目录。摘要 1一、设计背景 2
二、方案选择 2
三、调相电路原理分析及设计 3
3.1、pm调制原理 3
3.2、变容二极管直接调相原理 4
3.3、调制灵敏度 5
3.4、**软件的选择及其简单介绍 6
3.5、原理框图的设计 6
3.6、电路图设计与分析 7
四、**结果 8
五、系统的测试及误差分析 8
5.1、测试数据 8
5.2、误差分析和改善措施 8
六、心得体会 9
参考文献 11
摘要调频（调相）收音机（fm/pm radio）一直在人们的生活娱乐中占有非常重要的地位。从老式的晶体管收音机到今天的网络收音机，说明通过广播享受生活一直是人们喜欢的生活方式。如今，随着消费类电子的兴起和繁荣以及数字电子的发展，广大从事消费类电子设计的厂商都不忘在诸如***、智能手机、便携式video**器等产品中嵌入fm/pm部分。
传统的角度调制解决方案存在电路体积大、调谐不方便、稳定性欠佳等弊端。本文介绍了数字角度调制立体声收音机的设计与实现。其解决了传统的调制方案中体积大、调谐不方便、稳定性不好等这些缺点。
在本文中主要介绍了该设计的硬件电路、软件设计流程、系统测试。
关键词：收音机，调频/调相，设计原理，电路图。
一、 设计背景。
传输信息是人类生活的重要内容之一。传输信息的手段很多，利用无线电技术进行信息传输在这些手段中占有极重要的地位。无线电通信、广播、电视、等，都是利用无线电技术传输各种不同信息的方式。
无线电通信传送语言、电码或其他信号；无线电广播传送语言、**等；电视传送图像、语言、**；导航是利用一定的无线电信号指引飞机或船舶安全航行，以保证他们能平安到达目的地。在以上这些信息传递的过程中，都要用到调制与解调。
调制分为线性调制与非线性调制，线性调制即通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的线性搬移。如调幅，其最大的优点是：成本低，带宽窄，因此，通信有效性高。
但抗噪性能低。为了改善通信系统的可靠性，提出了非线性调制，包括频率调制和相位调制。它们具有较高的抗造性能，是目前通信系统的主要调制方式。
二、方案选择。
1、产生调相信号的电路叫做调相器，对他有4个主要的要求：
1 已调波的瞬时初相位与调制信号成比例变化。
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。
3 最大相偏与调制频率无关。
4 无寄生调幅或寄生调幅尽量小。
2、产生调相的方法主要归纳为两类：
1）用调制信号直接控制载波的瞬时相偏——直接调相。
2）先将调制信号微分，然后对载波进行调频，结果得到调相波——间接调相。
3、变容二极管调相的主要优点是能够获得较大的相移，线路简单，并且几乎不需要调制功率，其主要缺点是中心频率的稳定度低。
在满足设计的各项参数的基础上尽量简化电路。因此本次课程设计采用变容二极管进行直接调相电路设计。
三、调相电路原理分析及设计。
3.1、 pm调制原理。
pm调制是靠信号使初相位发生变化，振幅可保持一定，所以噪声成分易消除。设载波为。
调制波为。
用对式（1.1）表示的载波进行调相，根据定义，载波的瞬时相位应随线性地变化，即。
式中，表示未调制时振荡的相位，表示瞬时相位中与调制信号成正比变化的部分，叫做瞬时相位偏移，简称相偏。
相移以表示，即。
的最大值叫做最大相移，或称调相指数。调相波的调相指数以表示，即。
式中，是比例系数，它表示单位调制信号引起的相移的大小，单位是rad/v。
将式（1.3）代入式（1.1），得到调相波的数学表达式为。
根据式。
可以求出调相波的瞬时频率为。
上式右边第二项表示调相波的频移，以表示，即。
3.2、变容二极管直接相位调制的原理。
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1.1 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1.1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)=vωcosωt1.10)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，这样就实现了角度调制。
设电路工作**性调制状态，在静态工作点q处，曲线的斜率为。
3.3、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。因为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。
所以 p↑ △f ↑ cj↑ △f ↑。
调制灵敏度1.16）
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
所以 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。
附：变容二极管馈电电路 ：
变容二极管馈电等效电路：
3.4、**软件的选择及其简单介绍。
本课程设计的**软件为altium designer 6.9，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，是业界第一款也是唯一一款完整的板级设计解决方案。altium designer 6.
