1、目錄前言 . 1工程概況 . 1正文 . 23.1設(shè)計(jì)目的 . 23.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 . 2總結(jié) . 8致謝 . 9參考文獻(xiàn) . 9傳輸信息是人類生活的重要內(nèi)容之一。傳輸信息的手段很多，利用無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行信息傳輸在這些手段中占有極重要的地位。無(wú)線電通信、廣播、電視、等，都是利用無(wú)線電技術(shù)傳輸各種不同信息的方式。無(wú)線電通信傳送語(yǔ)言、電碼或其他信號(hào)；無(wú)線電廣播傳送語(yǔ)言、音樂(lè)等；電視傳送圖像、語(yǔ)言、音樂(lè)；導(dǎo)航是利用一定的無(wú)線電信號(hào)指引飛機(jī)或船舶安全航行，以保證他們能平安到達(dá)目的地。在以上這些信息傳遞的過(guò)程中，都要用到調(diào)制與解調(diào)。調(diào)制分為線性調(diào)制與非線性調(diào)制，線性調(diào)制即通過(guò)改變載波的幅度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)制信

2、號(hào)頻譜的線性搬移。如調(diào)幅，其最大的優(yōu)點(diǎn)是：成本低，帶寬窄，因此，通信有效性高。但抗噪性能低。為了改善通信系統(tǒng)的可靠性，提出了非線性調(diào)制，包括頻率調(diào)制和相位調(diào)制。它們具有較高的抗造性能，是目前通信系統(tǒng)的主要調(diào)制方式。本次設(shè)計(jì)應(yīng)用了multisim 軟件。Multisim 是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的Windows 環(huán)境下的電路仿真軟件，是廣泛應(yīng)用的EWB(Electronics Workbench，電子工作臺(tái) 的升級(jí)版，不僅可以完成電路瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、噪聲分析和直流分析等基本功能，而且還提供了離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交

3、直流靈敏度分析和電路容差分析等電路分析方法，并具有故障模擬和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等功能。工程概況調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，信號(hào)源的信息（也稱為信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號(hào)。基帶信號(hào)往往不能作為傳輸信號(hào)，因此必須把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率非常高的信號(hào)以適合于信道傳輸。這個(gè)信號(hào)叫做已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。調(diào)制是通過(guò)改變高頻載波的幅度、相位或者頻率，使其隨著基帶信號(hào)幅度的變化而變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而解調(diào)則是將基帶信號(hào)從載波中提取出來(lái)以便預(yù)定的接收者（也稱為信宿）處理和理解的過(guò)程。 調(diào)制在整個(gè)通信過(guò)程中是最基本、最重要的

4、一個(gè)處理信號(hào)方法，在通信系統(tǒng)中，對(duì)模擬基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的目的就是為了讓多個(gè)基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后在有線信道上同時(shí)傳輸，同時(shí)也適合于在無(wú)線信道中實(shí)現(xiàn)頻帶信號(hào)的傳輸；并且還能增強(qiáng)信號(hào)的抗噪聲能力。因此，調(diào)制的意義可概括為減小干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換相位調(diào)制電路是使受調(diào)波的相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的電路。調(diào)相波與調(diào)頻波的差別是調(diào)相波的瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系, 調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。正弦載波的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)而變化的調(diào)制，簡(jiǎn)稱調(diào)相(PM。正弦波調(diào)相器分直接調(diào)相和間接調(diào)相兩類。前一種方法利用調(diào)制信號(hào)直接改變諧振回路的參數(shù)，使載波（受調(diào)波）信號(hào)

5、通過(guò)回路時(shí)產(chǎn)生相移而形成調(diào)相波。現(xiàn)介紹這么一種簡(jiǎn)易的相位調(diào)制電路，該電路的調(diào)制信號(hào)由RC 橋式震蕩電路產(chǎn)生，經(jīng)放大后和載波信號(hào)經(jīng)相位調(diào)制器后，輸出調(diào)相波，輸出的調(diào)相波經(jīng)前置放大后再經(jīng)過(guò)功率放大，最后通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)匹配后就可產(chǎn)生用于天線發(fā)送的調(diào)相波。3.1設(shè)計(jì)目的（1）學(xué)習(xí)信號(hào)的調(diào)制基本原理。（2）掌握信號(hào)的調(diào)制相關(guān)的電路的組成。（3）掌握用仿真軟件仿真出實(shí)驗(yàn)電路圖。（4）掌握利用調(diào)角實(shí)現(xiàn)調(diào)相的工作原理。3.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、產(chǎn)生調(diào)相信號(hào)的電路叫做調(diào)相器，對(duì)他有4個(gè)主要的要求：已調(diào)波的瞬時(shí)初相位與調(diào)制信號(hào)成比例變化。 未調(diào)制時(shí)的載波頻率即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度。 最大相偏與調(diào)制頻率無(wú)關(guān)。

