1、電路的實(shí)現(xiàn)方法 調(diào)頻電路的實(shí)現(xiàn)方法分為兩大類：直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法。 1.1.1 直接調(diào)頻法 用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率的方法稱為直接調(diào)頻法。如果受控振蕩器是產(chǎn)生正弦波的 LC 振蕩器，則振蕩頻率主要取決于諧振回路的電感和電容。將受到調(diào)制信號(hào)控制的可變電抗與諧振回路連接，就可以使振蕩頻率按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。 可變電抗器件的種類很多，其中應(yīng)用最廣的是變?nèi)荻O管。作為電壓控制的可變電容元件，它有工作頻率高、損耗小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。具有鐵氧體磁芯的電感線圈，可以作為電流控制的可變電感元件。此外，由場(chǎng)效應(yīng)管或其它有源器件組成的電抗管電路，可以等效為可控電容或可控電感。 在直接

2、調(diào)頻法中振蕩器和調(diào)制器合二為一。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下，可以獲得相對(duì)較大的頻偏。它的主要缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致FM波的中心頻率偏移，頻率穩(wěn)定度差，在許多場(chǎng)合對(duì)載頻采取自動(dòng)頻率微調(diào)電路（AFC）來克服載頻的偏移或者對(duì)晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻。1.1.2. 間接調(diào)頻法 先將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分處理，然后用它控制載波的瞬時(shí)相位變化，從而實(shí)現(xiàn)間接控制載波的瞬時(shí)頻率變化的方法，稱為間接調(diào)頻法。 根據(jù)前述調(diào)頻與調(diào)相波之間的關(guān)系可知，調(diào)頻波可看成將調(diào)制信號(hào)積分后的調(diào)相波。 這樣，調(diào)相輸出的信號(hào)相對(duì)積分后的調(diào)制信號(hào)而言是調(diào)相波，但對(duì)原調(diào)制信號(hào)而言則為調(diào)頻波。這種實(shí)現(xiàn)調(diào)相的電路獨(dú)立于高頻載波振蕩器以外，所以這種

3、調(diào)頻波突出的優(yōu)點(diǎn)是載波中心頻率的穩(wěn)定性可以做得較高，但可能得到的最大頻偏較小。 間接調(diào)頻實(shí)現(xiàn)的原理框圖如圖 1-1所示。 圖 1-1 借助于調(diào)相器得到調(diào)頻波無論是直接調(diào)頻，還是間接調(diào)頻，其主要技術(shù)要求是：頻偏盡量大，并且與調(diào)制信號(hào)保持良好的線性關(guān)系；中心頻率的穩(wěn)定性盡量高；寄生調(diào)幅盡量小；調(diào)制靈敏度盡量高。其中頻偏增大與調(diào)制線性度之間是矛盾的。根據(jù)題目要求，其頻率穩(wěn)定度/，最大頻偏，由上面分析知：直接調(diào)頻可獲得較大線性頻偏，但載頻穩(wěn)定度較差；間接調(diào)頻方式載頻穩(wěn)定度較高，但獲得的線性頻偏較小。在這里我們采用直接調(diào)頻法。電路原理LC調(diào)頻振蕩器的工作流程如下：LC調(diào)頻振蕩器一般由LC正弦波振蕩器與變

4、容二極管調(diào)頻電路兩大部分組成。其中，LC正弦波振蕩器用于產(chǎn)生一定頻率的幅度和信號(hào)，無須外加輸入信號(hào)的控制，就能自動(dòng)將電能轉(zhuǎn)換為所需要的交流能量輸出；變?nèi)荻O管調(diào)頻電路用于實(shí)現(xiàn)對(duì)LC正弦波振蕩器頻率的調(diào)制，即調(diào)頻。（說明：LC正弦波振蕩器與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路通過耦合電容相連）LC調(diào)頻振蕩器由LC調(diào)頻振蕩器、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路兩個(gè)部分組成，如圖1-2所示。LC正弦波變?nèi)荻O管調(diào)頻電路振蕩器調(diào)制信號(hào)耦合電容圖1-2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖1.2.1 LC正弦波振蕩器LC正弦波振蕩器的作用是產(chǎn)生高頻正弦波。由此畫出LC正弦波振蕩器原理圖如圖(1-3)所示。圖中晶體管T組成電容三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)型電路即克

