最容易想到的方法就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其不失真地反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。通常將這種直接調(diào)變振蕩器頻率的方法稱為直接調(diào)頻法。采取這種方法時(shí)，被控的振蕩器可以是產(chǎn)生正弦波的LC振蕩器和晶體振蕩器，也可以是產(chǎn)生非正弦波的張弛振蕩器。前者產(chǎn)生調(diào)頻正弦波，后者產(chǎn)生調(diào)頻非正弦波（例如調(diào)頻方波，調(diào)頻三角波等），如果需

8、要，可通過濾波等方法將調(diào)頻非正弦波變換為調(diào)頻正弦波。    1.2間接調(diào)頻間接調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)是載波頻率比較穩(wěn)定，但較于直接調(diào)頻，電路較復(fù)雜，頻移小，且寄生調(diào)幅較大，通常需多次倍頻使頻移增加。對(duì)調(diào)頻器的基本要求是調(diào)頻頻移大，調(diào)頻特性好，寄生調(diào)幅小。2 .設(shè)計(jì)任務(wù)與要求若要設(shè)計(jì)一套調(diào)頻單路無線電話發(fā)射機(jī)，其方框圖如下圖所示：功放緩沖級(jí)音 頻放大器本振混頻放大級(jí)調(diào)頻器音頻信號(hào)其中虛線框內(nèi)的調(diào)頻器是很重要的一部分，根據(jù)整機(jī)總體設(shè)計(jì)的要求，有如下設(shè)計(jì)指標(biāo): 1、中心頻率16.5 MHz ; 2、頻率不穩(wěn)定度（包括不準(zhǔn)確度）± 350 KHz ; 3、輸出電平

9、：大于100 mv (在75阻抗上) ; 4、輸出阻抗：75（不對(duì)稱）; 5、輸出音頻調(diào)制信號(hào)電平可變，輸入阻抗75（不對(duì)稱）; 6、輸出音頻電平為100 mv時(shí)，產(chǎn)生頻偏±50KHz，并有±20 %的可調(diào)范圍 ; 7、輸出信號(hào)寄生調(diào)幅度不超過5% ; 8、電源供給-12V，電流小于30 mA ;3.設(shè)計(jì)方案  根據(jù)上述要求，可見所設(shè)計(jì)的調(diào)頻器由三部分構(gòu)成：音頻放大器、調(diào)頻級(jí)和緩沖級(jí)。 音頻放大器的作用是將送來的音頻信號(hào)放大后，去對(duì)調(diào)頻振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制，即：使振蕩器的振蕩頻率按照音頻信號(hào)的變化規(guī)律而變化，音頻放大器的放大倍數(shù)要根據(jù)調(diào)頻器的頻偏

10、而設(shè)定。因此，音頻放大器可采用一般的共射極放大電路。 調(diào)頻級(jí)是調(diào)頻器的核心，其作用是使等幅振蕩變成頻率按調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻振蕩。調(diào)頻級(jí)的關(guān)鍵是產(chǎn)生一個(gè)頻率為18.5MHz的振蕩信號(hào)。因此，調(diào)頻級(jí)可采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻振蕩器。振蕩電路采用高穩(wěn)定度的LC改進(jìn)型三點(diǎn)式電路。采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的原因是為了獲得較大的頻偏。另外，變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的電路簡(jiǎn)單、性能良好、副波少、維修方便，是一種較先進(jìn)的頻率調(diào)制方案 緩沖級(jí)的作用是將振蕩級(jí)與輸出隔離開來，避免輸出部分對(duì)振蕩級(jí)的影響，并做到與后面的放大級(jí)良好的連接起來，故緩沖級(jí)可以采用共射放大器和一級(jí)射極跟隨器組成。放大器既可以作

11、為隔離級(jí)，又可以使振蕩級(jí)與后級(jí)的耦合減弱一些，有利于提高頻率穩(wěn)定度和減小后級(jí)對(duì)振蕩器的影響。調(diào)頻器內(nèi)包括三個(gè)部分：音頻放大器、調(diào)頻級(jí)和緩沖器。音頻放大器的作用是將送來的低電平的話音信號(hào)放大后，去對(duì)調(diào)頻振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制，即使振蕩器的振蕩頻率按照話音信號(hào)的變化規(guī)律而變化，音頻放大器的放大量要視對(duì)頻偏要求和調(diào)頻級(jí)本身的調(diào)制靈敏度而定。根據(jù)一般話筒性能放大器頻率特性范圍可定為100 15000 HZ。調(diào)頻級(jí)是本部分的核心，其作用是使等幅振蕩變成頻率按調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻振蕩。調(diào)頻級(jí)的關(guān)鍵問題是產(chǎn)生一個(gè)頻率為16.5 MHZ的振蕩信號(hào)。振蕩電平要滿足任務(wù)書規(guī)定的幅度。頻率不穩(wěn)定度也應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)要求。緩

