遼寧工業(yè)大學(xué)高頻課設(shè)基極調(diào)幅電路設(shè)計(jì)

1、 高頻電子線路課程設(shè)計(jì) (論文) 基極調(diào)幅電路設(shè)計(jì) 院（系）名稱電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師起 止 時(shí) 間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電子與信息工程學(xué)院 教研室：通信工程 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目基極調(diào)幅電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)任務(wù)要求：1用EWB仿真，能夠觀察輸入輸出波形。 2針對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析，并計(jì)算輸出功率。3三極管工作在丙類狀態(tài) 4采用單調(diào)諧做為負(fù)載5采用三極管作為放大器技術(shù)要求：1、輸入信號(hào)頻率15000HZ，電壓500mV左右 2、輸入直流電源電壓12V3、采用單調(diào)諧作為負(fù)載4、采用三極管作為放大器指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及

2、成績(jī)平時(shí)成績(jī)： 答辯成績(jī)： 論文成績(jī)： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：平時(shí)成績(jī)占20%，答辯成績(jī)占40%，論文成績(jī)占40%。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 摘 要調(diào)幅即振幅調(diào)制，就是由調(diào)制信號(hào)去控制載波的振幅，嚴(yán)格的來講，是使得高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號(hào)呈線性相關(guān)，其他參數(shù)不變，調(diào)制信號(hào)是由原始消息變成的低頻或者視頻信號(hào)，這些信號(hào)可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。未受調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)稱為載波，受調(diào)制后的振蕩信號(hào)稱為已調(diào)波，它具有調(diào)制信號(hào)的特征。從頻譜關(guān)系看，調(diào)幅就是把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到高頻載波附近。調(diào)幅波的形成早期移動(dòng)通信電臺(tái)大都采用調(diào)幅方式，由于信道衰落會(huì)使模擬調(diào)幅產(chǎn)生附加調(diào)幅而失真，目前

3、已經(jīng)很少采用。調(diào)頻制在抗干擾和抗衰落性能方面優(yōu)于調(diào)幅制，對(duì)移動(dòng)信道有較好的適應(yīng)性。高頻信號(hào)的幅度隨著調(diào)制信號(hào)作相應(yīng)的變化，這就是調(diào)幅波。由于高頻信號(hào)的幅度很容易被周圍的環(huán)境所影響。所以現(xiàn)在這種技術(shù)已經(jīng)比較少被采用。但在簡(jiǎn)單設(shè)備的通信中還有采用。比如收音機(jī)中的AM波段就是調(diào)幅波。所謂基極調(diào)幅，就是用調(diào)制信號(hào)電壓來改變高功率放大器的基極偏壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。其基本原理是，低頻調(diào)制信號(hào)電壓與直流偏壓相串聯(lián)。放大器的有效偏壓等于這兩個(gè)電壓之和，它隨著調(diào)制信號(hào)波形而變化。使三極管工作在欠壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量隨著基極電壓成正比變化。因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨著調(diào)制信號(hào)的波形而變化，于是得

4、到調(diào)幅波輸出。因?yàn)榛鶚O調(diào)幅所需調(diào)制功率很小，對(duì)整機(jī)的小型化有利。因此，基極調(diào)幅電路在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用是非常重要的。關(guān)鍵詞：基極調(diào)幅；載波信號(hào)；調(diào)制信號(hào)目 錄第1章 緒論11.1 基極調(diào)幅電路的應(yīng)用意義11.2 本文研究?jī)?nèi)容2第2章 基極調(diào)幅電路硬件設(shè)計(jì)32.1 總體設(shè)計(jì)方案32.2 整體電路圖及分析32.3 晶體管工作特性曲線分析4第3章 電路仿真與參數(shù)計(jì)算73.1 電路圖仿真結(jié)果與分析73.1.1 輸入高頻載波73.1.2 輸出調(diào)幅波83.2 有關(guān)參數(shù)計(jì)算與分析8第4章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附錄：12II 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論1.1 基極調(diào)幅電路的應(yīng)用意義為了將低頻信號(hào)有效

