变容二极管调频电路课程设计

摘要本设计基于LC振荡器原理，通过改变变容二极管两端的电压来改变电容，以达到改变频率，从而实现设计的要求。

整个设计由三点式振荡器模块、变容二极管调频模块组成，完成了调频电路设计的要求。

关键字：LC振荡器变容二极管调频目录1方案选择： (3)2调频电路设计原理分析 (4)2.1FM调制原理： (4)2.2变容二极管直接频率调制的原理： (4)2.3三极管的参数 (6)3单元电路设计分析 (6)3.1LC振荡电路 (6)3.2调制灵敏度 (7)3.3增加稳定度的措施： (8)3.3.1震荡回路参数LC (8)3.3.2温度补偿法 (9)3.3.3回路电阻 (9)3.3.4加缓冲级 (10)3.3.5有源器件的参数 (10)4 各单元电路元器件参数设置： (11)4.1LC震荡电路直流参数设置： (11)4.2调频电路的直流参数设置 (11)4.3交流电路参数设置： (11)4.4计算调制信号的幅度 (13)元器件清单 (14)设计体会 (15)参考文献 (16)附录 (17)1方案选择：产生调频信号的电路叫做调频器，对他有4个主要的要求：已调波的瞬时频率与调制信号成比例变化。

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。

最大频偏与调制频率无关。

无寄生调幅或寄生调幅尽量小。

产生调频的方法主要归纳为两类：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。

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。

2调频电路设计原理分析2.1 FM 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t w Vcm Vc c cos =,调制波t w Vsm Vs s cos =。

实验八 变容二极管调频实验一 实验目的1. 进一步学习掌握频率调制相关理论。

2. 掌握用变容二极管调频振荡器实现FM 的电路原理和方法。

3. 理解变容二极管静态调制特性、动态调制特性概念并掌握测试方法。

二、实验使用仪器1．变容二极管调频振荡电路实验板 2．100MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 高频信号源三、实验基本原理与电路1. 变容二极管调频原理变容二极管的调频原理可用图8-1说明。

变容二极管的电容C 和电感L 组成LC 振荡器的谐振电路，其谐振频率近似为 LCf π21=。

在变容二极管上加一固定的反向直流偏压U 偏和调制电压U Ω（图ａ），则变容二极管的结电容C 将随调制信号U Ω的幅度变化而变化 ，通过二极管的变容特性（图ｂ）可以找出结电容C 随时间的变化曲线（图ｃ）。

此电容C 由两部分组成，一部分是0C ，由反向直流偏压U 偏决定，为固定值；另一部分是变化的电容，由调制电压U Ω的幅度决定，可以表示为t C m Ωcos ，其中Ω为调制信号的频率。

m C 是电容变化部分的幅度，则有C ＝0C 十t C m Ωcos 将C 代入f 的公式，化简整理可得f f t C C f f f m ∆+=Ω⋅-=0000cos 21式中 f ∆=021f -t C C mΩcos 00f 是0=m C 时，由电感L 和固定电容0C 所决定的谐振频率，称为中心频率，021LC f π=。

f ∆是频率的变化部分，而21C C f m是频率变化部分的幅值，称为频偏。

式中的负号表示当回路电容增加时，频率是减小的。

我们还可通过图8-1（C ）及图（D ）（L 固定，f 与C 成反比曲线）找出频率和时间的关系。

比较图（a ）及图（e ），可见频率f 是随调制电压Ωu 的幅度变化而变化，从而实现了调频。

f f图8-1 变容二极管调频原理3. 变容二极管调频实验电路变容二极管调频实验电路如图8-2。

成绩评定表课程设计任务书目录摘要 (4)1.引言 (5)2. Protel 99 SE 简介 (6)3.实验步骤 (7)3.1 Protel 99 SE 绘图环境设置 (7)3.1.1新建一个设计库 (7)3.1.2添加元件库 (10)3.2绘制原理图 (12)3.2.1选取元件 (12)3.2.2摆放元件 (13)3.2.3元件连接 (13)3.2.4放置输入/输出点 (14)3.2.5更改元件属性 (15)3.2.6 ERC(电气规则检查) (16)3.3 PCB制图 (16)3.3.1自动生成PCB文件 (16)3.3.2自动布线 (18)3.4仿真应用 (20)4.课设总结 (22)5.参考文献 (22)摘要本次课设的要求和目的是掌握Protel的应用。