5、拉潑電路，它被結(jié)為共基組態(tài)，為基極耦合電容，其靜態(tài)工作點(diǎn)又,及決定，即 (1-1) (1-2) (1-3) (1-4)小功率振蕩器的靜態(tài)工作電流一般為1到4毫安，偏大，振蕩幅度增加，但波形失真加重,頻率穩(wěn)定性變差。L1、C1與C2、C3組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端的電壓構(gòu)成振蕩器的反饋電壓,以滿足相位平衡條件。比值C2/C3=F決定反饋電壓的大小，當(dāng)F=1時(shí)，振蕩器滿足相位平衡條件，電路起振條件為F>1。為減少晶體管的極間電容對(duì)回路振蕩頻率的影響，C2、C3的取值要大。若選C1C2，C1C3,則回路振蕩頻率主要由C1決定，即(1-5)若取C1為幾十皮法，則C2、C3可取幾百到幾千皮法。

6、反饋系數(shù)F一般取1/8到1/2。RB1RB2RCREVccCBC4C1C2C3L1T圖1-3 LC正弦波振蕩器原理圖1.2.2變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管及耦合電容組成,R1與R2為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)時(shí)的反向直流偏置電壓 即=R2/(R1+R2)。電阻R3稱為隔離電阻，常取R3R2,R3R1，以減小調(diào)制信號(hào)對(duì)的影響。C5與高頻扼流圈L2給提供通路，C6起高頻濾波作用。變?nèi)荻O管通過耦合電容部分接入振蕩回路，有利于主振頻率的穩(wěn)定性，減小調(diào)制失真。圖(1-4)所示的為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路，接入系數(shù)及回路總電容分別為：(1-6)(1-7)式中，為變?nèi)荻O管的結(jié)電容

7、，它與外加電壓的關(guān)系為：(1-8)式中，為變?nèi)荻O管加零偏壓時(shí)的結(jié)電容；為變?nèi)莨躊N結(jié)內(nèi)建電差（硅管=，鍺管=）；變?nèi)荻O管的電容變化指數(shù)，與頻偏的大小有關(guān)（小頻偏：選=1的變?nèi)荻O管可近似實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻，大頻偏：必須選=2的超突變結(jié)變?nèi)荻O管，才能實(shí)現(xiàn)較好的線性調(diào)頻）；為變?nèi)莨軆啥怂拥姆聪螂妷海?+=+ 。變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線如圖（1-5）示。其中，已知條件中2CC1D的性能參數(shù)如表（1-1）所示。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(1-9)圖1-4變?nèi)荻O管部分接入的等效電路圖 圖1-5 變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線表1-1 變?nèi)荻O管2CC1D的變?nèi)輩?shù)型號(hào)

8、最高反向電壓反向電流結(jié)電容 電容變化范圍/pF零偏壓品質(zhì)因數(shù)Q電容溫度系數(shù)/2CC1D25 1 20307012520300測(cè)試條件T=20=1A T=125=20A在相應(yīng)的下反向 電壓 =4V=0 =4Vf=5=10V20±5125±51.2.3 調(diào)制信號(hào)幅度的確定調(diào)制靈敏度是指單位電壓所引起的最大頻偏，用表示，單位為,即 /(1-10)為調(diào)制信號(hào)的幅度；為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化時(shí)引起的最大頻偏。回路總電容的變化量為 (1-11)在頻偏較小時(shí),與的關(guān)系可采用下面近似公式，即 (1-12)p- f，-f調(diào)制靈敏度=(1-13)式中，為回路總電容的變化量；為靜態(tài)時(shí)諧振回路的總電容

