1、一、高频小信号调谐放大器的电路设计与仿真1.主要技术指标：谐振频率： 10.7MHz,of谐振电压放大倍数： ，dBAVO20通频带： ，MHzBw17.0矩形系数： 。rK要求：放大器电路工作稳定，采用自耦变压器谐振输出回路。2.给定条件回路电感 L=4H, ， ， ，晶体管用 9018，=50。查手册可01Q1p20.3知，9018 在 、 时， ， , ，VcemAIE2sgieu86usgoe20pfcoe7， ， 。pfcie1945fys.3reys负载电阻 。电源供电 。KRL Vc3.设计过程高频小信号放大器一般用于放大微弱的高频信号,此类放大器应具备如下基本特性:只允许所需的
2、信号通过,即应具有较高的选择性。放大器的增益要足够大。放大器工作状态应稳定且产生的噪声要小。放大器应具有一定的通频带宽度。除此之外,虽然还有许多其它必须考虑的特性,但在初级设计时,大致以此特性作考虑即可. 基本步骤是: 选定电路形式依设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图 1-1 所示。 图 1-1 单调谐高频小信号放大器电原理图图中放大管选用 9018，该电路静态工作点 Q 主要由 Rb1和 Rw1、R b2、Re 与 Vcc 确定。利用 和 、 的分压固定基极偏置电位 ，如满足条件 ：当温度变化1bRw2b BVBQI1 ，
3、抑制了 变化，从而获得稳定的工作点。CQIBVEBQICCQI由此可知，只有当 时，才能获得 恒定，故硅管应用时， 1B。只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，故要求 ，一般硅管BQII)105( BEQV取： 。EV3 设置静态 工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流 一般在 0.82mA 之间选取CQI为宜，设计电路中取 ，设 。mAIc5.1KRe1因为： 而 所以：EQeVEQCI.51.5EQVmAKV因为： (硅管的发射结电压 为 0.7V) BBEB所以： 1.50.72.因为： 所以：QCECE8.92.1因为： 而 取BBbIR)/(2 IQ035/BQI1则：
4、 取标称电阻 8.2KKVV3.7/.因为： 21bQCR则： ，考虑调整静态电流 的方便，(.)/.8.6.bCQI用 22K 电位器与 15K 电阻串联。谐振回路参数 计算1）回路中的总电容 C因为： 12ofLC则: pffCo3.5)2(12）回路电容 C因有 21()oep所以 5.3748.3FpF取 C 为标称值 30pf,与 5-20Pf 微调电容并联。3）求电感线圈 N2 与 N1 的匝数：根据理论推导，当线圈的尺寸及所选用的磁心确定后，则其相应的参数就可以认为是一个确定值，可以把它看成是一个常数。此时线圈的电感量仅和线圈匝数的平方成正比，即： 2KNL式中：K-系数，它与线
5、圈的尺寸及磁性材料有关； N-线圈的匝数一般 K 值的大小是由试验确定的。当要绕制的线圈电感量为某一值 时，可先在mL骨架上(也可以直接在磁心上)缠绕 10 匝，然后用电感测量仪测出其电感量 ，再用O下面的公式求出系数 K 值： 2/oLN式中： -为实验所绕匝数，由此根据 和 K 值便可求出线圈应绕的圈数，即：ONm实验中，L 采用带螺纹磁芯、金属屏蔽罩的 10S 型高频电感绕制。在原线圈骨架上用0.08mm 漆包线缠绕 10 匝后得到的电感为 2uH。由此可确定2628/10/10/OKLNH匝要得到 4 uH 的电感，所需匝数为匝 684102mLNK最后再按照接入系数要求的比例，来绕变
6、压器的初级抽头与次级线圈的匝数。因有，而 匝。则： 匝21pN142 5.413.01 确定耦合 电容与高频滤 波电容：耦合电容 C1、C2 的值，可在 1000 pf0.01uf 之间选择 ，一般用瓷片电容。旁路电容 Ce 、C3、C4 的取值一般为 0.01-1F，滤波电感的取值一般为 220-330uH。4.单调谐高频小信号放大器电路仿真实验用 EWB 电子工作平台软件构建 1-1 所示设计实验电路，仿真时可完成下列内容： 测 量并调整放大器的静态工作点。仿真条件：晶体管用理想库（defauit）中的（ideal）器件。电感线圈用固定电感L1=2.8uH、L2=1.2uH，中间抽头。其余
7、元件参数参见图 1-1。IC=1.5mA。可采用直接或间接方法。自建表格记录实验数据。 谐 振频率的调测与电压放大倍数的测量。仿真条件：输入高频信号频率 fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。阻尼电阻 R=、反馈电阻 Re=1K、负载电阻 RL=10K 研究阻尼电阻变化对放大器增益、 带宽、品 质因数的影响用频率特性测试仪测试放大器的幅频特性，并计算出增益、带宽及品质因数。测试条件：输入高频信号频率=fo=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。反馈电阻 Re=1K、负载电阻RL=10K。阻尼电阻 R=（开路） 阻尼电阻 R=10K 阻尼电阻 R=3K 阻尼电阻R=470 研究反馈