6、 無(wú)寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡量小。2、產(chǎn)生調(diào)相的方法主要?dú)w納為兩類：（1）用調(diào)制信號(hào)直接控制載波的瞬時(shí)相偏直接調(diào)相。（2）先將調(diào)制信號(hào)微分，然后對(duì)載波進(jìn)行調(diào)頻，結(jié)果得到調(diào)相波間接調(diào)相。3、變?nèi)荻O管調(diào)相的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得較大的相移，線路簡(jiǎn)單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率，其主要缺點(diǎn)是中心頻率的穩(wěn)定度低。在滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上盡量簡(jiǎn)化電路。因此本次課程設(shè)計(jì)采用變?nèi)荻O管進(jìn)行直接調(diào)相電路設(shè)計(jì)。根據(jù)調(diào)相波定義，載波信號(hào)的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào) 線性變化，即t U K t t m P c p +=cos ( （1）式中，p K 為與調(diào)相電路有關(guān)的比例常數(shù)，單位是rad v 。令 t U K t m P p

7、=cos (則表示瞬時(shí)相位中與調(diào)制信號(hào)成線性變化的部分，稱為瞬時(shí)相位的相位偏移量，簡(jiǎn)稱相移。用p m 表示最大相移，則 max | (|t u k m p p = （2）。稱p m 為調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)，根據(jù)瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位之間的關(guān)系可知，對(duì)式兩邊求導(dǎo)，可得調(diào)相波的瞬時(shí)頻率： （3） 調(diào)相波數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（4） 將單音頻調(diào)制信號(hào)分別代入式（1）、（2）、（3）和（4）式中得調(diào)相波相關(guān)參數(shù)如下：( ( ( p c p d t du t t k dt dt=+(cos ( pM cm c p u U t t =+(cos ( cm c p U t k u t =+相移表達(dá)式：tm t U K t

8、p m P p =cos cos ( 角頻偏表達(dá)式：t m t P p -=sin ( 數(shù)學(xué)表達(dá)式： cos cos(t m t U u p c cm pm +=（1）調(diào)相波和調(diào)頻波的頻譜以調(diào)頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式說(shuō)明調(diào)角信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn) sin cos(t m t U u f c cm FM +=將上式展開(kāi)為傅立葉級(jí)數(shù)，省略級(jí)數(shù)展開(kāi)時(shí)所涉及的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，可得到調(diào)頻波的展開(kāi)式：t n m J U t u c f n cm FM cos( ( (+=+-單頻調(diào)制情況下，調(diào)頻波和調(diào)相波課分解為再拼和無(wú)窮多上下邊頻分量之和，各頻率分量之間的距離均等于調(diào)制頻率，且奇數(shù)次的上下邊頻相位相反，包括載頻分量在內(nèi)

9、的各頻率分量的振幅均由貝塞爾函數(shù)Jn （Mf ）決定。不論Mf 為何值，隨著階數(shù)n 的增大，邊頻分量的振幅總的趨勢(shì)是減小的；Mf 越大，具有的較大振幅的邊頻分量就越多；對(duì)與某些Mf 值，載頻或某些邊頻分量的振幅為零，可以測(cè)量調(diào)頻波和調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)。對(duì)于調(diào)制信號(hào)為包含多頻率分量的多頻率調(diào)制情況，調(diào)頻波和調(diào)相波的頻譜結(jié)構(gòu)將更復(fù)雜，這時(shí)不但存在調(diào)制信號(hào)各頻率分量的各階與載頻的組合，還存在調(diào)制信號(hào)各頻率分量間相互組合與載頻之間產(chǎn)生的無(wú)窮多個(gè)組合形成的邊頻分量。（2）有效頻帶寬度所謂窄帶調(diào)頻是指最大頻偏小于基帶頻率 ，所謂寬帶調(diào)頻是指最大頻偏大于基帶頻率 。基于調(diào)頻波頻譜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，調(diào)角信號(hào)的有效頻譜

10、寬度，可由卡森（Carson ）公式給出：調(diào)相波頻帶：F m BW p CR 1(2+=可見(jiàn)，調(diào)頻波和調(diào)相波的有效頻帶寬度與它們的調(diào)制系數(shù)m 有關(guān)，m 越大，有效頻帶越寬。但是，對(duì)于同一個(gè)調(diào)制信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)頻和調(diào)相時(shí)，兩者的頻帶寬度因Mf 和Mp 的不同而互不相同。根據(jù)調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 (cos(cos0dt t u k t U t t U u t fc cm f c cm FM +=+=和調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式 (cos(cost u k t U t t U u p c cm p c cm FM +=+=可以看出FM 和PM 兩者之間的關(guān)系，即調(diào)頻波可以看成調(diào)制信號(hào)為 V(tdt的調(diào)相波，而

