中南大学基于某Multisim地FM调频电路设计报告材料(终极)

课程设计报告

题目：基于Multisim 的FM调频电路设计学生：

学生学号：

系别：信息科学与工程学院

专业：通信

届别：2013届

指导教师：

目录

目录

1课程设计的任务与要求 (3)

1.1 课程设计的任务 (3)

1.2 课程设计的要求 (3)

1.3 课程设计的研究基础 (3)

2基于变容二极管的FM调制系统方案制定 (4)

2.1 方案提出 (4)

2.2 方案论证 (5)

2.2.1调频的概念 (5)

2.2.2变容二极管直接调频电路工作原理 (6)

3实现FM调频的原理框图 (12)

4实验结果与分析 (12)

4.1调频仿真 (12)

4.2误差分析和单元电路测试： (14)

4.3实验结果： (15)

5实验特点与实验思考 (17)

6总结 (17)

附录一参考文献 (18)

附录二元件清单 (19)

1课程设计的任务与要求

1.1 课程设计的任务

通过本次课程设计，掌握通信电子电路中利用变容二极管进行FM调制的方法。在硬件电路上采用变容二极管进行直接调频和基于Mulitisim软件进行仿真和测试，并进行分析。

1.2 课程设计的要求

本课程设计主要研究FM调制系统的理论设计和基于Mulitisim软件仿真。

(1)设计要求：用变容二极管设计一FM调频电路，其中变容二极管两端电

压 Vq=4V时，Cq=75pF，Q处的斜率为12.5pF/V。

(2)主要技术指标：中心频率10.7MHz 调制信号：1KHz，频偏：20KHz

1.3 课程设计的研究基础

《通信电子电路》中第七章的主要学习容是,无线电通信系统中发射和接

收设备中单元电路的形式及工作原理等。在无线电发射机中，如果需要发射低

频调制信号（如由语音信号转换而来的电信号），都要经过调制才能进行发送

传输。

所谓调制是指用低频调制信号去改变高频振荡波，使其随低频调制信号的

变化规律（幅度、频率或相位）相应变化的过程。由这些经过调制后的已调波

携带低频信号的信息到空间进行传输，完成信号的发射。从频谱的角度来看，调制是将低频调制信号的频谱从低频端搬到高频端的过程。

调频电路广泛运用于无线广播、电视节目传播、移动通信、微波和卫星等系统中，频率调制信号比调幅信号抗干扰性强。

使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。

Multisim 是一个能进行电路原理设计、对电路功能进行测试分析的仿真软件。Multisim 的功能强大，更适合于对模拟电路、数字电路和通信电路等的仿真与测试。它的元器件库提供数千种电路元器件供仿真选用，提供的虚拟测试仪器仪表种类齐全，还有较为详细的电路分析功能，仿真速度更快。它将实验过程中创建的电路原理图、使用到的仪器、电路测试分析后结果的显示图表等全部集成到同一个电路窗口中，具有直观、方便、实用和安全的优点。2基于变容二极管的FM调制系统方案制定

2.1 方案提出

所谓调频，就是把要传送的信息（例如语言、音乐）作为调制信号去控制载波（高频振荡信号）的瞬时频率，使其按调制信号的规律变化。许多调频发射电路中采用直接调频电路：如无线麦克风发射电路、无线遥控玩具的发射机

电路及对讲机电路等。在模拟电路课程的学习中，我们学习过各种振荡器，这些振荡器产生的是频率、幅度不变的单频余弦波。按照调频波的定义，若这些振荡器的频率能够被低频信号直接控制而改变，则振荡器就可输出调频波，相应的称这些电路为直接调频电路。变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压大小而变化的原理设计的一种二极管。它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。不同的是在加反向偏压时，变容二管呈现较大的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会随调制信号电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。

由于抗干扰能力强、功率利用率高、信息传输保真度高等优点，频率调制广泛应用于各种通信系统和电子设备中。实现调频的方法有直接调频法和间接调频法两类。

2.2 方案论证

2.2.1调频的概念

调频就是用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。已调波称为调频波。调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。调频系统实现稍复杂，占用的频带远较调幅波为宽，因此必须工作在超短波波段。抗干扰性能好，传输时信号失真小，利用率也较高。

使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小

由调制信号的大小决定，

变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母 FM 表示。

2.2.2变容二极管直接调频电路工作原理

（1）变容二极管的特性

变容二极管是根据PN 结的结电容随反向电压改变而变化的原理设计的。在加反向偏压时，变容二管呈现一个较大的结电容。这个结电容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。正是利用了变容二极管这一特性，将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会明显地随调制电压而变化，从而改变振荡频率，达到调频的目的。

变容二极管的反向电压与其结电容呈非线性关系。其结电容Cj 与反向偏置电压Ur 之间有如下关系：

01j j r r d C C u U =

⎛⎫+ ⎪⎝⎭ (1)

式中，UD 为PN 结的势垒电压，Cj0 为Ur =0时的结电容;γ为电容变化系数。

（2）调频基本原理