高頻終結(jié)版課設(shè) 優(yōu)

1、課程設(shè)計說明書 NO.14調(diào)幅發(fā)射機1.課程設(shè)計的目的無線電發(fā)射與接收設(shè)備室高頻電子線路的綜合應用，是現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)、無線安全防范系統(tǒng)、無線遙控和遙測系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、無線電制導系統(tǒng)等，必不可少的設(shè)備。希望通過此次的課程設(shè)計可以了解其工作的原理、過程。并可以用軟件熟練的對其進行仿真，更直觀的理解調(diào)幅發(fā)射機的工作。2.設(shè)計方案論證2.1 Multisim軟件介紹 Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(shè)計和驗證。憑借Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)

2、的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。 Multisim軟件是一個專門用于電子電路仿真與設(shè)計的EDA工具軟件。作為 Windows 下運行的個人桌面電子設(shè)計工具，Multisim 是一個完整的集成化設(shè)計環(huán)境。 Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一問題。學員可以很方便地把剛剛學到

3、的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。 Multisim軟件絕對是電子學教學的首選軟件工具。Multisim有以下特點直觀的圖形界面、豐富的元器件、強大的仿真能力、豐富的測試儀器、完備的分析手段、獨特的射頻（RF）模塊、強大的MCU模塊等等。2.1.1方案論證根據(jù)課程設(shè)計的要求，其工作頻率為6MHZ，輸出功率為小功率400mw，由于輸出的功率很小，所以它具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小和質(zhì)量很輕的特點，基于上述原理，可選擇最基本的發(fā)射原理，該結(jié)構(gòu)由主振級、高頻放大器、音頻放大器、AM調(diào)幅電路、緩沖電路、一級功率放大結(jié)構(gòu)組成。2.1.2技術(shù)指標：載波頻率：，載

4、波頻率穩(wěn)定度不低于10-3；輸出負載：；總的輸出功率：；調(diào)幅系數(shù)平均值：，單音調(diào)制； 調(diào)制頻率：；輸出信號帶寬：（雙邊帶）2.1.3調(diào)幅概念及其分類:在時域上，可以認為調(diào)幅的實現(xiàn)是以代表信息的基帶信號（調(diào)制信號），去控制不含信息的高頻載波振幅為基礎(chǔ)來實現(xiàn)的。2.1.4調(diào)幅分類: （1）普通調(diào)幅，簡記為AM ； （2）雙邊帶調(diào)幅，簡記為DSB ； （3）單邊帶調(diào)幅，簡記為SSB ； （4）殘留邊帶調(diào)幅，簡記為VSB 。2.2本設(shè)計任務總體實現(xiàn)方案的確定下圖為最基本的調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)框圖。主要由主振蕩器、緩沖級、高頻小信號放大器、調(diào)制器、高頻功率放大器、低頻電壓放大器等電路組成。主振級緩沖級調(diào)幅級高頻

5、功放激勵級音頻放大信號 圖1 調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)框圖方案一：低電平調(diào)幅發(fā)射機由于設(shè)計任務要求實現(xiàn)的是小功率發(fā)射機，發(fā)射功率（輸出負載RL上的功率）P0 大于0.25W即可。所以，可以利用提供的集成模擬乘法器MC14961596G，組成低電平調(diào)幅電路。如下圖所示：圖2 低電平調(diào)幅電路雙差分對MC1496MC1596如圖:圖3 雙重差分MC1496MC1596方案二：高電平調(diào)幅發(fā)射機因為設(shè)計任務中對發(fā)射功率并沒有限制上限值，所以，也可以采用高電平調(diào)幅電路組成發(fā)射系統(tǒng)，如下圖所示。若緩沖級輸出電壓能滿足高電平調(diào)幅電路的要求，并且最終負載上的輸出功率也滿足指標要求時，則應力求電路結(jié)構(gòu)簡單，去除高頻放大電路。

6、 圖4 高電平調(diào)幅電路組成發(fā)射系統(tǒng)2.3調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)各單元電路的分析2.3.1主振器主振器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低和頻率穩(wěn)定度來確定電路形式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用電容反饋三點式振蕩電路，如克拉潑、西勒電路。頻率穩(wěn)定度要求高的情況下，可以采用晶體振蕩器，也可以采用單片集成振蕩電路。2.3.2緩沖級緩沖級通常采用射極跟隨器，基本原理是利用它的輸入電阻高和輸出電阻低的特點，在電路中起著阻抗變換的作用。2.3.3高頻放大器高頻放大器屬于線性放大器。根據(jù)電路所需要的電壓增益和選擇性，來確定電路形式。一般電路形式有單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。在對放大器選擇性要求不高的場合，可以

