1、通信電子線路課程設(shè)計課程名稱：高頻電子線路課程設(shè)計院系：電子信息工程班級： XXXXXXX姓名： XXXX學(xué)號： XXXXXXXXXXX指導(dǎo)教師：XXXXXXXXX時間： 2014年 11 月一、中波電臺發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計1 設(shè)計目的要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝調(diào)試，了解高頻振蕩器電路、高頻放大器電路、調(diào)制器電路、音頻放大電路的工作原理，學(xué)會分析電路、 設(shè)計電路的方法和步驟。2 設(shè)計要求技術(shù)指標(biāo)：載波頻率 535-1605KHz，載波頻率穩(wěn)定度不低于 10-3，輸出負(fù)載 51，總的輸出功率 50mW ，調(diào)幅指數(shù) 30 80。調(diào)制頻率 500Hz10kHz。本設(shè)計可提供的器件如下，參

2、數(shù)請查詢芯片數(shù)據(jù)手冊。高頻小功率晶體管3DG6高頻小功率晶體管3DG12集成模擬乘法器XCC， MC1496高頻磁環(huán)NXO-100運算放大器A74l集成振蕩電路E164833 設(shè)計原理發(fā)射機包括高頻振蕩、音頻信號、 調(diào)制電路和功率放大器四大部分。正弦振蕩器產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定的幅度較大的，波形失真小的高頻正弦波信號作為發(fā)射載頻信號，該級電路通常采用 LC 諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的晶體管振蕩器。選用西勒振蕩器來產(chǎn)生所需要的正弦波。在振蕩器后加一緩沖級，緩沖級將的作用是前后兩部分隔離開，減小后一級對前一級的影響而又不影響前級的輸出。音頻處理器是提供音頻調(diào)制信號，通常采用低頻電壓放大器和功率放大電路把音頻

3、調(diào)制信號送到調(diào)幅電路級去完成調(diào)幅。振幅調(diào)制使用乘法器將高頻振蕩信號和低頻語音信號相乘得到高頻調(diào)制信號；再經(jīng)高頻功率放大器放大調(diào)制信號的功率，以達(dá)到發(fā)射機對功率的要求，調(diào)制電路和功率放大器要保證信號上下對稱且不是真，否則影響發(fā)射效果。發(fā)射機設(shè)計框圖如下：正弦波振蕩集成乘法器高頻功率放輸出緩沖級大器器調(diào)幅電路音頻輸入音頻放大器4 具體電路設(shè)計1.正弦振蕩器設(shè)計要求頻率穩(wěn)定度 10-3 ，采用頻率穩(wěn)定度較高的西勒振蕩器， 載波信號振蕩電路的輸出需要十分穩(wěn)定的振蕩頻率，因此采用較電感三點式振蕩器振蕩頻率穩(wěn)定的電容三點式振蕩器。而一般簡單的哈特萊LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度低，且不能調(diào)節(jié)頻率， 并不能滿足設(shè)計

4、的要求。因此采用西勒振蕩器而且可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)載波頻率。選擇振蕩頻點1MHz，電路如下：VCCXSC212VXFC2R1R44.1k Ext Trig123100 %27kKey=AQ1C1C3600pF99pF+_AB+_+_2N2222C5C11IO1C6R2R5C41nF5.1k R3C2L20.033 F1F1k1500pF200H125pFKey=A75 %39 %10kKey=A器件選擇振蕩頻率選擇1MHz, 三極管選用2N2222 三極管，單組電容電感均選用普通的即可。對于西勒振蕩器，振蕩頻率fc 的計算由于西勒振蕩器要求C3<<C1,C3<<C2 以

5、減弱三極管的耦合來增進穩(wěn)定性,C4 也是一個 C3 級別的小電容 ,所以反饋系數(shù) F 的選擇F 一般選擇 F0.10.5 。為滿足西勒振蕩器 C3<<C1 ,C3<<C2 的要求， 采用 C1=600pF,C2/C2 =0.25，經(jīng)計算，C+C =125pF,L=200uH,經(jīng)微調(diào)到穩(wěn)定輸出=1500pF,F=C1MHz 且起振時間在80ms 以內(nèi)時， C3=99pF，=C3 4C4=125*39%=48.75pF 這也說明了在模擬電路的設(shè)計中，理論計算與實際情況是有所不同的，需要進一步調(diào)試。頻率穩(wěn)定度由于西勒振蕩器滿足 C22Cbe , p1,p2 可以很小 ,所以，