5、地輻射出去，為了使發(fā)射與接收效率在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)方面必須采用天線和諧振回路。但語(yǔ)言、音樂；圖像信號(hào)等的頻率變化范圍如果直接發(fā)射音頻信號(hào)，發(fā)射機(jī)將工作于同一頻率范圍。這樣，接收機(jī)將同時(shí)收到許多不同電臺(tái)的節(jié)目無法加以選擇?？朔陨系睦щy，必須利用高頻振蕩，將低頻信號(hào)“附加”在高頻振蕩，這樣，就使天線的輻射效率提高，尺寸縮??；同時(shí)，每個(gè)電臺(tái)都工作于不同的載波顛串，接收機(jī)可以調(diào)諧選擇不同電臺(tái)，這就解除了上述的種種困難。所謂將信號(hào)“附加”在高頻振蕩上，就是利用信號(hào)來控制高頻振蕩的其一參數(shù)，使這個(gè)參數(shù)隨信號(hào)而變化。這就是調(diào)制，緒論中已指出，調(diào)制的方式可分為連續(xù)波調(diào)制與脈沖波調(diào)制兩大類。連續(xù)波調(diào)制是用信號(hào)來

6、控制載波的振蕩頻率或相比，因而分為調(diào)幅調(diào)頻和調(diào)相三種方法。所謂基極調(diào)幅，就是用調(diào)制信號(hào)電壓來改變高頻功率放大器的基極偏壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。它的基本電路如圖1.1所示：圖1.1基極調(diào)幅的基本電路 由圖可知，低頻調(diào)制信號(hào)電壓與直流偏壓相串聯(lián)。放大器的有效偏壓等于這兩個(gè)電壓之和，它隨調(diào)制信號(hào)波形而變化。在欠壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量隨基極電壓成正比變化。因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號(hào)的波形變化，于是得到調(diào)幅波輸出。由此可知，為了獲得有效的調(diào)幅，基極調(diào)幅電路必須總是工作于欠壓狀態(tài)。1.2 本文研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)要求：1用EWB仿真，能夠觀察輸入輸出波形。 2針對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析，并計(jì)算

7、輸出功率。 3三極管工作在丙類狀態(tài) 4采用單調(diào)諧做為負(fù)載 5采用三極管作為放大器 參數(shù)：1. 輸入信號(hào)頻率15000，電壓500左右 2. 輸入直流電源電壓12本設(shè)計(jì)采用三極管做為放大器，利用基極反相偏置電壓使三極管工作在丙類狀態(tài)下。將低頻調(diào)制信號(hào)電壓與直流偏壓相串聯(lián)。放大器的有效偏壓等于這兩個(gè)電壓之和，它隨著調(diào)制信號(hào)波形而變化。使三極管工作在欠壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量隨著基極電壓成正比變化。再將調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過耦合回路輸出。這樣就實(shí)現(xiàn)了基極調(diào)幅的作用。第2章 基極調(diào)幅電路硬件設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)單調(diào)諧回路三極管放大器圖2.1 整體設(shè)計(jì)方案框圖如圖2.1所示，在基極，

8、調(diào)制信號(hào)加到載波信號(hào)上，將載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后經(jīng)過放大器放大，再輸出到調(diào)諧負(fù)載上進(jìn)行調(diào)諧，最后經(jīng)過發(fā)射天線發(fā)射出去。這樣就得到了調(diào)幅波輸出。2.2 整體電路圖及分析在輸入端，載波信號(hào)為14正弦信號(hào)，頻率為1，調(diào)制信號(hào)為0.5正弦信號(hào)，頻率為15，電容與電阻并聯(lián)分別用來選擇直流和交流的導(dǎo)通。電容用來隔離直流成分。對(duì)于交流成分使其不至于衰減。右端耦合電路用來選擇調(diào)制后的信號(hào)，從而發(fā)射出去，圖中用示波器來測(cè)試輸入的調(diào)制信號(hào)與輸出的調(diào)幅波信號(hào)。由于需要使晶體管工作在丙類狀態(tài)下，所以在基極偏置電壓加上0.6的直流電壓使晶體管工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài)。整體電路圖如圖2.2所示：圖2.2 整體電路圖2.3 晶體

9、管工作特性曲線分析放大器可以按照電流的流通角的不同，分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360，適用于小信號(hào)低功率放大。乙類放大器電流的流通角等于180；丙類放大器電流的流通角則小于180乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。如圖2.3所示，Q、Q、Q分別為甲類、乙類、丙類工作時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。這正是基極調(diào)幅電路與諧振功率放大器的區(qū)別點(diǎn)。

