直接调频发射机系统说明书

目录

前言 (2)

一、绪论 (3)

1.基本原理 (3)

二、频率的调制 (4)

2.1 调频的方法及原理 (4)

1）直接调频原理 (4)

2）晶体振荡器直接调频 (4)

三、基于Multisim的调频电路设计与分析 (6)

3.1 Multisim软件介绍 (6)

3.2 基于Multisim的频率的调制仿真分析 (7)

3.2.1 单元电路设计及分析 (7)

1）石英晶体振荡器直接调频 (7)

2）丙类谐振功率放大 (8)

3）倍频器 (10)

4）二极管单平衡混频电路 (11)

四、整机电路设计 (13)

五、设计总结 (14)

参考文献 (15)

致谢 (16)

前言

着全球经济一体化的发展，世界通信行业也是日新月异，发展迅猛之快，更新速度之极，给与我们巨大的挑战和机遇。“通信电子线路”是学习通信的基础课程，“高频电子线路”具有很强的理论性和实践性。频率的调制是通信电子线路的重要组成部分。此部分在学习的过程当中具有有一定的困难。为了更好的学习，采用计算机辅助分析方法。本课程设计是基于Multisim的调频电路的设计和仿真。

一、绪论

1.基本原理

《高频电子线路》主要的学习内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，需要发射的低频调制信号（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、微波和卫星等通信系统中，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 的功能更强大，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。

二、频率的调制

2.1 调频的方法及原理

产生调频信号的电路叫做调频器。对它有四个主要要求：(1)已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化。这是基本要求。(2)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(视应用场合不同而有不同的要求)。(3)最大频移与调制频率无关。(4)无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。产生调频信号的方法很多，归纳起来主要有两类：第一类是用调制信号直接控制载波的瞬时频率——直接调频。第二类是先将调制信号积分，然后对载波进行调相，结果得到调频波。即由调相变调频——间接调频。

1）直接调频原理

直接调频基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务。

如果载波由LC自激振荡器产生．则振荡频率主要由谐振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率的目的。

变容二极管或反向偏置的半导体PN结，可以作为电压控制可变电容元件；具有铁氧体磁芯的电感线圈，可以作为电流控制可变电感元件。方法是在磁芯上绕一个附加线圈，当这个线圈中的电流改变时，它所产生的磁场随之改变，引起磁芯的磁导率改变(当工作在磁饱和状态时)，因而使主线圈的电感量改变，于是振荡频率随之产生变化。

2）晶体振荡器直接调频

通过振荡器的学习，我们已知，晶体振荡器有两种类型。一种是工作在石英晶体的串联谐振频率上，晶体等效为一个短路元件，起着选频作用。另一种是工作于晶体的串联与并联谐振频率之间。晶体等效为一个高品质因数的电感元件，作为振荡回路元件之一。通常是利用变容二极管控制后一种晶体振荡器的振荡频率来实现调频。

变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体相串联，另一种是与石英晶体相并联。无论哪一种接入方式，当变容二极管的结电容发生变化时，都引起晶体的等效电抗发生变化。在变容二极管与石英晶体相串联的情况下，变容管结电容的变化，主要是使晶体

串联谐振频率f q发生变化，从而引起石英晶体的等效电抗的大小变化．如图2.3(a)所示。当变容二极管与石英晶体相并联时，变容二极管结电容的变化，主要是使晶体的并联谐振频率发生变化，这也会引起晶体的等效电抗的大小发生变化，如图2.3(b)所示，该图是电纳曲线。总之，如果用调制信号控制变容二极管的结电容，由于石英晶体的等效电抗(我们应用的是处在f q与f p之间的感抗X q)的大小也受到控制，因而亦使振荡频率受到调制信号的控制，即获得了调频信号，但所产生的最大相对频移很小，约只有10-4数量级。

变容二极管与晶体并联联接方式有一个较大的缺点，就是变容管参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而用得比较广泛的还是变容管与石英晶体相串联的方式。图2.4是对皮尔斯晶体振荡器进行频率调制的典型电路。图中，C1、C2与石英晶体、变容管组成皮尔斯振荡电路；L1、L2与L3为高频扼流圈；R1、R2与R3是振荡管的偏置电路；C3对调制信号频率短路：当调制信号使变容管的结电容变化时，晶体振荡器的振荡频率就受到调

图2.3 变容管与晶体的两种联接方式及其电抗曲线