9、，即 (1-14)C1- - f調(diào)制靈敏度可以由變?nèi)荻O管Cj-v 特性曲線上處的斜率kc及式(1-13)計(jì)算。越大，說明調(diào)制信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。第2章 參數(shù)的確定及元件選擇2.1 LC調(diào)頻振蕩器的選擇及電路的確定2根據(jù)設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)轭l率穩(wěn)定度要求不是很高，故選用由晶體管組成的電容三點(diǎn)式的改進(jìn)型電路克拉潑電路。2.1.2 電路的確定由實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)要求確定電路如圖2-1所示，圖2-1設(shè)計(jì)原理圖2.2 參數(shù)的確定2.2.1 LC正弦波振蕩器的選擇 1）由電路形式設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)取振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)=2mA,4V，測(cè)得三極管的67。由式（1-3），可得：因?yàn)?， 則 為提高

10、電路的穩(wěn)定性，的值可適當(dāng)增大，取=，則=2k。由式（1-2）得取的電流=10=10/=（10× 則 = /=k由式（1-1）得 即 k 則可用27k電阻與47k電位器串聯(lián)得到，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。 2） 計(jì)算主振回路元器件值由式（1H。（可適當(dāng)調(diào)整L1的圈數(shù)或C1的值）F. 2.2.2 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路的選擇1）設(shè)置變?nèi)莨艿撵o態(tài)工作點(diǎn)已知條件給定的變?nèi)荻O管的型號(hào)為2CC1D，由表（1-1）知，取變?nèi)荻O管反向偏壓=4V，由此知變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容=60pF。2）調(diào)頻電路元器件值的確定根據(jù) =R2/(R1+R2) 和已知=4V，=9V，取R2=39k。（R1可用43k電阻與47k電位器

11、串聯(lián)，用以調(diào)整靜態(tài)偏壓） 隔離電阻R3應(yīng)遠(yuǎn)大于R1，R2，取R3=348k。 由式（1-2） 為減小振蕩回路高頻電壓對(duì)變?nèi)莨艿挠绊懀瑧?yīng)取小，但過小又會(huì)使頻偏達(dá)不到指標(biāo)要求。可以先取，然后在調(diào)試。當(dāng)VQ=- 4V時(shí)，對(duì)應(yīng)=60pF，則»15pF低頻調(diào)制信號(hào)的耦合支路電容C5及電感L2應(yīng)對(duì)提供通路，一般的頻率為幾十赫茲到幾千赫茲，在此取F，L2=47H(固定電感)。高頻旁路電容C6應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)呈高阻，取C6=5100pF。2.2.3 調(diào)制信號(hào)的幅度及調(diào)制靈敏度的計(jì)算為達(dá)到最大頻偏的要求，可求得調(diào)制信號(hào)的幅度由式（1-12）得靜態(tài)時(shí)諧振回路的總電容則回路總電容的變化量由式1-11知變?nèi)莨艿?/p>

12、結(jié)電容的最大變化量=由圖1-3 Cj-v 曲線知變?nèi)莨?2CC1D在VQ= 4V 處的斜率 10由式(1-9) 得調(diào)制信號(hào)的幅度=Cj / = V由式(1-10)得調(diào)制靈敏度為 / =50K/V第3章電路調(diào)試與檢測(cè)31主振頻率的測(cè)試3仿真測(cè)試：LC振蕩器的輸出頻率fo稱為主振頻率或載波頻率。用數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量回路的諧振頻率fo，高頻電壓表測(cè)量諧振電壓vo，示波器監(jiān)測(cè)振蕩波形。測(cè)試電路如圖3-1，C點(diǎn)電壓為5.383V,對(duì)比技術(shù)指標(biāo)中心頻率fo知符合技術(shù)要求指標(biāo)，穩(wěn)定后所得波形為高頻正弦波，符合LC正弦波振蕩器所得波形。所測(cè)結(jié)果分別如圖3-2、3-3所示：圖3-1 LC正弦波振蕩器電路圖3-2 所