本文以Protel99SE为例，详细具体地介绍这个软件的用法与应用。

文章首先介绍了Protel99SE基本知识，然后提出需用该软件解决的实际问题，结合实际问题一步步介绍Protel99SE的用法，如：基础原理图设计，印制电路板基础，PCB元件的制作，电路仿真分析，综合案例演练等。

接着分析应用Protel99SE软件的过程中可能遇到的问题及一些应对方法。

课设最后进行总结，检查课设的完整性和彻底性，检验自己对Protel99SE软件的掌握程度及应用情况。

Protel 99 SE应用课程设计——变容二极管的调频电路1·引言人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。

现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。

前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA技术。

EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计,电子电路设计以及PCB设计。

变容二极管一、实验目的1.了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理2.掌握调频器的调制特性及其测量方法3.观察寄生调幅现象和了解其产生的原因及其消除方法 二、实验预习要求实验前，预习“电子线路非线性部分”第5章：角度调制与解调电路；“高频电子线路”第八章：角度调制与解调；“高频电子技术”第9章：角度调制与解调—非线性频率变换电路等有关章节的内容。

三、实验原理1.变容二极管直接调频电路：变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。

当外加反向偏置电压变化时，变容二极管PN 结的结电容会随之改变，其变化规律如图3-1所示。

图3-1变化规律直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。

若载波信号是由LC 自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。

因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。

¿¿¿¿¿¿若在LC 振荡回路上并联一个变容二极管，如图3-2所示，并用调制信号电压来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。

2.电容耦合双调谐回路相位鉴频器：相位鉴频器的组成方框图如3-3示。

图中的线性移相网络就是频—相变换网络，它将输入调频信 号u1 的瞬时频率变化转换为相位变化的信号u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。