11、調(diào)相波則可以看成調(diào)制信號(hào)為dv(t/dt的調(diào)頻波。根據(jù)分析可知，當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率F 發(fā)生變化時(shí)，調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)Mf 與F 成反比變化，其頻帶寬度基本不變，故稱恒帶調(diào)制。而當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率F 變化時(shí)，調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)Mp 與F 無(wú)關(guān)，其頻帶寬度隨調(diào)制頻率F 變化。變?nèi)荻O管是利用半導(dǎo)體PN 結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓變化這一特性制成的一種半導(dǎo)體二極管，它是一種電壓控制可變電抗元件，它的結(jié)電容C j 與反向電壓V R 存在如下關(guān)系： 1(0DR j j V C C += (1.9 式中，V D 為PN 結(jié)的勢(shì)壘電壓（內(nèi)建電勢(shì)差），C j0為V R 為0時(shí)的結(jié)電容，為系數(shù)，它的值隨半導(dǎo)體的摻雜濃度和PN 結(jié)

12、的結(jié)構(gòu)不同而異：對(duì)于緩變結(jié)，=1/3；突變結(jié)：=1/2;對(duì)于超突變結(jié)，=14，最大可達(dá)6以上。 圖1.1 變?nèi)荻O管的C j -v 特性曲線變?nèi)荻O管的C j -v 特性曲線如圖1.1所示。加到變?nèi)荻O管上的反向電壓包括直流偏壓V 0和調(diào)制信號(hào)電壓V (t=Vcos t ，即 t V V t v R +=cos (0結(jié)電容在v R (t的控制下隨時(shí)間的變化而變化。把受到調(diào)制信號(hào)控制的變?nèi)荻?jí)管接入載波振蕩器的振蕩回路，則振蕩回路的頻率已收到調(diào)制信號(hào)的控制。適當(dāng)選擇調(diào)頻二極管的特性和工作狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)了角度調(diào)制。設(shè)電路工作在線性調(diào)制狀態(tài)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q 處，曲線的斜率為V C k C =調(diào)制靈

13、敏度單位調(diào)制電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以S f 表示，單位為 kHz/V，即m mV f S f =V m 為調(diào)制信號(hào)的幅度；f m 為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化C j 時(shí)引起的最大頻偏。因?yàn)榛芈房傠娙莸淖兓繛閖 2C p C =在頻偏較小時(shí)，f m 與C 的關(guān)系可采用下面近似公式，即-Q o m 21C Cf f 所以 p f ，C j f 。 調(diào)制靈敏度 mQ f V C C f S =.20 式中，C 為回路總電容的變化量； C Q 為靜態(tài)時(shí)諧振回路的總電容， 即QC Q C Q C C C C C C +=1所以 C1S f f 。調(diào)制靈敏度S f 可以由變?nèi)荻O管C j-v 特性

14、曲線上V Q 處的斜率k c 計(jì)算。S f 越大，說(shuō)明調(diào)制信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。 改變C C 的值可以使變?nèi)荻O管的工作點(diǎn)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻原理圖變?nèi)荻O管(Varactor Diodes為特殊二極管的一種。當(dāng)外加順向偏壓時(shí)，有大量電流產(chǎn)生，PN （正負(fù)極）接面的耗盡區(qū)變窄，電容變大，產(chǎn)生擴(kuò)散電容效應(yīng)；當(dāng)外加反向偏壓時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡電容效應(yīng)。但因加順向偏壓時(shí)會(huì)有漏電流的產(chǎn)生，所以在應(yīng)用上均供給反向偏壓。變?nèi)荻O管的作用變?nèi)荻O管是利用PN 結(jié)之間電容可變的原理制成的半導(dǎo)體器件，在高頻調(diào)諧、通信等電路中作可變電容器使用。變?nèi)荻O管屬于反偏壓二極管，改變其PN 結(jié)上

15、的反向偏壓，即可改變PN 結(jié)電容量。反向偏壓越高，結(jié)電容則越少，反向偏壓與結(jié)電容之間的關(guān)系是非線性的。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)備間接調(diào)頻原理調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表示式，在調(diào)制信號(hào)為 (t u 時(shí)，為 (cos (0+=tf c cm FM dt t u k t U t u 可見(jiàn)調(diào)頻波的相位偏移為tf dt t u k 0 (，即與調(diào)制信號(hào) (t u 的積分成正比。若將調(diào)制信號(hào)先通過(guò)積分器得tdt t u 0