10、這樣，當(dāng)加上等幅的高頻載波后，由于基極偏壓的變化，在集電極回路中將出現(xiàn)幅度隨um而變化的一系列高頻電流脈沖，如圖所示。這種高頻電流包含著許多新的頻率成份，又由于集電極電路中的LC回路諧振在上，所以只有，和±三個(gè)頻率成份在回路上有較大的壓降，而其他成份都將濾去，因此，在回路兩端便得到調(diào)幅電壓。圖2.3 靜態(tài)工作點(diǎn)電流特性曲線設(shè)在調(diào)制電壓變化范圍內(nèi)，、的關(guān)系式線形的，則有如下公式： （2-1） （2-2） （2-3） 其中 （2-4）得到調(diào)幅后的調(diào)制信號(hào)，將調(diào)幅信號(hào)加到載波上形成了包絡(luò)。這里包含了許多頻率成分又由于集電極電路中的LC回路的諧振在上，所以只有和三個(gè)頻率成分在回路上有較大的壓

11、降，而其它成分都將濾去，因此，在回路兩端便得到調(diào)幅電壓。第3章 電路仿真與參數(shù)計(jì)算3.1 電路圖仿真結(jié)果與分析3.1.1 輸入高頻載波電路仿真分為兩個(gè)部分，第一部分是載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的波形，具體波形如圖3.1所示：圖3.1載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)的波形圖如圖所示，圖中上部正弦波為頻率為1的正弦波。該波是高頻載波，為了將調(diào)制信號(hào)從低頻搬移到高頻，從而發(fā)射出去。因此需要高頻信號(hào)作為載波信號(hào)。下部分波形為頻率15的調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)為需要發(fā)射出去的有用信息，如音頻信號(hào)等。由于頻率比較低，容易發(fā)生衰減無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，并且對(duì)天線的要求非常高，不適合遠(yuǎn)距離傳輸。因此需要將該信號(hào)附加到高頻信號(hào)上發(fā)送出去，然后

12、解調(diào)出來得到有用信號(hào)。3.1.2 輸出調(diào)幅波第二部分為調(diào)幅波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，如圖3.2所示：圖3.2 調(diào)幅波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)的波形圖上圖波形為調(diào)幅波信號(hào)，下圖波形為調(diào)制信號(hào)波形。調(diào)幅波的波形附加到了載波上形成了包絡(luò)，這樣就可以通過調(diào)諧回路選頻后從天線上發(fā)射出去，然后在接收端解調(diào)出來。這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。3.2 有關(guān)參數(shù)計(jì)算與分析根據(jù)要求設(shè)計(jì)給的參數(shù)有：，由公式 （3-1） 得 由電路可知，負(fù)載等效電阻為0.025由公式載波功率： （3-2）為諧振回路的等效電阻得出載波輸出功率為5。于是得到調(diào)幅波輸出總功率為： （3-3）得調(diào)幅波輸出功率為5.625第4章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 調(diào)幅是連續(xù)波調(diào)制

13、中比較重要的一部調(diào)制方法，就其來說可以涉及長(zhǎng)、中、短與超短波的調(diào)制，且接受設(shè)備最簡(jiǎn)單，可見其在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。通過本次課程設(shè)計(jì)使我明白了怎樣使用EWB軟件仿真，如何對(duì)參數(shù)的計(jì)算及元件的選取，如何對(duì)原理框圖的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，但在設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，如參數(shù)計(jì)算存在誤差，仿真中出現(xiàn)波形失真，不過這都是我今后實(shí)踐和學(xué)習(xí)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，以上的不足之處我一定會(huì)克服，爭(zhēng)取在今后的實(shí)踐中不再出現(xiàn)上述的情況。我做完了高頻電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué)到了很多的知識(shí)與技能，從書本上學(xué)到的是我做課設(shè)的基礎(chǔ)，是我學(xué)習(xí)的進(jìn)一步的應(yīng)用。通過這次高頻課設(shè)我學(xué)會(huì)了，綜合運(yùn)用高頻課程中所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題，通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)了我獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力。 本人簽字：參考文獻(xiàn)1 張肅文主著.高頻電子線路.高等教育出版社.2012.122 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2011.113 市川裕一編著.高頻電路設(shè)計(jì)與制作.科學(xué)出版社.2012.1 4 黑田 徹編著.晶體管電路設(shè)計(jì)與制作.科學(xué)出版社.2011.35 鈴木雅臣編著.高低頻電路設(shè)計(jì)與制作. 科學(xué)出版社.2012.36 稻葉 保編著.模擬技