罗欢 030912117 通信091 变容二极管直接调频电路课程设计

2026/1/21 11:07:39

课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸

图4特性曲线

2.3 在正弦振荡器中实现直接调频

反馈振荡器的振荡频率是根据振荡环路的相位平衡条件确定的,即

?T(?os)c?2n?。其中?T(?)与电路的主网络以及反馈网络均有关,设法控制主网络

的相频特性或者反馈网络的相频特性都有可能达到控制频率的目的。在LC正弦波振荡器中,?T(?)主要取决于LC谐振回路,工程上可认为它的振荡频率近似等于回路的固有谐振频率,因此设法控制L或C即可。目前应用最广泛的是利用反偏工作的PN结呈现的势垒电容而构成的变容二极管,它具有工作频率高,固有损耗小和使用方便等优点。实践中利用它的电容-电压特性已达到电压控制的作用。变容管的接入有全部和部分之分,本电路采用全部接入。

2.3.1变容管作为振荡回路总电容的直接调频电路

图5(b)为LC正弦波振荡器中的谐振回路。图中Cj代表变容管的结电容,它与L共同构成振荡器的振荡回路,振荡器的振荡频率近似等于回路的谐振频率,即

?osc??o?1 (2.4) LCj已知变容管的结电容Cj随外加电压v变化的变容特性由下式表示

Cj(v)?Cj(0)(1?vVB)n (2.5)式

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中,VB是PN结的内建电位差,Cj(0)为v?0是的结电容,n为变容指数,其值取决于PN结的工艺结构,在13到6之间。

为了保证变容管在调制信号电压变化范围内保持反偏,必须加反偏工作点电压

?VQ,因此,加在变容管上的总电压,v??(VQ?v?),且v??VQ,将它代入式2.5,

经整理得

Cj?CjQ(1?x)n (2.6)式

中 CjQCj(0)v??,x? (2.7)

VQnVQ?VB(1?)VB其中,CjQ为变容管在静态工作点上的结电容,x为归一化的调制信号电压,其值恒小于1.

进一步将(2.6)代入式(2.7),得到振荡角频率?osc随x(也即v?)变化的关系式为

n2 ?osc(x)??0(x)??c(1?x) (2.8)式中

?c?1 (2.9)是v??0时的振荡角频率,亦LCjQ即调制信号的载波角频率,其值由VQ控制。根据?osc可求得调频波的最大角频偏为

??m?中心角频率偏离?c的数值为

1n ??c?n(?1)m2?c (2.11)中

82心角频率的相对偏离值为

2m?c (2.10) n

2.3.2电路组成

??c?c1n?n(?1)m2 (2.12) 82在LC正弦波振荡器中,构成直接调频电路时,关键是如何接入调变变容管电容量的控制电路,要求控制电路的接入既能有效地将VQ和v?加到变容管上,又不影响

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振荡器的正常工作。图5为变容管作为总电容的振荡电路。图中方框内为变容管的控制电路,作用着VQ和v?。为了防止它们对振荡回路的影响,必须接入L1,C2。L1为高频扼流圈,要求它对高频的感抗很大,接近开路,而对直流和调制频率近似短路。C2为高频滤波电容,要求它对高频的容抗很小,接近短路,而对调制频率的容抗很大,接近开路。同时,在这个原理电路中,为了使VQ和v?能有效地加到变容管上,而不至于被振荡回路电感L所短路,还必须在变容管和L之间接入隔直电容C1,要求它对高频接近短路,对调制频率接近开路。综上所述,对高频而言,由于L1和C2短路,因而它是由L和Cj组成的振荡回路,不受控制电路的影响,如图b所示。对直流和调制频率而言,由于C1的阻断,因而VQ和v?可以有效地加到变容管上,不受振荡回路的影响,如图c所示。

图5 直接调频电路

2.4缓冲隔离

缓冲隔离级将调频振荡器与功放级隔离,以减小后级对振荡器频率稳定度及振荡波形的影响。是否选择该单元电路,主要根据电路对稳定性要求的高低。一般情况下,需要选择该电路。缓冲级通常采用射极跟随器电路。

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图5 缓冲隔离电路

2.5倍频器

倍频器将调频振荡器产生的信号频率加倍,以达到发射机载波频率的要求,这样可以降低振荡器的工作频率,提高电路的频率稳定度。如果振荡器的振荡频率可以满足发射机载波频率的要求,就可省去此电路。高频功放电路使负载(天线)上获得设计要求的发射功率。如果要求达到的发射功率比较大,那么在末级功放之前还要加功率推动级,以便为末级功放提供足够的激励功率。如果要求的发射功率不大,且振荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求,那么功放推动级也可省去。选择高频功率放大器时应考虑几个因素,如要使负载(天线)上获得令人满意的发射功率,而且整机效率较高,应选择丙类功率放大器。末级功放的功率增益不能太高,否则电路性能不稳定,容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用,适当地合理分配功率增益。功率推动级为末级功放提供激励功率。可以选择在弱过压工作状态下的丙类功放,或甲类功放。

三 心得体会

通过学习高频电子线路这门课程,使我能综合运用电工技术,高频电子技术课程中的所学到的理论知识来完成设计和分析电路,熟悉了工程实践中高频电子电路的设计方法和规范,达到综合应用电子技术的目的。学会了文件检索和查找数据手册的能力。学会了应用protel软件的使用。还学会了整理和总结设计文档报告。学到很多

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