16、(，然后再通過(guò)調(diào)相器進(jìn)行調(diào)相，即可得到調(diào)制信號(hào)為tdt t u( 的調(diào)相波，即 (cos (0+=tf c cm dt t u k t U t u 調(diào)頻可以通過(guò)調(diào)相間接實(shí)現(xiàn)。通常將這樣的調(diào)頻方式稱為間接調(diào)頻，其原理方框圖如下圖所示。 間接調(diào)頻原理方框圖 設(shè)計(jì)的總電路圖圖中XFG1為載波信號(hào)輸入端，XFG2為調(diào)制信號(hào)輸入端。該電路是利用電感L 和變?nèi)荻O管組成的諧振回路的諧振頻率，隨變?nèi)荻O管結(jié)電容變化而變化來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)相的。圖中，電容C1,C2對(duì)載波頻率相當(dāng)于短路，C1,C2是耦合電容。電容C2的作用是保證變?nèi)荻O管加上反向偏置直流電壓，而對(duì)于載波相當(dāng)于短路。R5為隔離電阻，經(jīng)電容C2在OUT 端

17、（示波器）輸出的電壓為V 。 產(chǎn)生調(diào)相信號(hào)的電路叫頻率調(diào)制器，簡(jiǎn)稱調(diào)相器 。 調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電阻對(duì)調(diào)相的影響較小。 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果圖形為： (1設(shè)計(jì)的參數(shù)測(cè)試為了提供晶體管合適穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)和初步實(shí)現(xiàn)電路功能，設(shè)置測(cè)試數(shù)據(jù)R1=15K，R3=4.7K,R4=10K,R5=150K，R2為變阻器，電感L1=10H ，L2=470nH，電容C1=C2=3.3nF,C3=470nF，C4=1F ，C5=C6=100nF。 (2誤差分析和改善措施電路可能會(huì)沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)，致使電路調(diào)制信號(hào)時(shí)產(chǎn)生失真或者產(chǎn)生額外的噪聲，干擾調(diào)制信號(hào)。可能是因?yàn)樵娐菲秒娮柽^(guò)大導(dǎo)致。總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)，做得可是費(fèi)了

18、九牛二虎之力，不過(guò)值得慶幸的是，仿真運(yùn)行結(jié)果出來(lái)了，并且和預(yù)期所想基本符合。下面，我就簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)在仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題。剛開(kāi)始是，由于對(duì)軟件的功能，特別是元件庫(kù)不熟悉，因此，我花了一段時(shí)間學(xué)習(xí)如何相軟件庫(kù)中添加元件庫(kù)。當(dāng)一幅完整的電路圖連接好，開(kāi)始仿真時(shí)，問(wèn)題開(kāi)始出現(xiàn)了：最初，參數(shù)設(shè)置得不對(duì)，仿真結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，我通過(guò)查閱資料，網(wǎng)上求助，終于知道錯(cuò)誤的所在。修改之后，仿真輸出的波形幅度發(fā)生了變化，這顯然不符合調(diào)相波的性質(zhì)恒包絡(luò)。當(dāng)時(shí)，我只知是元器件參數(shù)設(shè)置出了問(wèn)題，但具體是哪一個(gè)，我并不知道。沒(méi)辦法，只得一個(gè)一個(gè)修改。通過(guò)修改，我大致可總結(jié)出如下規(guī)律：電阻阻值的變化不會(huì)對(duì)仿真結(jié)果造成太大的影

19、響；相反地，電感感值越小，對(duì)波形輸出的衰減也越快，反之，衰減越慢；對(duì)于電容，亦是如此。于是，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，找出輸出最佳的一組波形作為最終仿真輸出波形。調(diào)試的確是一個(gè)艱巨的任務(wù)，它不但要求有較深厚、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而且還需對(duì)軟件的應(yīng)用相當(dāng)熟悉。因此，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我覺(jué)得我們所具備的知識(shí)太亂了，太膚淺了，很難用于工程實(shí)踐。另外，對(duì)于每一個(gè)細(xì)小的問(wèn)題，如果我們不聞不問(wèn)，則會(huì)影響到整個(gè)工作的進(jìn)展，甚至?xí)?dǎo)致我們所做的無(wú)一用處，功虧一簣。還有，對(duì)我們專業(yè)的本科生來(lái)說(shuō)，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，讓我們找出自身狀況與實(shí)際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，為求職與正式工作做好充分的知識(shí)、能力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會(huì)的心理轉(zhuǎn)型期。在兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)之后，我覺(jué)得不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，更重要的是懂得設(shè)計(jì)流程，從開(kāi)始設(shè)計(jì)思路，到實(shí)現(xiàn)，到糾正完善，再到最后設(shè)計(jì)論文的撰寫，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問(wèn)題在