二○○九～二○一○学年第 二 学期
电子信息工程系
课程设计报告书
班 级： 学 号： 姓 名： 课程名称： 通 信 电 子 线 路 学时学分： 1周 1学分 指导教师：
二○一○年 三 月 十五 日
变容二极管频率调制电路设计
一、 课程设计目的
1、 复习正弦波振荡器有关知识
2、 复习LC振荡器的工作原理
3、 复习静态工作点和动态信号对工作点的影响 4、 学会分析计算LC振荡器的频率稳定度
二、 课程设计内容及要求
1、 已知条件
2、 性能指标 主振频率f0=10MHZ，频率稳定度
的输出电压
3、 报告要求 给出详细的原理分析，计算步骤，电路图和结果分析。
?VCC??12V，高频三极管3DG100，变容二极管2CC1C。
?fo/fo?5?10?4/小时，主振级
VO?1V，最大频偏
?fm?10kHz。
三、 原理分析
3.1 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Vc?Vcmcoswct,调制波Vs?Vsmcoswst。
wm?wc??wcoswst 或fm?fc??fcos2?fst，此时的频率偏移量△f为最大频率偏移。
最后得到的被调制波Vm?Vcmsin?m , V m 随Vs的变化而变化。
?m??wmdt?wct?(?w/ws)sinwst
0tVm?Vcmsin?m?Vcmsin[wct?(?w/ws)sinwst] ?Vcmsin(wct?msinwst)m?
?w?f?为调制系数 wsfs3.2 变容二极管直接频率调制的原理：
变容二极管Cj通过耦合电容C1并接在LCN回路的两端，形成振荡回路总容的一部分。
因而，振荡回路的总电容C为：
C?CN?Cj （3-1） 振
荡频率为：
图3.1 变容二极管调频原理电路
f?12?LC?12?L(CN?Cj) （3-2）
加在变容二极管上的反向偏压为：
VR?VQ?直流反偏?????调制电压???O?高频振荡，可忽略?
变容二极管利用PN结的结电容制成，在反偏电压作用下呈现一定的结电容（势垒电容），而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化，其关
C系曲线称j～?R曲线，如图3.2所示。
V由图可见：未加调制电压时，直流反偏Q所
C对应的结电容为j?。当调制信号为正半周时，变容二极管负极电位升高，即反偏增加时，变容
C二极管的电容j减小；当调制信号为负半周时，
C变容二极管负极电位降低，即反偏减小时，j增大，其变化具有一定的非线性，当调制电压较小
CC时，近似为工作在j～?R曲线的线性段，j将
随调制电压线性变化，当调制电压较大时，曲线的非线性不可忽略，它将给调频带来一定的非线
性失真。
再回到图3.1，并设调制电压很小，工作在
Cj～VR曲线的线性段，暂不考虑高频电压对变容二极管作用。设
图3.2 用调制信号控制变容二极管结电容
?R?VQ?VQcos?t （3-3）
由图4.2可见：变容二极管的电容随υR变化。
即： Cj?CjQ?Cmcos?t （3-4） 可得出此时振荡回路的总电容为
C??CN?Cj?CN?CjQ?Cmcos?t （3-5）
由此可得出振荡回路总电容的变化量为：
?C?C??CN?CjQ??Cj??Cmcos?t （3-6）
??C由式可见：它随调制信号的变化规律而变化，式中m的是变容二极管结电容变化的最大幅值。我们知道：当回路电容有微量变化?C时，振荡频率也会产生?f的变化，其关系如下：
?f1?C??f02C （3-7）
式中，是f0未调制时的载波频率；C0是调制信号为零时的回路总电容，显然
Co?CN?CjQ （3-8）
由公式（3-2）可计算出中心频率f0：
f0?
12?L(CN?CjQ) （3-9）
将（3-8）式代入（3-9）式，可得：
?f(t)?
1(f0/C0)Cmcos?t??fcos?t2 （3-10）
频偏：
?f?1(f0/C0)Cm2 （3-11）
（3-12）
振荡频率：
f?t??fo??f?t??fo??fcos?t由此可见：振荡频率随调制电压线性变化，从而实现了调频。其频偏?f与回路的中心频率f0成正比，与结电容变化的最大值Cm成正比，与回路的总电容C0成
反比。
3.3三极管的参数
3.4 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
Sf??fmVΩm
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
?C??p2?Cj
在频偏较小时，△fm与△C∑的关系可采用下面近似公式，即
?fm1?C???? fo2CQ?∴ p↑? △f ↑ ，△Cj↑? △f ↑。
f?C调制灵敏度 S f? o ? ?式中，△C∑为回路总电容的变化
2CQ?VΩm
CCCQ量；CQ∑为静态时谐振回路的总电容， 即 CQ??C1?CC?CQ
∴ 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。
3.3 增加稳定度的措施：
1、 温度补偿法
使L与C的变化量与△L与△C的变化量相互抵消以维持恒定的震荡频率，其原理如下： 若回路的损耗电阻r很小，即Q值很高，则振荡频率可以近似的用回路的固有频率f0来表示。
f?f0?12?LC
由于外界因素的影响，使LC产生微小的变量△L、△C，因而引起振荡频率的变化为
?f??f0?f1??L?C???L?0?C??f0??
2?LC??L?C若选用合适的负温度系数的电容器 （电感线圈的温度系数恒为正值）， 使得△C/C与
△L/L互相抵消，则△f可减为零。这就是温度补偿法。 2、 回路电阻
r的大小是由振荡器的负载决定的，负载重时，r大，负载轻时r小，当负载变化时，振荡频率也随之变化。为了减小r的影响尽量使负载小且稳定，r越小，回路的Q值越高，频率的稳定度也越高，
3、 采用高稳定度LC振荡电路
C1>>C3,C2>>C3,Cb为基极耦合电容，C3为可变电容，他的作用是把L与C1，C2分隔开，使
通信电子线路课程设计