图3-4的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。

这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。

为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。

图3-4 耦合回路相位鉴频器图3-5（a ）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。

变容二极管调频电路设计一、基本原理变容二极管调频电路利用变容二极管的非线性特性，实现调频功能。

变容二极管即反向偏压下的二极管，它的电容值与反向偏压有关，反向偏压越大，电容值越小。

当正弦信号进入反向偏压的二极管时，随着信号电压的增大，二极管的电容值减小，导致信号频率的增加。

反之，随着信号电压的减小，二极管的电容值增大，导致信号频率的减小。

通过不同程度的反向偏压，可以实现对信号频率的调整。

二、电路设计步骤1.确定工作频率范围：首先，确定设计的变容二极管调频电路的工作频率范围。

根据具体应用需求，选择适当的频率范围。

2.选择电路拓扑结构：常见的变容二极管调频电路拓扑结构包括正弦波调频电路和方波调频电路。

正弦波调频电路适用于较高频率的调频需求，而方波调频电路适用于较低频率的调频需求。

根据具体的工作频率范围和调频要求，选择合适的电路拓扑结构。

3.设置电压偏置电路：由于变容二极管是在反向偏置电压下工作，需要设计一个合适的电压偏置电路。

该电路的作用是为变容二极管提供适当的反向偏置电压，保证在工作频率范围内变容二极管始终处于反向偏压状态。

4.设计信号源和功率放大器：为了提供输入信号和驱动变容二极管，需要设计信号源和功率放大器。

信号源可以选择稳定的正弦波源或方波源，功率放大器的设计要考虑到输出功率和失真等因素。

5.确定电容和电压范围：根据工作频率范围和调频要求，选择合适的变容二极管和电容。

同时，确定电容的电压范围，以保证电容的可靠性和稳定性。

6.进行电路仿真和优化：在设计完成后，进行电路仿真和优化。

使用电路仿真软件，验证电路的性能和稳定性。

根据仿真结果，调整电路参数，优化设计。

7.制作电路原型和测试：最后，根据优化后的设计方案，制作电路原型，并进行测试。

通过测试，验证电路的性能和可靠性，可以对设计进行进一步改进和优化。

三、注意事项-选择合适的变容二极管：变容二极管的性能参数对电路的调频性能影响较大，应选择性能稳定可靠的品牌和型号。

目录摘要 01、方案选择 (1)2、变容二极管直接调频原理 (1)3、变容二极管直接调频 (3)3.1 变容二极管工作原理 (3)4、电路实现 (4)4.1课程设计指标 (4)4.2元件参数选择 (5)4.3电路设计仿真图 (5)4.4电路仿真结果 (6)4.5 PCB如图4.4所示 (7)总结与体会 (8)参考文献 (9)摘要调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。

主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。

调频电台的频带通常大约是200～250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。

由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于30～8000Hz 的范围内。

在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30～15000Hz，使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。

变容二极管调频电路是一种常用的直接调频电路，广泛应用于移动通信和自动频率微调系统。

其优点是工作频率高，固有损耗小且线路简单，能获得较大的频偏，其缺点是中心频率稳定度较低。

较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。

本课题载波由LC电容反馈三端振荡器组成主振回路，振荡频率有电路电感和电容决定，当受调制信号控制的变容二极管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡频率受调制信号的控制，从而实现调频。

关键词：变容二极管 LC电容反馈三端振荡器调频1、方案选择变容二极管调频方式有两种：间接调频和直接调频。

（1）间接调频先将调制信号进行积分处理，然后用它控制载波的瞬时相位变化，从而实现间接控制载波的瞬时频率变化的方法，称为间接调频法。

根据前述调频与调相波之间的关系可知，调频波可看成将调制信号积分后的调相波。

这样，调相输出的信号相对积分后的调制信号而言是调相波，但对原调制信号而言则为调频波。

这种实现调相的电路独立于高频载波振荡器以外，所以这种调频波突出的优点是载波中心频率的稳定性可以做得较高，但可能得到的最大频偏较小。

实验八变容二极管频率调制电路实验一、实验目的：1. 了解变容二极管调频器电路原理和测试方法；2. 了解调频器调制特性及主要性能参数的测量方法；3. 观察寄生调幅现象，了解其产生原因及消除方法。

二、预习要求：1. 复习变容二极管的非线性特性，及变容二极管调频振荡器调制特性；2. 复习角度调制的原理和变容二极管调频电路的组成形式.三、实验电路说明：本实验电路如图8-1所示。

图8-1本电路由LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路两部分组成。

图中晶体三极管组成电容三点式振荡器。

C1为基极耦合电容，Q的静态工作点由W1、R1、R2及R4共同决定。

L1、C5与C2、C3组成并联谐振回路。

调频电路由变容二极管D1及耦合电容C6组成，W2、R6与R7为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压，R5为隔离电阻。

C7与高频扼流圈L2给调制信号提供通路，C8起高频滤波作用。

四、实验仪器：1. 双踪示波器2. 万用表3. 频率计4. 实验箱及频率调制、解调模块五、实验内容及步骤：1. 静态调制特性测量1）接通电源；2）输入端不接调制信号，将频率计接到TP1端，示波器接至TP2观察波形；3）调节W1使振荡器起振，且波形不失真，振荡器频率约为5.6MHz左右;4）调节W2使TP3处的电压变化（Ud—二极管电压），将对应的频率填入表5-1。

表8-12. 动态测试：调节频率调制电路的f0 =6.5MHz，从P1端输入F=2KHz的调制信号Um，，在输出TP1端观察Um与调频波上下频偏的关系（用频率分析仪测量⊿f(MHz)），将对应的频率填入表5-2。

