高频电子线路课程设计调相Word文件下载.docx

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一、前言

1.1概述

随着科学技术的发展，信息的传输速度越来越快，因此对很多通信设备做出了严格的要求，在这种情况下对信号调制的质量就带来了新的挑战，然而信号调制在电视广播、通信工具中的应用越来越广泛，信号质量的好坏直接与我们生活息息相关。

随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。

在大多数情况下，增强通信系统的性能，一个更好声音与视觉效果，能更加吸引消费者的视觉。

对信号进行相位调制在数字通信系统中起到非常重要的作用，它的主要作用是将低频信号附加在高频振荡上，使天线的辐射效率提高尺寸缩小。

同时使接收端获得良好的声音与视频效果。

而调相作为移相键控中的重要组成部分，因此设计出实用、调制质量高、误码率低的调相系统是一个发展方向。

信号调制在气象卫星遥感图象数据传输、导航系统、雷达、遥测遥控中应用非常广泛，特别是在无线电中。

无线电的最早应用于航海中，使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。

现在，无线电有着多种应用形式，包括无线数据网，各种移动通信以及无线电广播等。

无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。

无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。

利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。

当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。

通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。

然而对信号进行相位调制在无线电中也占据了又一定位置。

1.2设计目的

（1）提高我们自身对电路设计与分析的能力与思想，加强知识的运用能力，将课堂所学知识运用到实际生活中去。

（2）进一步理解信号调制的过程，熟悉高频低频电路在信号调制中的运用。

（3）掌握相位调制中各个模块所起作用。

（4）同时了解信号在无线电以及在数字通信中的应用。

1.3设计的意义

目前的信号调制主要有调幅、调相、调频三种，但是调相与振幅调制相比，调相的优点是抗干扰性强。

调频主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥测。

（1）、由于调幅和调相在无线电中是最常见的，调幅是使高频载波的频率随信号改变的调制（AM）。

其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。

调相是使载波频率按照调制信号改变的调制（PM）。

已调波相位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调相的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小、调相比调幅抗干扰能力强

（2）、调相波比调幅波频带宽

频带宽度与调制系数有关，即：

调制系数大，频带宽。

调相中常取调相系数大于1，而调幅系数是小于1的（大于1就过调了，会严重失真），所以，调相波的频带宽度比调幅波的频带宽度大得多。

因此音质要好，音频的上限可达10KHZ左右。

（3）、调相制功率利用率大于调幅制

发射总功率中，边频功率为传送调制信号的有效功率，而边频功率与调制系数有关，调制系数大，边频功率大。

由于调相系数mf大于调幅系数ma，所以，调相制的功率利用率比调幅制高。

（4）、由于调相波比调幅波频带宽，所以也带来选择性的问题，所以不适合在射频的低频段使用，往往使用100M左右的波段。

在这个波段的特点直线传播，因此传播的半径相对小些。

1.4整体设计思路

根据具体的信号调制过程，整个系统分为低频放大、调相、高频放大、倍频、高频功放。

模块框图如下：

二、各模块方案分析

为了能让电路能够更加理想的运行，下面对各个模块进行分析

总的电路图如下所示：

图2总电路图

（1）低频放大模块

低频放大电路如下：

图3低频放大电路

（2）高频放大模块

高频放大模块电路如下：

图4高频放大

（3）高频功放模块

模块电路如下：

图5高频功放

（4）倍频电路模块

倍频电路图如下：

图7倍频电路

（5）调相电路模块

调相电路图如下：

图8调相模块

三、调相电路的设计

3.1调相的原理

载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。

调相和调频有密切的关系。

调相时，同时有调频伴随发生；

调频时，也同时有调相伴随发生，不过两者的变化规律不同。

实际使用时很少采用调相制，它主要是用来作为得到调频的一种方法。

调相即载波的初始相位随着基带数字信号而变化，例如数字信号1对应相位180°

，数字信号0对应相位0°

。

这种调相的方法又叫相移键控PSK，其特点是抗干扰能力强，但信号实现的技术比较复杂。

3.2变容二极管

3.2.1变容二极管工作原理

变容二极管（VaractorDiodes）又称"

可变电抗二极管"

是一种利用PN结电容（势垒电容）与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管。

所用材料多为硅或砷化镓单晶，并采用外延工艺技术。

反偏电压愈大，则结电容愈小。

变容二极管具有与衬底材料电阻率有关的串联电阻。

主要参量是：

零偏结电容、零偏压优值、反向击穿电压、中心反向偏压、标称电容、电容变化范围（以皮法为单位）以及截止频率等，对于不同用途，应选用不同C和Vr特性的变容二极管，如有专用于谐振电路调谐的电调变容二极管、适用于参放的参放变容二极管以及用于固体功率源中倍频、移相的功率阶跃变容二极管等。

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管称变容二极管。

日本厂商方面也有其它许多叫法。

通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。

因此，被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。

通常，虽然是采用硅的扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作的二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。

结电容随反向电压VR变化，取代可变电容，用作调谐回路、振荡电路、锁相环路，常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。