8、电阻变化对放大器的影响测试条件：输入高频信号频率=f o=10.7MHz,幅度（峰-峰值）50mV。阻尼电阻R=10K、负载电阻 RL=10K。反馈电阻 R=1K 负载电阻 R=2K 反馈电阻 R=510二、LC 三点式反 馈振荡器与晶体振荡器设计与制作在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。振荡器的种类很多，根据工作原理可以分为反馈型振荡器和负阻型振荡器。根据选频网络采用的器件可分为 LC 振荡器、晶体振荡器
9、、变压器耦合振荡器等。振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。1、电容三点式振荡器原理工作原理分析反馈式正弦波振荡器有 RC、LC 和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。本实验中，我们研究的主要是 LC 三点式振荡器。所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极（B、E、C ） ，分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如图 2-1 所示：图 2-1 三点式振荡器的基本电路根据相位平衡条件，图 2-1 (a)中构成振荡电路
10、的三个电抗元件，X 1、X 2 必须为同性质的电抗，X 3 必须为异性质的电抗，若 X1 和 X2 均为容抗，X 3 为感抗，则为电容三点式振荡电路（如图 2-1 (b)） ；若 X2 和 X1 均为感抗，X 3 为容抗，则为电感三点式振荡器（如图 2-1 (c)） 。由此可见，为射同余异。共基电容三点式振荡器的基本电路如图 2-2 所示图 2-2 共基电容三点式振荡器由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件 C1 和 C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件 L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。 其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产
11、生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个 LC 谐振回路，x3x2x1cbeLC2cbeC1L2CcbeL1(a) (b) (c)具有选频作用，当 LC 谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即 AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件， 于是得到单一频率的振荡信号输出。该振荡器的振荡频率 为：of12oCfL反馈系数 F 为： 12C若要它产生正弦波，
12、必须满足 F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在 F 确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般 ICO=0.5mA-4mA。共基电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。2）电路的频率稳定度较高。工作频率可以做得较高，可达到几十 MHz 到几百 MHz 的甚高频波段范围。 电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调 C1 或 C2 实现时，反馈系数也将改变。使振荡器的频率稳定度不高。为克服共基电容三点式振荡
13、器的缺点，可对其进行改进，改进电路有两种： 串联型改 进电容三端式振 荡器(克拉泼电路)电路组成如图 2-3 示：图 2-3 克拉泼振荡电路电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容 C3，串联于电感 L 支路。 功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。 因为 C3 远远小于 C1 或 C2，所以电容串联后的等效电容约为 C3。电路的振荡频率为：31/2ofLC与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感 L 支路上串联一个电容。但它有以下特点：1、振荡频率改变可不影响反馈系数。2、振荡幅度比较稳定；但 C3 不能太小，否则导致停