13、測(cè)頻率與電壓大小圖3-3（a）LC正弦波起振到穩(wěn)定波形的時(shí)域仿真波形圖3-3(b)LC正弦波振蕩器穩(wěn)定時(shí)的時(shí)域仿真波形3.1.2 誤差分析1)誤差計(jì)算Fo%=（6.513-6.500）100%/6.5=%2)誤差原因電路中所接測(cè)量?jī)x器的影響，電路參數(shù)的可調(diào)性大。3.2LC調(diào)頻振蕩器電路的測(cè)量在LC正弦波振蕩電路的基礎(chǔ)上加變?nèi)荻O管調(diào)頻電路即可構(gòu)成LC調(diào)頻振蕩電路。原理圖如圖3-4所示，用此電路測(cè)得的頻率為如圖3-5所示，波形如圖3-6所示：圖3-4 LC調(diào)頻振蕩電路圖圖3-5 LC調(diào)頻振蕩電路所測(cè)頻率大小圖3-6 LC調(diào)頻振蕩電路時(shí)域仿真波形3.3頻率穩(wěn)定度的測(cè)量主振頻率fo的相對(duì)穩(wěn)定性用頻率

14、穩(wěn)定度/表示。對(duì)于調(diào)頻電路不僅要滿足頻偏要求，而且振蕩頻率必須保持足夠的頻率穩(wěn)定度。測(cè)量頻率穩(wěn)定度的方法是，在一定的時(shí)間范圍（如1小時(shí)）內(nèi)或溫度范圍內(nèi)每隔幾分鐘讀一個(gè)頻率值，然后取其范圍內(nèi)的最大值max與最小值min，則頻率穩(wěn)定度（3-1）設(shè)計(jì)中采用克拉潑電路如圖（3-1）所示，其頻率穩(wěn)定度較低，為（）/小時(shí)，對(duì)比課題中給出的頻率穩(wěn)定度為/知此電路符合要求。3.4 調(diào)試中注意事項(xiàng)由于調(diào)頻振蕩器的工作頻率較高，晶體管的結(jié)電容、引起電感、分布電容及測(cè)量?jī)x器對(duì)電路的性能影響均不能忽略。因此，在電路裝調(diào)及測(cè)試時(shí)應(yīng)盡量減少這些分布參數(shù)的影響。3.4.1 安裝要點(diǎn)安裝時(shí)應(yīng)合理布局，減小分布參數(shù)的影響。電路

15、元器件不要排得太松,引線盡量不要平行，否則會(huì)在元器件或引線之間產(chǎn)生一定的分布參數(shù)，引起寄生反饋。多級(jí)放大器應(yīng)排成一條直線，盡量減小末級(jí)與前級(jí)之間的耦合。地線應(yīng)盡可能粗，以減小分布電感引起的高頻損耗，制印刷電路板時(shí)，地線的面積應(yīng)盡量大。為減小電源內(nèi)阻形成的寄生反饋，應(yīng)采用濾波電容及濾波電感組成的型或型濾波電路，一般為幾十微亨至幾百微亨，為幾百皮法至幾十千皮法。3.4.2 測(cè)試點(diǎn)選擇 正確選擇測(cè)試點(diǎn)，減小儀器對(duì)被測(cè)電路的影響。在高頻情況下，測(cè)量?jī)x器的輸入阻抗（包含電阻和電容）及連接電纜的分布參數(shù)都有可能影響被測(cè)電路的諧振頻率及諧振回路的Q值，為盡量減小這種影響，應(yīng)正確選擇測(cè)試點(diǎn)，使儀器的輸入阻抗遠(yuǎn)大于電路測(cè)試點(diǎn)的輸出阻抗。對(duì)于圖2-1所示電路，高頻電壓表接于C點(diǎn)，示波器接于E點(diǎn)，數(shù)字頻率計(jì)接于A點(diǎn)，的值要小，以減小數(shù)字頻率計(jì)的輸入阻抗對(duì)諧振回路的影響。所有測(cè)量?jī)x器如高頻電壓表、示波器、掃頻儀、數(shù)字頻率計(jì)等的地線及輸入電纜的地線都要與被測(cè)電路的地線連接好，接線應(yīng)盡量短。3.4.3 調(diào)試方法 一般高頻電路的實(shí)驗(yàn)板應(yīng)為印刷電路板，以保證元器件可靠焊接及連接導(dǎo)線固定，使電路的分布參數(shù)基本固定。高頻電路的調(diào)試方法與低頻電路的