3.2.2变容二极管的作用

1、变容二极管的作用变容二极管是利用PN结之间电容可变的原理制成的半导体器件，在高频调谐、通信等电路中作可变电容器使用。

变容二极管属于反偏压二极管，改变其PN结上的反向偏压，即可改变PN结电容量。

反向偏压越高，结电容则越少，反向偏压与结电容之间的关系是非线性的。

　　变容二极管有玻璃外壳封装（玻封）、塑料封装（塑封）、金属外壳封装（金封）和无引线表面封装等多种封装形式。

通常，中小功率的变容二极管采用玻封、塑封或表面封装，而功率较大的变容二极管多采用金封。

2．常用的变容二极管常用的国产变容二极管有2CC系列和2CB系列。

3.3调相电路实现原理分析

图9调相电路

3.3.1调相方法概述

1、矢量合成法调相电路

矢量合成法调相电路是由调相信号的表达式得到的，这种方法适合于窄带调相。

如单音频调制时，调相信号的表达式为

当信号为一个调相波时（幅度的变化可以通过限幅器去掉），得到调相信号，当然这种方法只能实现不失真窄带调相，其模型如下：

图10矢量合成法调相的实现模型

2、变容二极管调相电路

由于变容二极管的特性比较好，因此在许多调相调频电路都被广泛应用，它的具体实现模型如下：

图12LC相移网络

若加在变容二极管两端

回路阻抗：

3、变容二极管直接频率调制的原理

变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种半导体二极管，它是一种电压控制可变电抗元件，它的结电容Cj与反向电压VR存在如下关系：

式中，VD为PN结的势垒电压（内建电势差），Cj0为VR为0时的结电容，γ为系数，它的值随半导体的掺杂浓度和PN结的结构不同而异：

对于缓变结，γ=1/3；

突变结：

γ=1/2;

对于超突变结，γ=1~4，最大可达6以上。

图13变容二极管的Cj-v特性曲线

变容二极管的Cj-v特性曲线如图2.1所示。

加到变容二极管上的反向电压包括直流偏压V0和调制信号电压VΩ（t）=VΩcosΩt，即

结电容在vR（t）的控制下随时间的变化而变化。

把受到调制信号控制的变容二级管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡回路的频率已收到调制信号的控制。

适当选择调频二极管的特性和工作状态，这样就实现了调频。

设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为

4、调制灵敏度

单位调制电压所引起的最大频偏称为调制灵敏度，以Sf表示，单位为kHz/V，即

VΩm为调制信号的幅度；

△fm为变容管的结电容变化△Cj时引起的最大频偏。

∵回路总电容的变化量为

在频偏较小时，△fm与△C∑的关系可采用下面近似公式，即

p↑△f↑，△Cj↑△f↑。

调制灵敏度式中，△C∑为回路总电容的变化

量；

CQ∑为静态时谐振回路的总电容，即

C1↓Sf↑△f↑

调制灵敏度Sf可以由变容二极管Cj-v特性曲线上VQ处的斜率kc计算。

Sf越大，说明调制信号的控制作用越强，产生的频偏越大。

改变CC的值可以使变容二极管的工作点调节到最佳状态。

5、电路各元件的功能说明

电路性能的好坏直接取决于电路中元件的的大小以及元件的组合，因此对元件的分析是有必要的。

下面对各元件进行分析：

电路中的所有0.012uF的电容均起隔直流或高频旁路的作用，Q1构成了一个倒相器，Q2构成了一个射极跟随器，R1、R2、R3、R4、R8、R9、R10、R11起稳定静态工作点的作用，因此这样就构成了变容二极管控制移相网络的电抗实现了调相电路

四、实验结果

调相电路结果：

图13调相电路结果

在设计过程中，由于电路设计不合理没取得合适的元件值来设，同时因为时间的关系最终没有的得到理想的结果。

五、设计总结

通过本次的课程设计，我认识到课本上的知识的实际应用，激发了学习兴趣，增强了思考和解决实际问题的能力。

这次做课程设计，给我留下了很深的印象。

上了三年大学，学了三年电子，发觉自己竟然连一只三极管还没有学会。

看来做什么都要有追根求底的精神。

不然什么都只是知道，却什么都不精通，这是将来走上社会最忌讳的。

虽然只是短暂的一周，但在这期间，却让我受益匪浅。

整设计过程中，我发现了自己对于课本上的知识有很多的不足，并且对知识运用不够灵活，对一些元器件的功能不是很了解，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力急需提高。

团队协作都非常总要的，通过团队的讨论，然后在分工明确，做到有条不紊。

这样节省了很多的时间，这是我们这次课程设计能够完成的关键。

每个人都能够互相帮助，互相督促，集思广益，不断地完善电路。

这次课程设计让我认识到了知识和实践的重要性。

只有牢固掌握了所学的知识，才能有清晰的思路，知道每一步该怎样走。

才能顺利的解决每一个问题。

就以这次课程设计为例，刚拿到题目的时候，大致看一下要求，根据平时所学的知识，脑海中就立刻会想到应该用到的元器件，然后再去图书馆去查这些元器件的资料，很快地初步方案以及大概的电路原理图就出来了。

但是，在具体的细节设计上，我却不知道为什么，从而明白了自己基础知识掌握得不牢固。

所以，这次课程设计在让我认识了知识的重要性之外，更让我明白了自己理论知识和实践知识的欠缺。

这次课程设计虽然结束了，但是在这期间所学的知识