超外差式調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 課程名稱： 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 題 目: 超外差式調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系 （院）： 通信工程系 學(xué) 期： 2010-2011-1 專業(yè)班級(jí)： 通信082 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 評(píng)語：成績(jī)：簽名：日期：目 錄第一章 引言3第二章 課程設(shè)計(jì)目的3第三章 設(shè)計(jì)要求3第四章 超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3第一節(jié) 超外差發(fā)射機(jī)的組3第二節(jié) 發(fā)射機(jī)單元的設(shè)計(jì)44.2.1 主振器44.2.2 緩沖放大器54.2.3 低頻放大器64.2.4 振幅調(diào)制器74.2.5 高頻功率放大器8設(shè)計(jì)體會(huì)9參考文獻(xiàn)9附圖10 超外差式調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 引言通信電子線路是電子信息類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，

2、是電子信息類專業(yè)十分重要的主干課程之一，是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，而該課程設(shè)計(jì)是其實(shí)踐性的一個(gè)體現(xiàn)，是集基本技能、技能訓(xùn)練、理論知識(shí)的綜合與應(yīng)用，是對(duì)通信電子線路課程的鞏固和提高，是培養(yǎng)具有較強(qiáng)的理論水平，又有足夠的實(shí)踐能力的高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才的重要手段之一。2 課程設(shè)計(jì)目的(1) 通過本次的課程設(shè)計(jì)， 在專業(yè)知識(shí)方面，掌握功能電路的基本原理和結(jié)構(gòu)組成，以及加強(qiáng)對(duì)各個(gè)功能電路的內(nèi)在聯(lián)系認(rèn)識(shí)。通過實(shí)際設(shè)計(jì)可以認(rèn)識(shí)到每個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)“系統(tǒng)工程”，所含知識(shí)是跨專業(yè)的，從而提高知識(shí)“活學(xué)活用”的能力。進(jìn)而對(duì)超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)建立起總體概念。(2) 技能培訓(xùn)方面： 掌握設(shè)計(jì)軟件工具的正確使用； 以

3、及如何通過設(shè)計(jì)工具分析電路的特性；在設(shè)計(jì)過程中培養(yǎng)同學(xué)具有初步的綜合電路設(shè)計(jì)能力。(3) 通過對(duì)資料的整理，促進(jìn)同學(xué)們對(duì)本課題設(shè)計(jì)的理解，也能養(yǎng)成同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。3 設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)要求我們通過查閱資料等獨(dú)立完成任務(wù)，我們應(yīng)該對(duì)自己所設(shè)計(jì)東西的原理以及每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思想有一定的理解，其次要求認(rèn)真完成原理圖的設(shè)計(jì)與仿真和報(bào)告。并且通過一個(gè)主振器產(chǎn)生一個(gè)高頻振蕩信號(hào)(10.7MHz)，經(jīng)緩沖、放大作為高頻載波電壓。然后通過一個(gè)振幅調(diào)制器把低頻電信號(hào)(1mV、1000Hz)加載到高頻載波電壓上產(chǎn)生一個(gè)普通調(diào)幅波。最后要對(duì)能對(duì)調(diào)幅波進(jìn)行功率放大。完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)的基本功能。給出系統(tǒng)電路原理圖（應(yīng)

4、用Multisim或Protel軟件繪制）并完成主要單元電路的功能仿真。完成完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4 超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號(hào)對(duì)高頻載波的調(diào)制,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。4.1 超外差發(fā)射機(jī)的組成 超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)是由主振器，緩沖級(jí)，高頻電壓放大器，振幅調(diào)制器，高頻功率放大器等電路組成。發(fā)射機(jī)的基本組成框圖表示如:低頻調(diào)制信號(hào)高頻功率放大器振幅調(diào)制器高頻放大緩沖主振器 圖1 發(fā)射機(jī)的基本組成框圖4.2 發(fā)射機(jī)單元的設(shè)計(jì)4.2.1 主振器 主振器就是高頻振蕩器，是發(fā)射機(jī)的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定的，幅度較大的，

5、波形失真小的高頻正弦波信號(hào)作為發(fā)射載頻信號(hào)。高頻電子線路所討論的工作頻率是幾百千赫到幾百兆赫，而課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的最高頻率受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，一般選在30兆赫以下。以下電路皮爾斯振蕩電路,按要求產(chǎn)生一個(gè)10.7M左右的正弦波。 圖2 皮爾斯振蕩電路該圖為典型的并聯(lián)諧振晶體振蕩器電路，振蕩管的基極對(duì)高頻接地，晶體接在基極與集電極之間，C1、C2為另外兩個(gè)電抗原件。該電路類似于克拉潑電路，由于晶體的Cq非常小，因此，晶體振蕩器的諧振回路與振蕩管之間的耦合非常弱，從而使頻率穩(wěn)定性大為提高。圖中R1、R2、R3為直流偏置電路，晶體作為電感與C1、C2組成電三點(diǎn)式諧振回路，R4為輸出電阻，C3為隔直通交流

6、電容，C4為反饋電容。分壓式偏置電阻R1=10K、 R2=5K、 R3=5K，高頻扼流圈L=5uH，旁路電容C4=100pF,耦合電容C3=800pF。 以下為輸出波形： 圖3 振蕩器輸出波形4.2.2 緩沖放大器 緩沖放大器通常是在振蕩器后面，一方面起隔離緩沖作用，同時(shí)還要把高頻信號(hào)加以放大推動(dòng)功放末級(jí)工作。因此該級(jí)還需有一定的功率輸出。以1M頻率放大電路： 圖4 1M頻率放大電路RB1、 RB2、RC 、RE組成偏置電路使三極管工作，C、 CE 、CD為隔直通交流電容，緩沖放大電路是一個(gè)分壓是偏置電路，直流電源VCC=12V，各電阻依次為RB1=70k、RB2=15k、RL=20k、 RE