12、沖級(jí)的作用是將振蕩級(jí)與輸出級(jí)隔離開來，避免輸出部分對(duì)振蕩級(jí)的影響，并做到與后面放大級(jí)良好的連接。由以上的敘述，我們考慮電路作如下安排：輸入級(jí)采用一般共發(fā)射極放大電路。調(diào)頻級(jí)采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻振蕩器。振蕩電路采用高穩(wěn)定度的LC改進(jìn)型三點(diǎn)式電路。采用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原因是為了不使電路太復(fù)雜的情況下獲得較大的頻偏。雖然這種調(diào)頻的方式中心頻率穩(wěn)定度差一些，但對(duì)滿足本任務(wù)書中提出的3×10 2 頻率穩(wěn)定度（350KHZ / 16.5）來說，還是可以的。緩沖級(jí)采用共發(fā)射極放大器和一級(jí)射極跟隨器組成，放大器既可作為隔離級(jí)，又可使振蕩級(jí)與下級(jí)的耦合減弱一些。有利于提高頻率穩(wěn)定度，末級(jí)射極輸出器可

13、減少下一級(jí)對(duì)振蕩器的影響。4.設(shè)計(jì)內(nèi)容4.1 電路工作原理    調(diào)頻器由三部分構(gòu)成：音頻放大器、調(diào)頻級(jí)和緩沖級(jí)。音頻放大器由共射極放大電路構(gòu)成，這是一種利用負(fù)反饋技術(shù)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的電路。與固定偏置共射放大電路相比，電路中增加了發(fā)射極電阻R4和R4”、發(fā)射極旁路電容C20。該負(fù)反饋為電流串聯(lián)負(fù)反饋，它只對(duì)直流分量起作用，對(duì)交流分量沒有負(fù)反饋?zhàn)饔?，它屬于直流反饋，只影響放大電路的靜態(tài)，而不直接影響放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。共射極放大電路具有電壓和電流放大能力，Uo和Ui反相。   調(diào)頻級(jí)采用的是變?nèi)莨苤苯诱{(diào)頻技術(shù)。直接調(diào)頻是用

14、調(diào)制信號(hào)電壓直接去控制振蕩器的振蕩頻率，直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到的頻偏較大，線路簡(jiǎn)單，故應(yīng)用較廣。 其調(diào)頻電路圖見第5頁(yè)。變?nèi)莨艿闹绷麟妷篣q從R6和W2上獲得。調(diào)制信號(hào)通過C2、L1饋入，L1是高頻扼流圈。變?nèi)莨茏鳛榭煽仉娍乖尤隠C振蕩回路中，變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容Cj與C3、C4、C5、C7、C8共同構(gòu)成回路的電容。變?nèi)莨軆啥说碾妷喊o態(tài)電壓Ud和調(diào)制電壓。電壓的正確饋入是保證二極管正常工作的必要前提。 變?nèi)莨苷{(diào)頻電路是根據(jù)似穩(wěn)態(tài)理論建立的一種直接調(diào)頻電路，是一個(gè)正弦振蕩器電路，只不過它的工作頻率受調(diào)制電壓的控制。為了減小非線性失真，調(diào)制度應(yīng)小于1，因此這種電路適用于

15、產(chǎn)生寬帶調(diào)頻信號(hào)。 振蕩電路采用高穩(wěn)定度的LC改進(jìn)型三點(diǎn)式電路。晶體管各端之間的接入系數(shù)均小于1，所以晶體管寄生參量對(duì)選頻回路的影響大大減小，因此振蕩器工作頻率的穩(wěn)定性基本由選頻回路本身的穩(wěn)定性決定而與晶體管參量的關(guān)系甚小。在保證變?nèi)莨苷９ぷ鞯那疤嵯?，改變C3和C4可改變振蕩器的工作頻率，而C5不變，接入系數(shù)不變，從而振蕩器的工作頻率范圍展寬，穩(wěn)定性也得以提高。       緩沖級(jí)由共射放大器和一級(jí)射極跟隨器組成。共射極放大電路同音頻放大器類似。射極跟隨器即共集電極放大電路，這種電路把輸入信號(hào)接在基極和公共端“地