6、從而3<<C1,C3<<C2,C =P1Cce+P2C滿足所需頻率穩(wěn)定度。仿真得到的正弦波如下，輸出頻率穩(wěn)定在1.001MHz，輸出振幅 210mV.2.緩沖級的設(shè)計使用緩沖級的目的是消除后級對前級的影響并便于進行阻抗匹配， 利用射極跟隨器的輸出阻抗高，電壓放大倍數(shù)為的特性，構(gòu)成緩沖級。設(shè)計的電路圖如下：VCC12VR26XSC15kQ10INC13Ext Trig0.02 FC14+2N2222_AB+_+_R24R270.02 FC156kR25OUT1.0k 1kKey=A1F25 %為方便對需求電壓的調(diào)節(jié)， 在輸出端設(shè)置一個變阻器來輸出分壓以使輸出達(dá)到所要求的幅

7、值。輸入輸出都設(shè)置了隔絕直流的耦合電容。射級跟隨器隨輸出，輸出幅度220mV，前級輸出210mV，振幅基本沒有改變，達(dá)到要求。3.調(diào)幅電路設(shè)計在幾可以完成調(diào)幅的電路中，模擬乘法器調(diào)幅電路是集成化的調(diào)幅電路，具有調(diào)幅性能好，雜波頻率少的優(yōu)點， 且方便使用，而且有相應(yīng)的典型電路可以作參照， 可以極大提高設(shè)計進度。因此調(diào)幅電路選用模擬乘法器調(diào)幅電路， 模擬乘法器采用 MC1596 乘法器， 內(nèi)部電路如下圖所示：IO6IO9IO8Q2Q3Q5Q4IO72N22222N22222N22222N2222IO4Q6Q7IO12N22222N2222IO2IO5Q8Q9IO3D12N22222N22221BH

8、62R8R7R6500500500IO10由于輸出會有其它頻率分量，所以在輸出端應(yīng)設(shè)置諧振回路?；芈芬x出 1MHz 的頻率，根據(jù)前面的計算，得到LC=2.5e-14選擇 L=1mH,C=25pF。為方便重復(fù)使用， 對 MC1596 模擬乘法器進行了封裝， 下面就是使用封裝的 MC1596 電路塊設(shè)計的調(diào)幅電路，如下圖所示：XWM2VIVCCR1112VR14C71.0k R10R9調(diào)幅輸出3.9k 3.9k 1.0k 0.1 FC10R13載波輸入 C8510.033 FR21R229 6IO8L1IO7I IC1230k0.033 FO OR235kIO41mH25pFR15IO10.1

9、F500IO5IO2R12調(diào)制輸入IO33.0k R17R166.8k IO10C9R18R19 5151SC31k1kMC1596XSC4R20VEE4.7k Ext TrigKey=A75 %-8V+_AB_+本次設(shè)計的元件參數(shù)采用了MC1596 模擬乘法器典型設(shè)計，其中圖上兩個輸入端口是音頻輸入和載波輸入，輸出則是未經(jīng)放大的調(diào)幅信號。調(diào)節(jié)變阻器Rp 可以調(diào)節(jié)載波信號的電位對稱，通過調(diào)節(jié)振蕩器的輸入和音頻輸入，應(yīng)使調(diào)制輸出信號應(yīng)該滿足調(diào)制深度為30%80%的要求。載波信號采用射級跟隨器的輸出信號， 頻率 1MHz，幅度內(nèi)置的函數(shù)發(fā)生器進行模擬，設(shè)置模擬的音頻輸入信號頻率220mV 。音頻信

10、號使用1KHz。Multisim得到的調(diào)制信號輸出：可以測試輸出波形的包絡(luò)頻率為1KHz，調(diào)制度68%，滿足對輸出調(diào)制深度要求。4.高頻功率放大器設(shè)計高頻功率放大器采用簡單的高頻小信號放大器來得到功率放大。由于選頻回路設(shè)計較為簡單，所以在后面加以選頻以保證輸出波形的穩(wěn)定。 并采用電容耦合阻抗變換來得到較大的放大倍數(shù)。高頻功率放大器電路圖如下VCC12VL3C27R28200pF1mH8.3k C20IO2R371.2k C290.033 FIO1C16Q1130pF66 %Key=A0.033 F2N2222R293.7k R32C186001F使用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生信號來計算放大器的電壓放大倍數(shù)