9是业界手里将设计流程、集成化pcb设计、可编程期间fpga设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行pcb和fpga设计嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。
altium designer 6.9以强大的设计输入功能为特点，在fpga和板级设计中，同时支持原理图输入和hdl硬件描述模式；同时支持基于vhdl的设计**、混合信号电路**、布局前后信号完整性分析。altium designer 6.
9的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在pcb布线中采用了无网格的situstm拓扑逻辑自动布线功能；同时，将完整的cam输出功能的编辑结合在一起。
altium designer 6.9具有完美的向下兼容性，以前protel的所有版本的设计文件和资源都可以拿来继续使用，而且altium designer 6.9的设计文件和资源也可以保存为以前的各种altium 版本的格式，具有较好的向上兼容特性。
3.5、原理框图的设计。
3.6、电路图设计与分析。
图1.2所示为一个变容二极管调相电路。有晶体管组成单lc回路调谐放大电路，组成并联谐振回路；为耦合电容；为高频扼流圈，以防止高频载波被调制信号源旁路；分压后为变容二极管提供静态偏置电压。
放大的载波信号经耦合输入，调制信号经耦合接入，调相信号经耦合输出。如果将调制电压先积分后在输入，那么从耦合输出的信号就是对调制电压间接调频波。
需要注意的是，在调相时，由于振荡回路中引入了变容二极管，因此频率稳定度对于载波频率有所降低。一般，其短期频率稳定度达到数量级，长期频率稳定度达到数量级。
图 1.2 实用变容二极管调相电路。
其等效电路如下：
图 1.3 调相电路的等效电路。
四、**结果。
图 4 调相**图。
五、 系统的测试及误差分析。
为了提供晶体管合适稳定的静态工作点和初步实现电路功能，设置测试数据rb2=20kω，re=500ω，电感l1=300μh，电容c5=300pf，c2=2μf，电阻r2=100kω，r3=100kω，电感l4=500μh，电容c6=0.01μf，c7=1μf。
电路可能会没有达到稳定的静态工作点，致使电路调制信号时产生失真或者产生额外的噪声，干扰调制信号。可能是因为原电路偏置电阻过大导致。
改善措施：在rb2上方再并联一个rb1=50kω电阻，目的是使原来的偏置电阻减小，使电路晶体管达到稳定的静态工作点，是电路工作在正常的状态。
六、心得体会。
本次课程设计，做得可是费了九牛二虎之力，不过值得庆幸的是，**运行结果出来了，并且和预期所想完全符合。下面，我就简单说说在**过程中遇到的问题。
刚开始是，由于对软件的功能，特别是元件库不熟悉，因此，我花了一段时间学习如何相软件库中添加元件库。当一幅完整的电路图连接好，开始**时，问题开始出现了：最初，参数设置得不对，**结果为标准的正弦波；当修改相应的参数后，错误报表中说变容二极管的分级系数太大，必须限制在0.
9，于是，我通过查阅资料，网上求助，终于知道错误的所在。修改之后，**输出的波形幅度发生了变化，这显然不符合调相波的性质——恒包络。当时，我只知是元器件参数设置出了问题，但具体是哪一个，我并不知道。
没办法，只得一个一个修改。通过修改，我大致可总结出如下规律：电阻阻值的变化不会对**结果造成太大的影响；相反地，电感感值越小，对波形输出的衰减也越快，反之，衰减越慢；对于电容，亦是如此。
于是，我们经过多次调试，找出输出最佳的一组波形作为最终**输出波形。
调试的确是一个艰巨的任务，它不但要求有较深厚、扎实的理论基础，而且还需对软件的应用相当熟悉。因此，通过这次课程设计，我觉得我们所具备的知识太乱了，太肤浅了，很难用于工程实践。另外，对于每一个细小的问题，如果我们不闻不问，则会影响到整个工作的进展，甚至会导致我们所做的无一用处，功亏一篑。
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