高频信号调频调制.docVIP

目 录 1.绪论 - 1 - 1.1选题背景及意义 - 1 - 1.2设计流程 - 1 - 2.调频设计方案 - 2 - 2.1产生调频信号的电路要求 - 2 - 2.2产生调频的方法 - 2 - 2.3调频的方法分析 - 2 - 3.调频电路设计原理分析 - 2 - 3.1FM调制原理 - 2 - 3.2变容二极管直接频率调制的原理 - 3 - 3.3调频波的数学表达式 - 4 - 4.主要性能参数及其测试方法 - 5 - 4.1主振频率 - 5 - 4.2频率稳定度 - 5 - 4.3最大频偏 - 6 - 4.4频率调制灵敏度的估测 - 6 - 5.调频原理图 - 7 - 5.1调频电路图 - 7 - 5.2输入波形（XSC2的波形） - 8 - 5.3调频后波形（XSC1的波形） - 8 - 5.4 混合图 - 9 - 6.仿真软件：multisim软件 - 9 - 6.1元器件清单： - 9 - 7.设计体会 - 10 - 8.参考文献 - 10 - 附录 总电路图设计 - 11 - 1.绪论 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。考虑到电路的复杂度故采用直接调频的方案。 1.1选题背景及意 2.调频设计方案 2.1产生调频信号的电路要求 ① 已调波的瞬时频率与调制信号成比例变化。 ② 未调制时的载波频率即已调波的中心频率具有一定的稳定度。 ③ 最大频偏与调制频率无关。 ④ 无寄生调幅或寄生调幅尽量小。 2.2产生调频的方法 ① 用调制信号直接控制载波的瞬时频率——直接调频。 ② 先将调制信号积分，然后对载波进行调相，结果得到调频波——间接调频。 2.3调频的方法分析 变容二极管调频的主要优点是能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率，其主要缺点是中心频率的稳定度低。 在满足设计的各项参数的基础上尽量简化电路。因此本次课程设计采用2CC1C变容二极管进行直接调频电路设计。 3.调频电路设计原理分析 3.1FM调制原理 FM调制是靠信号使频率发生变化，振幅可保持一定，所以噪声成分易消除。 设载波,调制波。 或，此时的频率偏移量△f为最大频率偏移。 最后得到的被调制波 , V m 随Vs的变化而变化。 为调制系数 3.2变容二极管直接频率调制的原理 图变容二极管直接调频示意图 式中，VD为PN结的势垒电压（内建电势差），Cj0为VR为0时的结电容，γ为系数，它的值随半导体的掺杂浓度和PN结的结构不同而异：对于缓变结，γ=1/3；突变结：γ=1/2;对于超突变结，γ=1~4，最大可达6以上。 图：用调制信号控制变容二极管结电容图 变容二极管的Cj-v特性曲线如图所示。 加到变容二极管上的反向电压包括直流偏压V0和调制信号电压VΩ(t)=VΩcosΩt，即 。 结电容在vR(t)的控制下随时间的变化而变化。把受到调制信号控制的变容二级管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡回路的频率已收到调制信号的控制。适当选择调频二极管的特性和工作状态，这样就实现了调频。设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为 3.3调频波的数学表达式 设未调高频载波为一简谐振荡，其数学表达式为 v (t)= V cos q (t)= V cos( w 0 t+ q 0 ) (-1) 式中， q 0 为载波初相角； w 0 是载波的角频率， q (t) 为载波振荡的瞬时相位。 当没有调制时， v (t) 就是载波振荡电压，其角频率 w 和初相角 q 0 都是常数。 调频时，在式 (-1) 中，高频正弦载波的角频率不再是常数 w 0 ，而是随调制信号变化的量。即调频波的瞬时角频率 w (t) 为 w (t)= w 0 +k f v W (t)= w 0 + D w (t) 式中 k f 为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频率变化，单位为 rad/s × V 。此时调频波的瞬时相角 q (t) 为 数学表达式 瞬时频率 w 0 t+k f v W (t) 瞬时相位 最大频偏 D w m =K f 调制指数 m f =K f 画出了调频波瞬时频率、瞬时相位随调制信号 ( 单音信号 ) 变化的波形图以及调频波的波形图。 (a) 为调制信号 ，图 (b) 为调频波，当为波峰时，频率