14、振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达 1.2-1.4； 为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器 。 并联型改 进电容三端式振 荡器(西勒电路)电路组成如图 2-4 示：图 2-4 西勒振荡电路电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用一电容 C4，并联于电感 L 两端。功用是保持了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。电路的振荡频率为：特点：1.振荡幅度比较稳定； 2.振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达 1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。 频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，它表示在一定的时间范围内或一定的温度
15、、湿度、电压、电源等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频率稳定度越高。改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。提高振荡回路标准性除了采用稳定性好和高 Q 的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用。石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参量 Lq 很大，Cq 很小，Rq 也
16、不大，因此晶体 Q 值可达到百万数量级，所以晶体振荡器的频率稳定度比LC 振荡器高很多。2、主要设计技术性能指标振荡频率 频率稳定度 650ofMHzK410/of输出幅度 .3pUV采用西勒振荡电路，为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，采用了射随器作为隔离级。12(34)ofLC3.基本设计条件电源供电为 12V，振荡管 BG1 为 9018（其主要参数 50,cmIA5,CEQV,取 =100，f T1100MHz）。隔离级射随器晶体管 BG2 也为0.1,CESV28-19FEh9018，LC 振荡器工作频率为 6MHz，晶体为 6 MHz。4.电路结构根据设计要求和条件可采用如图 2
17、-5 所示的电路结构。图 2-5 LC 与晶体振荡器电原理图5. 静态工作电流的确定合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流 ICQ大约在 0.8-4mA 之间选取，故本实验电路中：选 ICQ=2mA VCEQ=6V =100则有 KIURCQEce 3261为提高电路的稳定性 Re 值适当增大，取 Re=1K 则 Rc 2K因：U EQ=ICQRE 则： UEQ =2mA1K=2V因： IBQ=ICQ/ 则： IBQ =2mA/100=0.0
18、2mA一般取流过 Rb2 的电流为 5-10IBQ , 若取 10IBQ因： 则： 取标称电阻BQbIV2 7.0EQBVKVRb5.132.0712K。因： ： 21bBQCbRV KVb 3.4127.1为调整振荡管静态集电极电流的方便，R b1 由 27K 电阻与 27K 电位器串联构成。6.确定主振回路元器件回路中的各种电抗元件都可归结为总电容 C 和总电感 L 两部分。确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容 Cp远大于总的不稳定电容 Cd 原则，先选定
19、Cp 为宜。若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。但 C 不能过大，C 过大， L 就小，Q 值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。反馈系数 F=C1/C2，不能过大或过小，适宜 1/81/2。因振荡器的工作频率为： LCf210当 LC 振荡时，f 0=6MHz L10H本电路中，则回路的谐振频率 fo 主要由 C3、C4 决定，即)(214f有 。取 C3 =120pf，C4=51pf（用 33Pf 与 5-20Pf 的可调电容pLfC176423并联） ，因要遵循 C1，C 2C3,C4，C