16、”之間，又從發(fā)射極與“地”之間輸出信號(hào)。射極跟隨器具有高的輸入電阻和低的輸出電阻，因此可以在高內(nèi)阻信號(hào)源與低阻抗負(fù)載之間起緩沖作用，在多級(jí)放大電路中作輸入級(jí)和輸出級(jí)。射極跟隨器的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)小于1，但接近于1，沒有電壓放大能力；Uo與Ui同相；具有電流放大能力和功率放大能力。音頻放大器的作用是將送來的低電平的話音信號(hào)放大后，去對(duì)調(diào)頻振蕩器進(jìn)行頻率調(diào)制，即使振蕩器的振蕩頻率按照話音信號(hào)的變化規(guī)律而變化，音頻放大器的放大量要視對(duì)頻偏要求和調(diào)頻級(jí)本身的調(diào)制靈敏度而定。根據(jù)一般話筒性能放大器頻率特性范圍可定為100 15000 HZ。調(diào)頻級(jí)是本部分的核心，其作用是使等幅振蕩變成頻率按調(diào)制信號(hào)變化

17、的調(diào)頻振蕩。調(diào)頻級(jí)的關(guān)鍵問題是產(chǎn)生一個(gè)頻率為16.5 MHZ的振蕩信號(hào)。振蕩電平要滿足任務(wù)書規(guī)定的幅度。頻率不穩(wěn)定度也應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)要求。緩沖級(jí)的作用是將振蕩級(jí)與輸出級(jí)隔離開來，避免輸出部分對(duì)振蕩級(jí)的影響，并做到與后面放大級(jí)良好的連接。由以上的敘述，我們考慮電路作如下安排：輸入級(jí)采用一般共發(fā)射極放大電路。調(diào)頻級(jí)采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻振蕩器。振蕩電路采用高穩(wěn)定度的LC改進(jìn)型三點(diǎn)式電路。采用變?nèi)荻O管調(diào)頻的原因是為了不使電路太復(fù)雜的情況下獲得較大的頻偏。雖然這種調(diào)頻的方式中心頻率穩(wěn)定度差一些，但對(duì)滿足本任務(wù)書中提出的3×10 2 頻率穩(wěn)定度（350KHZ / 16.5）來說，還是可以的。

18、緩沖級(jí)采用共發(fā)射極放大器和一級(jí)射極跟隨器組成，放大器既可作為隔離級(jí)，又可使振蕩級(jí)與下級(jí)的耦合減弱一些。有利于提高頻率穩(wěn)定度，末級(jí)射極輸出器可減少下一級(jí)對(duì)振蕩器的影響。4.2、各級(jí)電路設(shè)計(jì)（1）音頻放大器的設(shè)計(jì)電路如圖所示選用硅管3DG6 。工作狀態(tài)：IC = 0.8 mA ,UCE = 4 V , 其中IC 選小是為了減小噪聲。 元件值計(jì)算。 電壓增益估算。 要求音頻放大器增益可調(diào)，以滿足頻偏要求。（2） 調(diào)頻級(jí)設(shè)計(jì) 調(diào)頻電路電路如下圖所示，振蕩部分是一個(gè)共基極電路，晶體管的基極通過C6 、C15 接地。VOV這是一種改進(jìn)型高穩(wěn)定度LC電容三點(diǎn)式振蕩器，XCE 與XEB 電抗性質(zhì)相同（容性），

19、XCB的電抗性質(zhì)相反（感性），滿足振蕩器相位平衡條件，振蕩器的頻率由L2及C3，C4以及C5 、C8、 C7 決定，如果C4 很小，則C4 對(duì)頻率影響較大。五、數(shù)據(jù)計(jì)算音頻放大器設(shè)計(jì)及計(jì)算音頻放大器由共射放大電路構(gòu)成，電路如下圖所示：已知：三極管選用硅管3DG6(B=80)，放大器靜態(tài)工作點(diǎn)：Vce=4V, Ic=0.8mA（ Ic選小 是為了減小噪聲）， Ube=0.7V, W1=10K，Ri=75, Ub=35V, I1=(510)Ib。求解：Ib=Ic/B=0.8mA/80=0.01mA取I1=8Ib=8×0.01mA=0.08mA取Ub=4V R2=Ub/I1=4V/0.08

20、mA=50K 取標(biāo)稱值R2=51K R1=（Vcc-Ub）/I1=(12V-4V)/0.08mA=100 KUe=Ub-Ube=4V-0.7V=3.3V R4+R4”=Ue/Ie=Ue/Ic=3.3V/0.8mA=4.125KR4R4” 可取R4=200 則R4”=3.9KR3=(Vcc-Ue-Uce)/Ic=(12V-4V-4V)/0.8mA=5.875K 取標(biāo)稱值R3=5.6K Rbe=Rbb+26(1+B)/Ic=300+81×26/0.8=2.83KRi=Rbe+(1+B)R4R1R2=12KRi= RiR23=75 R23=75放大倍數(shù)Au=-BR3/Rbe+(1+B)R4=-23電容：C1、C2為耦合電容，故可取10uF；C20為低頻旁路電容，故可取10uF音頻放大器的電阻、電容值如下：電阻值：R1=100 K R2=51K R3=5.6K R4=200 R4”=3.9K R23=75 W1=1