7、=2k時(shí)，由公式 =200或仿真圖可以看出放大200倍，Vin=10mV、Vout=2V。V1為輸入信號(hào)，V2為輸出放大信號(hào)。放大波形如下圖：圖5 放大波形對(duì)比4.2.3 低頻放大器如下圖是低頻放大電路的具體電路，話筒產(chǎn)生的音頻信號(hào)是一個(gè)典型的低頻信號(hào)，此次設(shè)計(jì)中設(shè)原始音頻信號(hào)為1kHZ的低頻信號(hào)，圖采用的是低頻放大電路，電容C1、C2為隔直流耦合電容，避免直流電源和交流信號(hào)相互影響，利用這樣一個(gè)電路便可以把原始的音頻信號(hào)放大成我們需要的調(diào)制信號(hào)。 圖6 低頻放大電路R1、R4、R2組成偏置電路，C1、 C2為隔直通交流電容，電路中直流電源選用的是12V，通過合理設(shè)置各電阻的值，讓R1=50k

8、、R2=1.5k、R3=10k、R4=15k，經(jīng)過公式計(jì)算 Av = = 250或由仿真圖也能看出放大250倍，仿真結(jié)果如下圖：Vin為輸入，Vout為輸出。 圖7 放大后的波形對(duì)比4.2.4 振幅調(diào)制器 振幅調(diào)制器的任務(wù)是產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。采用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法是屬于低電平調(diào)制，輸出功率小，必須使用高頻功放才能達(dá)到發(fā)射功率的要求。采用集電極調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方式屬于高電平調(diào)制。如果集電極調(diào)幅電路的輸出功率能夠滿足發(fā)射功率的要求，就可以在調(diào)制級(jí)將信號(hào)直接發(fā)射出去。電路圖如下： 圖8 集電極調(diào)幅電路以上電路是丙類集電極高頻功率放大電路，低音頻信號(hào)加載到集電極，最后在通過一個(gè)LC濾波網(wǎng)絡(luò)，集電極

9、調(diào)幅是利用低頻調(diào)制電壓去控制晶體管的集電極電壓，通過集電極電壓的變化，使集電極高頻電流的基波分量隨調(diào)制電壓的規(guī)律變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅輸出調(diào)幅波實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。R5=10K為輸出電阻。調(diào)幅工作在過壓區(qū)。集電極調(diào)幅特點(diǎn)：（1)因過壓工作，高，用于大功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。 （2）要求v1提供較大的驅(qū)動(dòng)功率。 載波頻率F=1M,根據(jù)諧振頻率： 信號(hào)波匹配網(wǎng)絡(luò)C4=3.1uH,L2=1mH;最后濾波網(wǎng)絡(luò)C4=1500pF,L4=1mH.以下為仿真結(jié)果：圖9 調(diào)幅波形4.2.5 高頻功率放大器 高頻功率放大器是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末級(jí)，它的任務(wù)是以較高的效率輸出最大的功率來滿足發(fā)射機(jī)輸出功率的要求，同時(shí)該級(jí)輸出波形不能失真，否

10、則諧波發(fā)射嚴(yán)重，影響發(fā)射效果。電路圖如下: 圖10 乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路該電路采用一個(gè)電源的互補(bǔ)對(duì)稱電路，當(dāng)R1取適當(dāng)數(shù)字時(shí)，就可給Q2、Q3提供合適的偏置，當(dāng)有交流信號(hào)時(shí)，在負(fù)半周，Q2導(dǎo)通，Q3截止，有電流通過R4，同時(shí)向C2充電，輸出正半周電壓，相反則獲得負(fù)半周電壓。D1、D2由VCC產(chǎn)生正向偏置電壓。由于二極管正向交流結(jié)電阻很小，可近似認(rèn)為對(duì)交流短路，因此偏置電阻不影響輸入信號(hào)的傳輸。此外，當(dāng)溫度升高時(shí)，D1、D2的正向壓降減小，阻止了ICQ的增大，是一種具有溫度補(bǔ)償作用的高熱穩(wěn)定性偏置電路。與Q2共同對(duì)電路起到緩沖保護(hù)作用。R1=56K,R2=435,R3=250,R4=8K,

11、C1=C2=C3=100uF,從波形圖上可看出該電路能放大150倍。放大波形如下： 圖11 功率放大波形設(shè)計(jì)體會(huì)查閱了圖書館、書店、和internet網(wǎng)，查閱了大量的調(diào)幅發(fā)射機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)的資料，并且整理了它們，經(jīng)過許多天的實(shí)際演練與修改，才勉強(qiáng)完成任務(wù)。通過這次的課程設(shè)計(jì)讓我了解了我的基礎(chǔ)知識(shí)一點(diǎn)也不好，就像沒學(xué)過這些東西，讓我無從下手，還是通過同學(xué)的細(xì)心指點(diǎn)與自己的不懈努力才有所成績(jī)，因此也讓我了解到信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)射過程。在今后的實(shí)踐工作中，它將帶給我無窮的設(shè)計(jì)思路和指導(dǎo)。作為一個(gè)電子方面的大學(xué)生，在今后的工作中難免需要很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，所以這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來說是很值得珍惜的好機(jī)會(huì)。這次課程設(shè)計(jì)，雖然短暫，但卻給了我一次自主設(shè)計(jì)電路的機(jī)會(huì)。在設(shè)計(jì)過程中，以前書本上的內(nèi)容第一次完完全全的在實(shí)際中實(shí)現(xiàn).參考文獻(xiàn)1 陽昌漢. 高頻電