20、1/C2=1/81/2 的条件，故取 C1=200pf，则 C2=510pf。对于晶体振荡，只需和晶体并联一可调电容进行微调即可。为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，振荡信号应尽可能从电路的低阻抗端输出。例如发射极接地的振荡电路，输出宜取自基极；如为基级接地，则应从发射极输出。综合上述计算结果。得实际电路如图 2-5 所示。6、性能测试调整 Rw1，使 。 mAICQ2fo Vop-p Vce Ic 测量值 Ic 计算值三、高频谐振功率放大器电路设计与制作1.设计要求电路的主要技术指标：输出功率 Po125mW，工作中心频率 fo=6MHz， 65%， 已知：电源供电为 12V，负载电阻,R
21、 L=51，晶体管用 3DA1，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe10，功率增益 Ap13dB（20 倍） 。（1）确定功放的工作状态 对高频功率放大器的基本要求是,尽可能输出大功率、高效率，为兼顾两者，通常选丙类且要求在临界工作状态，其电流流通角 在 600900范围。现设 =700。cc查表 3-1 得：集电极电流余弦脉冲直流 ICO分解系数 ，集电极电流余0(7).25弦脉冲基波 ICM1分解系数， 。设功放的输出功率为 0.5W。01(7).4功率放大器集电极的等效电阻为： 22()(.5)10(CESpoVcRPW集电极基波电流
22、振幅为： 1/9cmopIA集电极电流脉冲的最大振幅为： ax1/()5/0.4216cccImA集电极电流脉冲的直流分量为： max()26.coocI电源提供的直流功率为： 1540.6DCOPVIw集电极的耗散功率为： 0.o集电极的效率为： (满足设计要求)/67%oD已知： 即13pAdB2pA则：输入功率： /0.5/Pi mV基极余弦脉冲电流的最大值（设 3DA1 的 =10） 21.6BmIcA基极基波电流的振幅为： 011(7)9.5BmIA得基极输入的电压振幅为： 2/3iBmVPIV（2）基极偏置电路计算因 则有 ：cosEZBmV 0cos5.3cos71.EbmZV因
23、 则有 ：ECOIR/1./(4)2coVI取高频旁路电容 pf01.2（3）计算谐振回路与耦合线圈的参数输出采用 L 型匹配网路， 10,5pLR2(1)pLRQ1.076L20SL260.75.4SRH2211()().4.2.6pSLQ则 2265943710PCpFf匹配网路的电感 L 为 ，电容 C 为 。1.6H59（4）电源去耦滤波元件选择高频电路的电源去耦滤波网络通常采用 型 LC 低通滤波器，滤波电感 0可按经验取50100H，滤波电感一般取 0.01F。综合上述设计，得参考电路如图 3-10 所示。四、变容二极管调频与鉴频器电路设计频率调制是无线电通信的重要调制方式，因具有
24、抗干扰能力强，可充分利用发射机发送最大的功率。调频与解调电路简单，信号传输质量高的特点，故广泛应用在调频广播、电视伴音、卫星通信、卫星广播电视和模拟微波中继通信等方面。但因其频带较宽，常用于超短波及频率较高的波段。从调频信号中解调出调制信号的电路称为频率检波器或鉴频器。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器、振幅鉴频器、正交鉴频器、锁相环鉴频器等。本实验主要讨论的是相位鉴频器中的乘积型鉴频器。1、变容二极管调频基本原理所谓调频，就是用调制信号去控制载波（高频振荡）的瞬时频率，使其按调制信息的规律变化。调频信号的产生通常有两种方法：一是间接调频，即先对调制信号积分再用载波调相，其特点是调制与振荡分
25、离，故频率稳定性高，但频偏小，电路较复杂。二是直接调频，即用调制电压去控制振荡器中 LC 回路的参数，使其振荡频率随调制电压而变化。其特点是振荡、调制合二为一，同时进行。故频率稳定性差，但频偏大，电路简单。常用的直接调频电路有变容二极管直接调频和电抗管调频。由于变容二极管调频工作频率范围宽，固有损耗小，使用方便，电路简单，故本实验采用变容二极管调频电路。变容二极管构成的调频电路如图 4-1 所示。 图 4-1 变容二极管调频器原理图由图可见，变容二极管的结电容 通过耦合电容 并接在 回路的两端，形成振jC1nLC荡回路总电容的一部分。振荡回路的总电容 ，振荡频率为： jn)(21jNLf由于变
26、容二极管是利用 PN 结的结电容制成，在反偏电压作用下呈现一定的结电容（势垒电容） ，而且这个结电容 能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化。调制时将jCjC直流反偏电压 和调制信号 同时加入，其结电容 在直流反偏压所设定的电容基础上DVj随调制信号电压的幅度变化而变化，因为变容管的结电容是振荡回路电容的一部分，所以振荡器的频率必然随调制信号幅度而变化，从而实现了调频。其频偏 与回路的中心频f率 成正比，与结电容变化的最大值 成正比，与回路的总电容 成反比。0f m0C为了减小高频电压对变容二极管的作用，减小中心频率的漂移，常将耦合电容 的容1量选得较小（与 同数量级） ，这时变容二极管部分接入