11、大致評估放大器放大效果的好壞。由于放大器放大對象是經(jīng)過調(diào)幅的信號，因此選頻輸出1MHz 的信號， 所以應(yīng)使用函數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生頻率 1MHz 幅度 100mV 的信號，測試信號的選取和仿真結(jié)果如下所示，結(jié)果輸出幅度為 1.447V，可知放大倍數(shù)在 15 倍左右，另外放大器產(chǎn)生了一點底部失真，這是在誤差允許范圍內(nèi)的， 由于放大倍數(shù)較小， 一級放大并不能滿足要求， 可以采用多級放大的方式來滿足輸出功率的要求。5.發(fā)射機聯(lián)調(diào)將各級電路封裝并連接后如圖所示如上所說，采用了兩級放大來保證功率輸出，若需要再放大則須注意失真的問題。聯(lián)調(diào)輸出如下：二、中波電臺接收系統(tǒng)設(shè)計1 設(shè)計目的要求掌握最基本的小功率調(diào)幅接收

12、系統(tǒng)的設(shè)計與安裝調(diào)試， 了解已調(diào)頻信號放大器電路、混頻器電路、解調(diào)器電路、音頻放大電路的工作原理，進一步學(xué)習(xí)分析電路、設(shè)計電路的方法和步驟。2 設(shè)計要求主要技術(shù)指標(biāo)：載波頻率535-1605KHz，中頻頻率465KHz，輸出功率0.25W ，負(fù)載電阻8，靈敏度1mV。本設(shè)計可提供的器件如下，參數(shù)請查詢芯片數(shù)據(jù)手冊。晶體三極管3DG6晶體二極管2AP9集成模擬乘法器xCC， MCl496中周10A 型單片調(diào)幅接收集成電路TA7641BP3 設(shè)計原理普通直放式接收機的優(yōu)點是靈敏度高，輸出功率較大， 適用于固定頻率的接收。但也存在缺點， 多個電臺接收時， 調(diào)諧比較復(fù)雜。 且高頻放大器的放大倍數(shù)在頻率

13、高端比頻率低端小，對不同的電臺的接收效果會不同。而超外差接收機克服了這一缺點，它的特點是由頻率固定的中頻放大器來完成對接收信號的選擇和放大。電壓增益可以做大，選擇性可以做高。本機振蕩頻率的調(diào)節(jié)與混頻器輸入回路的調(diào)諧時同步進行的，必須保持角頻率差為固定的中頻。多電臺接收只需調(diào)節(jié)本振即可，方便快捷。接收機的主要任務(wù)是從已調(diào)制AM 波中解調(diào)出原始有用信號， 主要由輸入電路、 高頻放大、混頻電路、本地振蕩、解調(diào)電路、低頻功率放大電路和喇叭或耳機組成。輸入電路把空中許多無線電廣播電臺發(fā)出的信號選擇其中一個，經(jīng)過高頻放大電路送給混頻電路。 混頻將輸入信號的頻率變?yōu)橹蓄l，但其幅值變化規(guī)律不改變。 不管輸入的

14、高頻信號的頻率如何，混頻后的頻率是固定的，本次設(shè)計為465KHz。中頻放大器將中頻調(diào)幅信號放大到解調(diào)器所要求的大小。 由解調(diào)器將中頻調(diào)幅信號所攜帶的音頻信號取下來，送給低頻放大器。低頻放大器將解調(diào)出來的音頻信號進行放大到其功率能夠推動揚聲器或耳機的水平。由揚聲器或耳機將音頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇簟Ｕ{(diào)幅接收機系統(tǒng)原理框圖如下圖所示調(diào)幅信號高頻小信號混頻器解調(diào)器音頻放大器放大器本地振蕩器本地振蕩器1465KHz465KHz4 具體電路設(shè)計本地振蕩電路(1) 1465KHz 本地載頻中頻頻率要求為465KHz，發(fā)射機設(shè)計的作為載波的本地振蕩頻率為1MHz，根據(jù)fL = fS + fI可以得到混頻器本地載頻

15、應(yīng)為1465KHz。1465KHz 本地載頻是作為混頻器的載頻輸入的信號，與發(fā)射機類似可以同樣采用西勒振蕩電路，可以通過修改發(fā)射機振蕩器來獲得所需要的載頻信號，根據(jù)前面的計算可以得到L(C3+C4)=1.18e-14即 L=50uH 時， C3+C4=236pF，經(jīng)仿真調(diào)整后得到所需要的頻率。由于混頻的載頻輸入對輸入電壓有要求，大約100mV，所以在振蕩器的輸出加一分壓電阻來控制輸出波形的幅度。下面是電路圖。VCCXSC312VXFC2R32R334.1k 27k100 %Key=AQ17C19C18700pF180pFExt Trig123+_AB_+2N2222C23C24IO1C22R3

