一种高效的FSK发射电路与仿真

1、一种高效的 FSK 发射电路与仿真本文在晶体管多谐振荡器构成的压控振荡器基础上， 设计了一种 FSK 振荡发射电路。相比其他类型的压控振荡 器，晶体管多谐振荡器构成的压控振荡器具有电路简单，启 动时间快等特点。文中介绍了这种 FSK 振荡发射电路的理 论分析和方法， 实现了 3.9MHz 和 4.5MHz 的 FSK 信号生成 电路，通过仿真得到的结果与理论分析的结果相一致。【关键词】仿真 FSK 晶体管多谐振荡器FSK 射频发射电路属于电压控制振荡电路（ VCO ）。本 文介绍的 FSK 发射电路的主要原理是利用电压改变电路中 的电容参数，从而得到可变的谐振频率，有多种方案可以实 现压控振荡

2、器。典型的压控振荡器有施密特反相器构成的 VCO 、高瓷振子的 VCO 、使用晶体振子的 VCO 等。施密特 反相器构成的 VCO 是元器件最少的 VCO 电路， 但是随着频 率升高，波形失真会变大。使用陶瓷振子的 VCO 和使用晶 体振子的 VCO 都是建立在科尔皮兹 VCO 基础上的， 提高了 电路振荡的稳定性。晶体管多谐振荡器构成的 VCO 是经典 三极管震荡电路改进而来的，但它的可变频率范围比较小。 如果不需要太宽的可变频率范围，使用晶体管多谐振荡器构 成的 VCO 足够满足功能需求。其本身具有良好的效率及稳 定性。本文在晶体管多谐振荡器构成的 VCO 基础上，介绍 了一种实现任意双频

3、点的 FSK 振荡电路， 能够保证振荡频率 和波形的稳定输出。1 原理介绍FSK 振荡发射电路如图 1 所示， 该电路由一个双三极管 多谐振荡电路和选频网络构成。发射电路的天线及其它带阻元件由两个电感 L1 和 L2 等 效，选频网络包含 L1和L2、电容C5C9、压控开S1和S2。 选频网络中电感和电容形成了并联谐振回路，其参数决定了 谐振频率。压控开关由外部输入信号 Sig 控制，其通断决定 了选频网络中的电容数量，间接影响选频网络的电容电感参 数，从而对发射信号的频率产生影响，输出 FSK 信号。多 谐振荡电路中当使能信号 En 为高电平时，两个三极管 Q1 和 Q2 交替导通，实现自激

4、振荡。振荡包含两个状态：供电电压=5V，使能信号电压=3V，等效电感 L1=L2=1.32uH ，电容 C1=C2=C3=C4=56pF ， C8=C9=910pF， 电阻R2=R3=68k Q。为了保证频率满足规定指标，电容 C5=C7=320pF ， C6=27pF。开关导通时，根据公式计算，频率为 3.95MHz 。输出电 压波形如图2所示，周期为253.788ns,幅度约为12.3V，与 目标频率相符。开关断开时，根据公式计算，频率为 4.52MHz 。输出电 压波形如图3所示，周期为219.697ns,幅度约为12.4V，与 目标频率相符。根据公式计算可得启动时间约为2us,仿真结果

5、如下：电路启动仿真结果如图 4所示，启动时间为1.875us，与理论 计算结果基本吻合。图 5 为仿真的起振时间随使能信号电平变化的曲线。可 以发现，随着使能信号电平的增加，起振时间随着减小，这 与理论推导的结果基本相符合。3 结论本文介绍了一种 FSK 振荡发射电路的设计方法， 该振荡 电路基于多谐振荡电路构成的压控振荡器。根据理论分析和 设计方法， 设计了一个 FSK 振荡发射电路， 仿真结果得到信 号频率分别为 3.94MHz 和 4.55MHz ，与预期结果相同。起 振时间为1.875us，起振时间随使能信号增大而减小，与理论分析相同。该电路基于经典多谐振荡器，具有功耗小，设计 简单，频率可设置等特点，在低频应用环境下能够用于 FSK 信号发生器中。参考资料1 董在望， 陈雅琴， 雷有华， 肖华庭 编. 通信电路原理 （第 2 版） M. 北京：高等教育出版社， 2002.2 （日）稻叶保著，何希才，尤克译 .振荡电路的设计与 应用 M. 北京：科学出版社， 2004.3 吴婕，孟桥高频宽调节范围压控振荡器设计研究J.电子器件， 2008(02) .4 李永峰，张建辉 .一种改进的 CMOS