27、振荡回路，这时回路的总电容为:jC)/(110 jjNC回路总电容的变化量为：jP频偏:fPCffmO)/(21式中， 称为接入系数。jQCP12、调频信号解调基本原理调频信号的解调是从调频波 中恢复出原调制信号cos()FMuUtut的过程，完成调频波解调过程的电路称为频率检波器。)(tu将调频波进行特定的波形变换，根据波形变换特点的不同，可归纳以下几种实现方法：第一种方法，将调频波通过频率幅度线性变换网络，变换成调频调幅波，再通过包络检波器检测出反映幅度变化的解调电压。这种鉴频器称为斜率鉴频器，或称振幅鉴频器，其原理电路框图如 4-2 所示 。图 4-2 振幅鉴频器电路框图第二种方法，将调
28、频波通过频率相位线性变换网络，变换成调频调相波，再通过鉴相器检测出反映相位变化的解调电压。把这种鉴频器称为相位鉴频器，其原理电路框图如 4-3 所示。 图 4-3 相位振幅鉴频器电路框图第三种方法，是随着近年来集成电路的广泛应用，在集成电路调频机中较多采用的移相乘积鉴频器。它是将输入 FM 信号经移相网络后生成与 FM 信号电压正交的参考信号电压，它与输入的 FM 信号电压同时加入相乘器，相乘器输出再经低通滤波器滤波后，便可还原出原调制信号，其原理电路框图如 4-4 所示。图 4-4 移相乘积鉴频器电路框图2、变容二极管电路及说明 实验电路的主要主要技术指标：主振频率 f0=6MHz，频率稳定
29、度 f o/fo5x10 -4 小时，最大频偏f m25KHz ，振荡器输出电压 Vo0.8V.已知条件：Vcc=12V ，高频三极管用 9018，=60。变容二极管用 2CC1C(， 调制信号频率为 1-3KHz.。)754pfCVEjoQ时 21 电路形式确定依据性能指标要求，对频率稳定度 fo/fo 要求较高，故选用电容三点改进西勒振荡器，如图 4-5 所示。图 4-5 变容二极管调频器电路电原理图图中，晶体管 BG1 接成共基组态西勒振荡器，C b 为基极电容。振荡电路的静态工作点由 Rb1、Rw1、R b2 决定。变容二极管的直流偏置电路由 R1 与 RW2 构成。只要静态偏置调整合
30、适，就可实现线性调频。ZL 为扼流电感，R 2 为限流电阻，调制电压经 C10 耦合电容加到变容二极管。C c 为振荡回路与变频回路的耦合电容，采用部分接入。调制信号经 BG2射随放大后经输出耦合电容 C9 输出。跳线开关 K4-5-1 控制变容管断开与接入，拨码开关K4-5-2 改变接入系数。 振荡电路静 态工作点 设置一般小功率自动稳幅 LC 振荡器的静态工作电流 ICQ 为 1-4mA。I CQ 偏大，振荡幅度虽增加，但波形失真加重，频率稳定性变差，故一般选 ICQ 为 2mA。为了获得较大的动态范围，一般取 VCEQ 为电源电压的一半，故取 VCEQ=6V。因有：I CQ=（V CC-
31、VCEQ）/(R E+RC)则： RE+RC =（V CC-VCEQ）/ I CQ =（12-6 ）/ 2=3K为提高电路的工作稳定性，Re 可适当取大一些，但应小于 RC，故取：Re=1K 则 Rc=2K因有：R b2=VBQ/I1 I1=(5-10)IBQ IBQ= ICQ/ VBQ=VEQ+0.7V VEQ=ICQRE则：V EQ=2*1=2VVBQ=2+0.7=2.7VIBQ=2/60=0.033 取 I1=10IBQ =0.33RB2=VBQ/I1=2.7/0.33=8.18K 取标称电阻 8.2K。因有：R B1=（V CC-VBQ）/V BQRB2则：RB1=（12-2.7）/2
32、.78.2=28.24K 为调整静态电流方便，用一 5.1K 电阻与 50K电位器串联。 计算主振回路元件参数在电容三点式西勒振荡器中，由 L、C 1、C 2 、C 3 与 Cj 组成并联谐振回路。其中 C2 两端的电压构成振荡反馈电压，其大小由反馈系数 F=C1/C2 选定，比值一般应满足 1/21/8。为了减小晶体管极间电容对回路振荡频率的影响， C1 与 C2 的取值应较大，即C3C1、C 3C2，但 C1、C 2 不能过大，若过大则 L 变小，Q 值将降低，振荡幅度也会变小，稳定性也变差。则回路的谐振频率 fo 主要有 C3 Cj 决定，即：若取 L=10uH，则电容 C3=68pf。
33、实际电路应用时，可适当调整 L 的匝数与 C3 的大小。C1 与 C2 的取值，应遵循 F=C1/C2=1/81/2 的条件，则取 C1=200pf，则 C2=680pf。电路中的基极耦合电容 CB，是提供等效交流通路，一般取值为 0.01uf。 变容二极管的静 态工作点 VD 的设置关于变容二极管的静态工作点 VD 即直流反偏工作点电压的选取，可由变容二极管的Cj 曲线决定。对不同的 值，其曲线的斜率（跨导）K C=C j / 各不相同。 较小时，K C 较大，产生得频偏也大，但非线性失真严重，故调制电压不宜过大。反之，较大时，K C 较小，达不到所需频偏的要求，所以 VQ 一般先选在 Cj