表8-2六、实验报告要求：1. 整理各项实验所得的数据和波形，绘制静态调制特性曲线；2. 求出调制灵敏度S。

南华大学《通信线路》设计报告变容二极管调频电路设计姓名: 王佳杰学号：20114400218专业班级：通信1102班指导老师：邓贤君所在学院: 电气工程学院2014年6月12 日摘要随着电子与通信技术的不断进步,各种新兴电子产品的开发速度越来越快。

现代计算机技术和微电子技术的进一步结合和发展使得电子电路和通信线路出现了二个分支。

一个是朝着更高集成度的集成电路发展：而另一个是利用分立元件和硬件描述语言对新型器件进行专门设计。

调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。

调频电台的频带通常大约是200～250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。

由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于30～8000Hz的范围内。

在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至30～15000Hz,使音频信号的频谱分量更为丰富，声音质量大为提高。

目前，应用最广泛的是采用变容二极管直接调频技术,即利用二极管反偏工作的PN 结呈现的势垒电容，它与回路中的电感共同构成振荡器的振荡回路，从而作为振荡频率直接调频电路.它具有工作频率高、固有损耗小和使用方便等优点。

变容二极管为特殊二极管的一种.当外加顺向偏压时，有大量电流产生，PN（正负极)接面的耗尽区变窄，电容变大，产生扩散电容效应；当外加反向偏压时,则会产生过渡电容效应。

但因加顺向偏压时会有漏电流的产生,所以在应用上均供给反向偏压。

在变容二极管直接调频电路中，变容二极管作为一压控电容接入到谐振回路中，有所学的正弦波振荡器章节中,我们知道振荡器的振荡频率由谐振回路的谐振频率决定.因此,当变容二极管的结电容随加到变容二极管上的电压变化时，由变容二极管的结电容和其他回路元件决定的谐振回路的谐振频率也就随之变化,若此时谐振回路的谐振频率与加到变容二极管上的调制信号呈线性关系，就完成了调频的功能，这也是变容二极管调频的原理。

《高频电子线路》课程设计报告{设计题目：变容二极管调频与解调器设计}姓名：分院：班级：学号：日期：目录一、课程设计目的 (3)二、课程设计题目描述及要求 (3)三、课程设计报告内容 (4)1、实验目的 (4)2、实验原理 (4)3、实验仪器 (6)四、实验总结 (6)五、参考资料 (6)一、课程设计目的通过本课程设计掌握通信系统中常用的一些基本功能电路的组成、工作原理、电路、性能特点、基本分析方法和工程计算方法，强调电路结构和单元电路的模型化，初步具有通信电子电路中的设计技能。

巩固已学的理论知识。

能将理论与实际很好的结合起来，将理论正确运用到实践当中。

能使自己更好的了解变容二极管的调频与解调，极其之间的关系。

二、课程设计题目描述及要求本次课程设计的题目是变容二极管调频与解调器设计，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。

三、课程设计报告内容1、实验目的（1）、了解变容二极管调频电路原理及构成；（2）、了解调频器调制特性及测量方法。

（3）、了解相位鉴频器的工作原理及电路构成（4）、了解相位鉴频器特性及测量方法。

2、实验原理许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。

变容二极管直接调频原理是二极管通过改变外加反向电压可以改变空间电荷区的宽度，从而改变电容的大小。

在LC振荡器的振荡回路上接入变容二极管，由于变容二极管结电容C j 随所加反向偏压而变化，如果在变容二极管两端加上直流反向偏压和调制信号，当调制信号为零时，变容二极管的结电容为对应直流偏压E d时的结电容C Q，此时振荡器频率为固定的载波频率，当加上调制信号uΩ=UΩcosΩt时，结电容C j随所加调制信号的规律变化，振荡频率也跟着结电容的规律变化，从而可实现调频。