FM调制器(三知杯)

牛交园 电 子 编者按: 历时将近两个月的 “三知杯”第二届军地大学生电子制作邀请赛终于圆满地落下了帷幕。本次竞赛从起步阶段就受到了湖南省以及全国各大高校的关注，最终共收到了来自全国各大高校的参赛作品三十余件，其中既有像解放军信息工程大学这样的军内院校，也有像武汉大学、四川大学这种来自地方的全国重点大学，北至东北大学，南至福州大学，如此广泛的影响力值得我们骄傲。 最后共评选出一等奖2个，二等奖3个，三等奖6个，优秀奖20个。非常可惜的是，经过严格的评审，FM调制器( A题) 的一等奖空缺实在令人遗憾。“三知杯”第二届军地大学生电子制作邀请赛获奖作品FM 调制器(. 压)· 湖南 衡阳南华大学电气工程学院 张进华 宋丹丹徐伟 · 摘要: 本设计采用频率合成技术，通过微控制器完成对系统的智能控制。系统主要由压控式LC振荡电路、锁相环电路、AGC电路、双模高速分频器、微控制器及其外围电路、电压峰一峰值测量电路、数码显示及液晶显示模块等部分组成。通过集成芯片MC145152, MC1648, MC12022等构成的锁相环频率合成电路来提高输出频率的稳定度，实现l00kHz步进可调频率输出; 实时测量并控制发射载波频率、输出电压峰一峰值，并用液晶显示器显示; 同时数码显示输出功率; 系统还实现了频率扩展、功率放大等实用性功能。输出频率稳定度达到10-5，残波辐射指标为50dB，信噪比40dB.系统设计 1. 设计思路 FM调制器的工作频率为68 --88MHz，要求其输出频率的稳定度尽可能高，音频调制简单，频率控制方便，功能完备。因此采用数字锁相频率合成技术，利用变容二极管实现振荡频率的电压控制及音频信号的调频调制。数字式锁相环路不但能稳定输出的中心频率，使之达到很高的频率稳定度，还可实现发射频率的数字化控制。 ( 1) 系统方案选择和论证 根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图1所示。自动增益控制，可以实现输出频率稳幅，射极跟随器有隔离作用，可减小负载对振荡器工作状态的影响。该电路外围元器件少，调试方便。 控制电路方案 采用单片机控制，其使用灵活方便，能较大限度地开发其自身资源，成本低。图 3L aii,4-aji} NFOY4*itla -mmm-ll音 频 信 号频 率 合 成图 I调 制 }叫功 放 电源方案 采用电源模块得到20V直流电压输出，再通过三端稳压集成芯片进行稳压，得到+5V和+12V直流电压。 ( 3) 系统总体方案 经过仔细分析和论证，决定了系统各模块的最终方案如图4 所示 。 L E D显示功率 L CD显示颇率外接音似 ( 2 ) 各模块的方案设计 频率合成器设计方案 频率合成是整机的核心，为了得到高度稳定的频率输出，并且输出频率可调，可以采用数字锁相环频率合成技术，使输出频率稳定度与晶振的稳定度相当，达到10-5，频率步进为l00kHz，并随时可调。数字锁相环路法如图2所示，通过数字逻辑电路把VC0 (压控振荡) 的频率降低 截------ii ; ID"!i ix***!ilam L________iMC I45152产----.-.~‘ -4 45}x到低通涟波器 L M 3 58:-} } 一 ; ; 7L }V fl 」 L盆夔丝J前置分颇器M C 12022AID转换AD C0809峰一峰值检侧电路鑫墓输 出 频 率图 4 图 2到鉴相器的参考频率上，采用的是除法降频。除了具有以上的优点外，还能与灵活方便的数字电路结合，做成数控可变分频，得到任意的频率，并且便于集成化，大大简化电路连线，降低整机体积。 振荡器设计方案 采用集成的压控振荡器电路MC 1648(如图3所示)，其工作电压5V，工作频率范围1.0- 150MHz，外接一个并行的LC槽路，结合变容二极管MV209，选取适当的电感，可以达到频率范围要求。另外，MC 1648内部有放大电路和 单元电路的设计与实现，. 频率合成电路设计 频率合成是发射机的核心部分，它用于产生稳定的载波频率。频率合成电路主要由集成压控振荡芯片MC1648、锁相环芯片MC 145152、高速分频器MC 12022等组成，原理如图2所示。 2. 压控振荡器与调频电路设计 压控振荡器是频率合成电路的关键部分，采用集成的VC0芯片MC 1648，其工作电压5V，输出频率最高可达225MHz，输出频谱纯度高。结合一个由变容二极...