34、 曲线线性较好，且KC 较大区段的中间位置，一般取手册上给的反偏数值。故本例取变容管静态反向偏压VQ=4V，由特性曲线可得变容管的静态电容 CQ=75pf。 计算调频电 路元件参数变容管的静态反向偏置电压 VQ 由电阻 R1 与 Rw2 分压决定，即：VQ=R1/（Rw2）V CC电路中，R 1 用 1.5K 电阻, RW2 用 50K 电位器，以便调整静态偏压 VQ。隔离电阻 R 应远大于 R1、R 2，故取 R=150K。为了减小振荡回路输出的高频电压对变容管的作用，减小中心频率的漂移，常将耦合电容 CC 的容量选得较小（与 Cj 同数量级） ，形成部分接入式变容二极管调频电路。一般p1，
35、可以先取 p=0.2，然后在实验中调试。由 Cj-v 曲线得到 VQ=4V 时，对应 CQ=75pf 则：Cc=pCQ/1-p=18.8pf。 取标称值 Cc=20pf。低频调制信号 v的耦合支路电容 C4及电感 ZL 应对 提供通路，一般 的频率为几十 HZ 至几千 HZ，故取 C10=4.7uf，ZL=220uH。高频旁路电容 C11 应对调制信号 v呈现高阻，故取 C11=1500pf。)(jNf.综合以上设计与计算，得变容二极管调频电路如图 4-5 所示。五 乘积型相位鉴频设计与仿真1.乘积型相位鉴频器原理说明利用模拟乘法器的相乘原理可实现乘积型相位检波，其基本原理是：在乘法器的一个输
36、入端输入调频波 ，设其表达式为 ： sut coscssmfutUtt式中， 调频系数， 或 ，其中 为调制信号的频偏。fm/fw/ff另一输入端输入经线性移相网络移相后的调频调相波 ，设其表达式为：stcossin2smfutUttiiscftt式中， 移相网络的相频特性。这时乘法器的输出 为0ut 01sin2sin2EsEsmcftKKUt12sm式中，第一项为高频分量，可以被低通滤波器滤掉。第二项是所需要的频率分量，只要线性移相网络的相频特性 在调频波的频率变化范围内是线性的，当， 。因此鉴频器的输出电压 的变化规律与调频波0.4radsin0ut瞬时频率的变化规律相同，从而实现了相位
37、鉴频。2.乘积型相位鉴频器实验电路说明用 MC1496 构成的乘积型相位鉴频器电路如图 4-12 所示。图 4-12 MC1496 构成的相位鉴频器其中 与并联谐振回路 共同组成线性移相网络，将调频波的瞬时频率的变化转变成瞬1C2CL时相位的变化。分析表明，该网络的传输函数的相频特性 的表达式为：20arctn12Q当 时，上式近似表示为：0102()arctn()Q或 )rt(2)(0ff式中 回路的谐振频率，与调频波的中心频率相等。 0f回路品质因数。Q瞬时频率偏移。 f相移 与频偏 的特性曲线如图 4-13 所示。 图 4-13 移相网络的相频待性f由图可见：在 即 的范围内，相位与频偏
38、呈线性关系，从而实现线性移相0MC1496 的作用是将调频波与调频调相波相乘，其输出端接集成运放构成的差分放大器，将双端输出变成单端输出，再经 R0C0滤波网络输出。可见：在 即 的范围内，相位与频偏呈线性关系，从而实现线性移相。0ff3.MC1496鉴频电路的鉴频实验对于图 4-13 所示的鉴频电路的鉴频操作过程如下：首先测量鉴频器的静态工作点（使电路工作在平衡状态） ，再调谐并联谐振回路，使其谐振（谐振频率 MHz） 。再从 端输入 ， 的载波10.7cfMHzxu10.7cfMHz40cpUmV（不接相移网络， ） ，调节平衡电位器 RP 使载波抑制最佳 。然后接入移相网yu u络，输入
39、调频波 ，其中心频率 ， ，调制信号的频率sU10.7cfz4cp，最大频偏 ，调节谐振回路 使输出端获得的低频调制信号1fKHzmax5fKH2C的波形失真最小，幅度最大。0t4.鉴频特性曲线（S 曲线）的测量方法测量鉴频特性曲线的常用方法有逐点描迹法和扫频测量法逐点描迹法的操作是：用高频信号发生器作为信号源加到鉴频器的输入端 ，先调节sU中心频率 ，输出幅度 。鉴频器的输出端 接数字万用表10.7cfMHz40cpUmV0（置于“直流电压”档）测量输出电压 值。 （调谐并联谐振回路，使其谐振） 。再改变高频信号发生器的输出频率（维持幅度不变） ，记下对应的输出电压 值，并填入表 4-5；0U最后根据表中测量值描绘 S 曲线。扫频测量法的操作是：将扫频仪（如型）的输出信号加到鉴频器的输入端 ，sU扫频仪的检波探头电缆换成夹子电缆线接到鉴频器的输出端 ，先调节的“频率0偏移” 、 “输出衰减”和“轴增益”等旋钮，使上直接显示出鉴频特性，利用“频标”可绘出曲线。调节谐振回路电容 ，平衡电位器可改变曲线的斜率和对2C称性。表 4-5 鉴频特性曲线的测量值/MHz0f 10. 5 10.6 10.7 10.8 10.9 /mVU