7、選用單調(diào)諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級放大器級聯(lián)的電路形式。2.3.4振幅調(diào)制器振幅調(diào)制器的任務是將所需傳送的信息“加載”到高頻振蕩中，以調(diào)幅波的形式傳送出去。通常有低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩種實現(xiàn)電路。 低電平調(diào)幅電路輸出功率小，適用于低功率系統(tǒng)。它的電路形式有多種，如斬波調(diào)幅器、平衡調(diào)幅器、模擬乘法器調(diào)幅等，比較常用的是采用模擬乘法器形式制成的集成調(diào)幅電路，即集成模擬乘法器調(diào)幅。這種集成電路的出現(xiàn)，使產(chǎn)生高質(zhì)量調(diào)幅信號的過程變得極為簡單，而且成本很低。 高電平調(diào)幅電路輸出功率大，一般在系統(tǒng)末級直接產(chǎn)生滿足發(fā)射要求的調(diào)幅波。它的電路形式主要有集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅兩種。集電極調(diào)幅

8、電路的優(yōu)點是效率高，晶體管獲得充分的應用；缺點是需要大功率的調(diào)制信號源。基極調(diào)幅電路的優(yōu)缺點正好與之相反，它的平均集電極效率不高，但所需的調(diào)制功率很小，有利于調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機的小型化。2.3.5功率放大器功率放大器主要有甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）、丙類功放，根據(jù)功放的輸出功率和效率來確定選擇哪一種。采用低電平調(diào)幅電路的系統(tǒng)，由于調(diào)制器輸出信號為調(diào)幅波，其后的功率放大器必須是線性的（如甲類、甲乙類或乙類功放）；而采用高電平調(diào)幅電路的系統(tǒng)，則在末級直接產(chǎn)生達到輸出功率要求的調(diào)幅波，多以丙類放大器作為此時的末級電路。由于技術(shù)指標中對主振器的頻率和頻率穩(wěn)定度要求不高，所以，采用西勒振蕩電路；緩

9、沖級采用射極跟隨器；低電平調(diào)幅電路采用集成模擬乘法器實現(xiàn)；高電平電路采用基極調(diào)幅電路。 圖5 放大電路圖6 西勒電路 圖7 西勒振蕩器 圖8 振幅調(diào)制級電路模擬乘法器可以用MC1496或MC1596G圖9 調(diào)幅發(fā)射機的調(diào)制電路24電路設(shè)計調(diào)幅系統(tǒng)總電路 圖10 調(diào)幅發(fā)射機的整體電路2.5參數(shù)分析2.5.1選定電路臨界工作狀態(tài)時，=0.25W>2再考慮匹配電路的傳輸效率，假定晶體管最大輸出功率=0.25W ，臨界時 =12-1=11V（取=1V） 2.5.2由于采用雙差分平衡調(diào)制,省略匹配電路。2.5.3饋電電路的選擇: 采用并聯(lián)饋電電路,扼流圈選4.7mH或多或少5.6mH均可。2.5.

10、4功放電路的選擇：C若按50%計算,則臨界時: 功放管基極偏置電阻的計算： 選50 選用3DG12C其極限參數(shù)為。 2.5.5緩沖級的計算 (1)晶體管的靜態(tài)工作點應位于交流負載線的中點，考慮到晶體管約有1V的飽和壓降，可取 ，為得到一定的跟隨范圍，減小失真，可取靜態(tài)工作點電流=6mA，則 為便于調(diào)節(jié)，基極偏置電阻采用電位器、組合而成。 為交流旁路電容，故晶體管T1的基極交流接地，該電路可看成共基電路和反饋網(wǎng)絡組成，、構(gòu)成分壓電路，提供降壓輸出，減小了負載對振蕩電路的影響： (2)電路參數(shù)的選擇： 選管：主振級是小功率振蕩管，選擇一般小功率高頻管即可，但從穩(wěn)頻和起振出發(fā)，應選特征頻率較高的晶體

