**师范学院电气信息工程学院2014届通信工程专业课程设计报告
(3)变容二极管作为振荡回路的总电容
设C1未接入,Cc较大,即回路的总电容仅是变容二极管的结电容,其等效回路如图2.2.3-3 (b)所示。加在变容二极管上的高频电压很小,可忽略其对变容二极管电容量变化的影响,则瞬时振荡角频率为
w(t)?1 (2.2.3-7) L1Cj1 L1CjQ因为未加调制信号时的载波频率 w(t)?所以
w(t)?L1CjQ11(1?mcos?t)r （2.2.3-8）
根据调频的要求,当变容二极管的结电容作为回路总电容时,实现线性调频的条件是容二极管的电容变化系数γ=2。若变容二极管的电容变化系数γ不等于2，设uΩ(t)=UΩm cosΩt ，则 (1?mco?st勒级数, 得
y2，) 可以在 mcos?t=0处展开成为泰
rrrrr[?1][?1][?2]r2(1?mcos?t)?1?mcos?t?22m2cos2?t?22(mcos?t)3?...22!2!y2 (2.2.3-9)
通常m<1，上列级数是收敛的。因此,可以忽略三次方项以上的各项,则从上式可知,对于变容二极管调频器,若使用的变容二极管的变容系数γ≠2,则输出调频波会产生非线性失真和中心频率偏移。其结果如下：
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rr[?1]rw(t)?wc[1?mcos?t?22m2cos2?t]22!rr22r ?wc[1?mcos?t?mcos2?t?m2cos2?t]284rrrrr?wc[1?(?1)m2?mcos?t?(?1)m2cos2?t]82282a.调频波的最大角频率偏移?w?rmwc (2.2.3-10) 2b.调频波会产生二次谐波失真,二次谐波失真的最大角频率偏移
r?y? ?w???1?m2wc
8?2?（2.2.3-11）
调频波的二次谐波失真系数为kf2??w2?w?m?r???1? (2.2.3-12) 4?2?c．调频波会产生中心频率偏移，其偏离值为
r?r? ?wc???1?m2wc (2.2.3-13)
8?2?中心角频率的相对偏离值为
?wcr?r?2???1?m (2.2.3-14) wc8?2?综上所述，若要调频的频偏大，就需增大m，这样中心频率偏移量和非线性失真量也增大。在某些应用中，要求的相对频偏较小，而所需要的m也就较小。因此，这时即使γ不等于2，二次谐波失真和中心频率偏移也不大。由此可见，在相对频偏较小的情况下，对变容二极管γ值的要求并不严格 (4)变容二极管部分接入振荡回路
变容二极管的结电容作为回路总电容的调频电路的中心频率稳定度较差，这是因为中心频率fc决定于变容二极管结电容的稳定性。当温度变化或反向偏压VQ不稳时，会引起结电容的变化,它又会引起中心频率较大变化。为了减小中心频率不稳,提高中心频率稳定度，通常采用部分接入的办法来改善性能。变容二极管部分接入振荡回路的等效电路如图3-3（a）所示。变容二极管和Cc串联，再和C1并联，构成振荡回路总电容C∑
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C??C1?CcCj (2.2.3-15) Cc?Cj加调制信号uΩ(t)=UΩm cosΩt后，总回路电容C∑为
CcCjQ/(1?mco?str)C??C1?Cc?Cj/(1?mco?str) (2.2.3-16)
CcCjQ?C1?Cc(1?mco?str?)CjQ相应的调频特性方程为 w(t)?1?L1C?1L1[C1?CcCjQ]Cc(1?mcos?t)r?CjQ
(2.2.3-16)
从上式知，调频特性取决于回路的总电容C∑，而C∑可以看成一个等效的变容二极管，C∑随调制电压uΩ(t)的变化规律不仅决定于变容二极管的结电容Cj随调制电压uΩ(t)的变化规律，而且还与C1和Cc的大小有关。变容二极管部分接入振荡回路，中心频率稳定度比全部接入振荡回路要高，但最大频偏要减小。
3 Multisim软件介绍
随着电子信息产业的飞速发展,计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用.电子产品的设计开发手段由传统的设计方法和简单的计算机辅助设计(CAD)逐步被EDA技术所取代.目前国内外常用的EDA软件有EWB、Protel、Orcad、Pspice系列软件。Multisim10仿真软件就是EWB系列软件中的一种。
电子线路课程设计是针对电子线路课程的要求，对学生进行综合训练，培养学生运用课程中所学到的知识，独立地解决实际问题的能力。传统方法是先设计电路，然后在面包板或实验箱进行实验调整参数，最后再制版、安装、调试。传统方法存在技术手段陈旧，教、学、做受到条件的限制，学习效率不高等问题。
Multisim10仿真软件可以构成一个虚拟的实验工作台[2]，学生在虚拟环境下完成电子技术课程设计的选择元件、创建电路、计算与调整参数以及观测仿真结果等中心环节。并且设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方
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便；设计和实验所用的元器件及测试仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验。最后进行实物组装、调试，实现了电路设计的优化而保证达到设计要求。
NI Multisim 10是美国国家仪器公司（NI，National Instruments）最新推出的Multisim最新版本。
目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim 4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim 4个部分有增强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。
4实现FM调频与鉴频的电路元件 4.1FM的调制
直接调频电路的振荡器中心频率稳定度较低,而采用晶体振荡器的调频电路, 其调频范围又太窄。采用锁相环的调频器可以解决这个矛盾。其结构原理如图4-1 所示。
调制信 FM已调信号 图4-1锁相环鉴频原理框图
晶体振荡器 鉴相器 环路滤波器 压控振荡器 14
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实现锁相调频的条件是调制信号的频谱要处于低通滤波器通带之外, 也就是说, 锁相环路只对慢变化的频率偏移有响应, 使压控振荡器的中心频率锁定在稳定度很高的晶振频率上。而随着输入调制信号的变化, 振荡频率可以发生很大偏移。
4.2FM的解调
用锁相环可实现调频信号的解调, 其原理框图如图4-2 所示。为了实现不失真的解调, 要求锁相环的捕捉带必须大于调频波的最大频偏, 环路带宽必须大于调频波中输入信号的频谱宽度。
FM已调信号 鉴相器 压控振荡器 环路滤波器 调制信号 图4-2锁相环鉴频原理框图
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