16、0R34C211nF5.1k R31C20L60.033 F1F200pF1k2000pF50HKey=A47 %10kKey=A97 %輸出波形及輸出頻率如下圖選擇 50mV/DIV ，則輸出幅度100mV，符合混頻器輸入要求。(2) 465KHz 本地載頻465KHz 載頻是同步檢波器的本地載頻輸入與1465KHz 本地載頻相同，同樣使用發(fā)射機振蕩電路進行修改來得到所需要的465KHz，由于頻率降低，所需要的L、 C3、 C4 都會相應(yīng)變大，則需要調(diào)整 C1 和 C2 的大小來滿足 C3<<C1,C3<<C2 的要求。即增大C1 和 C2 的大小。根據(jù)前面的計算可以

17、得到L(C3+C4)=1.17e-13即 L=350uH 時， C3+C4=334pF，經(jīng)仿真調(diào)整后得到所需要的頻率。要控制檢波器的本地載波幅度大約100mV，所以在振蕩器的輸出加一分壓電阻來控制輸出波形的幅度。下面是電路圖。VCCXFC312VXSC6123R41R424.1k 27kExt Trig100 %Key=A+_ABQ19_+C29C281500pF300pF2N2222C33C34IO1C32R39R43C311nF5.1k R40C30L7250pF 0.033 F1F1k3000pF430HKey=A36 %10kKey=A56 %緩沖級緩沖級包括 1465KHz 本地載頻

18、的輸出緩沖級和 465KHz 本地載頻的輸出緩沖級，均直接采用發(fā)射機爭先振蕩器的緩沖級。1465KHz 緩沖級輸出波如下，選擇標(biāo)度 100mV/DIV,可見輸出波形的幅度是 100mV 符合輸入要求。465KHz 緩沖級輸出波形如下，選擇標(biāo)度100mV/DIV, 可見輸出波形的幅度是100mV 符合輸入要求?；祛l器混頻器的作用是將已調(diào)信號不失真的從原有頻率搬移到另一頻率稱之為中頻上，也就是混頻器就是一種頻譜搬移電路，選用較為穩(wěn)定的模擬乘法器混頻電路，其工作原理與模擬乘法器調(diào)幅電路相似，可以復(fù)用之前封裝好的MC1596 電路塊， 而且模擬乘法器混頻電路有成熟的電路可循，得到電路圖如下VCC12V

19、R19R181.0k 1.0k C120.001FC110.001F R20uI51L1L2100H100HSC4C13L3uLC1023IO7 OOIO6II117HuSIO80.001F0.001FIO1 0C14C1552nF2nF1IO9OOIO4 IIR22R23R21MC159610kR2410k10 %51 51R2551kR266.8k Key=AVEE-8VuL 為本地載頻輸入端，uS 為調(diào)幅信號輸入端，uI 為中頻信號輸出端。得到波形如下圖：用頻率計數(shù)器測量可以得到當(dāng)前 200us/DIV 的情況下，波形包絡(luò)將在5 個格子時走過一個周期，也就是調(diào)制信號的頻率 1KHz。解調(diào)

20、電路常用的檢波方法包括包絡(luò)檢波法和同步檢波法， 這里采用同步檢波法。 同步檢波法需要一個 465KHz 的本地載頻，得到電路圖如下：VCCR10R9R512V1.0k 820C31.3k R11R12R130.1 FC210k 3k3k0.1 FR1100SC1C4音頻R40.005FC8235載頻IO7IO651OO OIO8IIIC7載波C9R140.1 F0IO9IO11O1kIO4IC6 1FR280.1 FR3R2MC1596C5C16L4C10.005 F0.005 F1k1.0k 1.0k 1mH0.1 F25F載頻端輸入465KHz，載波端輸入混頻后的中頻信號，的到輸出如下選取了半個周期，此時的時基調(diào)節(jié)在200us/DIV ，圖中信號一個周期走了5 個格，也就是 1ms 一個周期，即信號頻率 1KHz。功率放大器仍采用前面發(fā)射機使用的高頻小信號放大器。接收機聯(lián)調(diào)音頻輸入采用Multisim 內(nèi)置的 AM 信號源將前面的電路都封裝成電路塊并連接得到輸出，電路圖如下