11、管，因為高，高頻性能好，晶體管內(nèi)部相移小，有利于穩(wěn)頻；在高頻工作時，振蕩器也因具有足夠的增益而易于起振通常 >(310) 另外，應選電流放大倍數(shù)較大的晶體管，大，易起振。為此，可選3DG6、3DG8、9018等常用的高頻小功率管. 直流工作狀態(tài)與偏置電阻的計算： 振蕩管的靜態(tài)工作點電流對振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形有較大的關(guān)系，因此，應合理選擇工作點。 振蕩器振蕩幅度穩(wěn)定后，常工作在非線性區(qū)域，晶體管必然出現(xiàn)飽和和截止情況，晶體管在飽和時輸出阻抗低，它并聯(lián)在LC回路上使Q值大為降低，降低頻率穩(wěn)定度，波形也會失真，所以應把工作點選在偏向截止區(qū)一邊，故工作點電流不能過大，應選小些，通常對小功率振

12、蕩器，工作點電流應選,偏大，可使振蕩幅度增加一些，但對其它指標不利，通常取，。 請考慮基極偏置電阻應如何定。取 振蕩電路參數(shù)與選?。?選擇L= 1012uH 而 選反饋系數(shù)Fu= l則C2= C3(選為510pF)。取輸出接入系數(shù) 定C4值時,可取C3 值。3.設(shè)計結(jié)果與分析3.1仿真的結(jié)果通過軟件Multisim軟件，振蕩級電路仿真結(jié)果如下： 圖11 振蕩級仿真結(jié)果 通過軟件Multisim軟件，緩沖級電路仿真結(jié)果如下： 圖12 緩沖級仿真結(jié)果 通過軟件Multisim軟件，放大級電路仿真結(jié)果如下： 圖13 放大級電路仿真結(jié)果通過軟件Multisim軟件，振幅調(diào)制級電路仿真結(jié)果如下： 圖14

13、 振幅調(diào)制級電路仿真結(jié)果 圖15 音頻放大級電路的仿真結(jié)果3.2設(shè)計總結(jié)根據(jù)原理框圖,我對調(diào)幅發(fā)射器進行設(shè)計,考慮時小功率發(fā)射,采用設(shè)計框圖的設(shè)計方案,對各部分進行選取。 在主振級電路上,有克拉潑電路和西勒電路進行選擇,優(yōu)先考慮西勒電路,因為本次設(shè)計參數(shù)要求工作頻率采用克拉潑震蕩電路易產(chǎn)生振幅變小的情況。 緩沖級的選擇中,開始時采用的時這樣的射極跟隨電路,后考慮到與MC1506G的連接不方便而放棄。 而后采用了現(xiàn)在用的T2電路構(gòu)成的射級跟隨電路完成緩沖級任務盡管采用的是射級框圖2,但考慮參數(shù)中并沒有限制發(fā)射功率上限,則省略了高頻放大級而直接與由MC1596G外接電路構(gòu)成的振幅調(diào)制相連,實現(xiàn)振幅

14、調(diào)制發(fā)射。4.設(shè)計體會 通過本課程的學習，能夠掌握近代高頻理論的基礎(chǔ)知識，高頻電路分析與計算的基本方法，具備進行試驗的初步技能，并為后續(xù)課程的學習打下必要的基礎(chǔ)。 不僅對這學期高頻學習的東西又更深刻的復習了一遍，而且對專業(yè)課又提供了更大的幫助，從而對它更感興趣了，這對學習這科課程有很大的幫助，爭取以后在這方面有突出的表現(xiàn)。 課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程Multisim軟件應用十分廣泛，因此學會應用此仿真軟件是十分必要的。 回顧起此次電路的課程設(shè)計，從選題到定稿，從理論到實踐，整整一個星期可以

15、說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。有時間多看看各方面書籍，拓寬知識面，不斷充實自我。不管怎么說這次的課程設(shè)計總算是順利的完成了，了解了Multisim軟件的用途。不過最后還得經(jīng)過老師的審查，在老師的指導下彌補自己的不足，這樣，這次的課程設(shè)計才會畫上一個完美的句點。5.參考文獻1王衛(wèi)東. 高頻電子電路M. 電子工業(yè)出版社,2008.8 :30-36.2王松武. 常用電路模塊分析與設(shè)計指導M. 清華大學出版社,2007.11 :39-54.3 黃智偉,李偉琦,鄒其洪. 基于Multisim的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析M.電子工