调频课设报告.doc
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1、专业选修课3:实践案例教学实验3:调频器的设计班 级_姓 名_学 号_指 导 教 师_ _目 录绪论2一、调频电路介绍31.1、直接调频41.2、间接调频4二、设计任务与要求4三、设计方案5四、设计内容64.1、电路工作原理64.2、各级电路设计8五、数据计算9六、实验心得11绪论社会发展到今天,现代化的通讯工具在我们的生活中显得越来越重要。发射机的功能是将原始信号调制成频率携带消息的信号,该过程称作调制过程,实现这一功能的电路称作调频电路。调频电路是使受调波的瞬时频率随调制信号而变化的电路。调频器分为直接调频和间接调频两类。直接调频是用调制信号直接控制自激振荡器的电路参数或工作状态,使其振荡
2、频率受到调制,变容二极管调频、电抗管调频和张弛调频振荡器等属于这一类。在微波波段常用速调管作为调频器件。间接调频是用积分电路对调制信号积分,使其输出幅度与调制角频率成反比,再对调相器进行调相,这时调相器的输出就是所需的调频信号。间接调频的优点是载波频率比较稳定,但电路较复杂,频移小,且寄生调幅较大,通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大,调频特性好,寄生调幅小。调频器广泛用于调频广播、电视伴音、微波通信、锁相电路和扫频仪等电子设备。调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。调频电台的频带通常大约是200250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保
3、真立体声信号。由于调幅波受到频带宽度的限制,在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾,因此音频信号的频率局限于308000Hz的范围内。在调频时,可以将音频信号的频率范围扩大至3015000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富,声音质量大为提高。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术,即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频,采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法,这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案。因此,对于调频电路的研究、设计,具有重大的意义。此次通信电子线路的课程设计要求设计出具有一定实用价值的调频器,以实现对音频
4、信号的频率调制,具有一定的现实意义。1.调频电路介绍实现调频的方法很多,大致可分为两类,一类是直接调频,另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率(实质上是改变振荡器的定频元件),变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系,将调制信号进行适当处理(如积分)后,再对高频振荡进行调相,以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差,但得到的频偏大,线路简单,故应用较广;间接调频稳定性较高,但不易获得较大的频偏。常用的变容二极管直接调频电路如图Z0916(a)所示。图中D为变容二极管,C2、L1、和C3组成低通滤滤器,以保证调制信号顺利
5、加到调频级上,同时也防止调制信号影响高频振荡回路,或高频信号反串入调制信号电路中。调制级本身由两组电源供电。对高频振荡信号来说,L1可看作开路,电源EB的交流电位为零,R1与C3并联;如果将隔直电容C4近似看作短路, R2看作开路,则可得到图(b)所示的高频等效电路。不难看出,它是一个电感三点式振荡电路。变容二极管D的结电容Cj,充当了振荡回路中的电抗元件之一。所以振荡频率取决于电感L2和变容二极管的结电容Cj的值, 。变容二极管的正极直流接地(L2对直流可视为短路),负极通过R1接+EB,使变容二极管获得一固定的反偏压,这一反偏压的大小与稳定,对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度,起着决
6、定性作用。对调制信号来说,L2可视为短路,调制信号通过隔直流电容C1和L1加到变容二极管D的负极,因此,当调制信号为正半周时,变容二极管的反偏电压增加,其结电容减小,使振荡频率变高;调制信号为负半周时,变容二极管的反偏压减小,其结电容增大,使振荡频率变低。由上可见,变容二极管调频的原理是,用调制信号去改变加在变容二极管上的反偏压,以改变其结电容的大小,从而改变高频振荡频率的大小,达到调频的目的。由变容二极管结电容Cj变化实现调频的波形示意图如图Z0917所示。1.1直接调频调频信号的基本特点是它的瞬时频率按调制信号规律变化,因而,一种最容易想到的方法就是用调制信号直接控制振荡器的振荡频率,使其
7、不失真地反映调制信号的变化规律。通常将这种直接调变振荡器频率的方法称为直接调频法。采取这种方法时,被控的振荡器可以是产生正弦波的LC振荡器和晶体振荡器,也可以是产生非正弦波的张弛振荡器。前者产生调频正弦波,后者产生调频非正弦波(例如调频方波,调频三角波等),如果需要,可通过滤波等方法将调频非正弦波变换为调频正弦波。1.2间接调频间接调频的优点是载波频率比较稳定,但较于直接调频,电路较复杂,频移小,且寄生调幅较大,通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大,调频特性好,寄生调幅小。2 .设计任务与要求若要设计一套调频单路无线电话发射机,其方框图如下图所示:功放缓冲级音 频放大器本振
8、混频放大级调频器音频信号其中虚线框内的调频器是很重要的一部分,根据整机总体设计的要求,有如下设计指标: 1、中心频率16.5 MHz ; 2、频率不稳定度(包括不准确度) 350 KHz ; 3、输出电平:大于100 mv (在75阻抗上) ; 4、输出阻抗:75(不对称); 5、输出音频调制信号电平可变,输入阻抗75(不对称); 6、输出音频电平为100 mv时,产生频偏50KHz,并有20 %的可调范围 ; 7、输出信号寄生调幅度不超过5% ; 8、电源供给-12V,电流小于30 mA ;3.设计方案根据上述要求,可见所设计的调频器由三部分构成:音频放大器、调频级和缓冲级。音频放大器的作用
9、是将送来的音频信号放大后,去对调频振荡器进行频率调制,即:使振荡器的振荡频率按照音频信号的变化规律而变化,音频放大器的放大倍数要根据调频器的频偏而设定。因此,音频放大器可采用一般的共射极放大电路。调频级是调频器的核心,其作用是使等幅振荡变成频率按调制信号变化的调频振荡。调频级的关键是产生一个频率为18.5MHz的振荡信号。因此,调频级可采用变容二极管直接调频振荡器。振荡电路采用高稳定度的LC改进型三点式电路。采用变容二极管直接调频的原因是为了获得较大的频偏。另外,变容二极管直接调频电路的电路简单、性能良好、副波少、维修方便,是一种较先进的频率调制方案缓冲级的作用是将振荡级与输出隔离开来,避免输
10、出部分对振荡级的影响,并做到与后面的放大级良好的连接起来,故缓冲级可以采用共射放大器和一级射极跟随器组成。放大器既可以作为隔离级,又可以使振荡级与后级的耦合减弱一些,有利于提高频率稳定度和减小后级对振荡器的影响。调频器内包括三个部分:音频放大器、调频级和缓冲器。音频放大器的作用是将送来的低电平的话音信号放大后,去对调频振荡器进行频率调制,即使振荡器的振荡频率按照话音信号的变化规律而变化,音频放大器的放大量要视对频偏要求和调频级本身的调制灵敏度而定。根据一般话筒性能放大器频率特性范围可定为100 15000 HZ。调频级是本部分的核心,其作用是使等幅振荡变成频率按调制信号变化的调频振荡。调频级的
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