.z.高頻電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué)院：電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級：1105102班姓名：新學(xué)號(hào):1111900211日期：2021年11月9日-.z一設(shè)計(jì)要求1.1設(shè)計(jì)容中波電臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的是要求掌握最根本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試。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51Ω，總的輸出功率50mW，調(diào)幅指數(shù)30％~80％。調(diào)制頻率500Hz~10kHz。中波電臺(tái)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)本課題的設(shè)計(jì)目的是要求掌握最根本的超外差接收機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。任務(wù)：AM調(diào)幅接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)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8Ω，靈敏度1mV。1.2設(shè)計(jì)要求必做任務(wù)〔針對每個(gè)系統(tǒng)〕：針對每個(gè)系統(tǒng)給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)功能框圖。按照任務(wù)技術(shù)指標(biāo)和要求及系統(tǒng)功能框圖，給出詳細(xì)的參數(shù)計(jì)算及方案論證、器件選擇的計(jì)算過程。給出詳細(xì)的電路原理圖，標(biāo)出電路模塊的輸入輸出，給出詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算過程。選作任務(wù)〔針對每個(gè)系統(tǒng)〕：這局部完成有額外的加分對整個(gè)電路進(jìn)展ADS等計(jì)算機(jī)軟件仿真，給出功能節(jié)點(diǎn)及系統(tǒng)的輸入輸出仿真波形及分析。二中波電臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真2.1小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖如圖2.1所示：圖2-1小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2.2工作原理及說明圖2-1中，各組成局部的的作用如下：正弦震蕩器：產(chǎn)生頻率為MHz的載波信號(hào)。緩沖級：將正弦振蕩器與調(diào)制電路隔離，減小調(diào)制級對正弦振蕩器的影響。低頻放大級：將話筒信號(hào)電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。調(diào)幅級：將話音信號(hào)調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波。功放及天線：對前級送來的信號(hào)進(jìn)展功率放大，通過天線將已調(diào)高頻載波電流以電磁波的形式發(fā)射到空間?，F(xiàn)在結(jié)合題目所給性能指標(biāo)進(jìn)展分析：載波頻率535-1605KHz，載波頻率穩(wěn)定度不低于10-3：正弦波振蕩器產(chǎn)生的正弦波信號(hào)頻率為535KHz到1605KHz，當(dāng)震蕩波形不穩(wěn)定時(shí)，最大波動(dòng)頻率與頻率之比的數(shù)量級小于10-3。輸出負(fù)載51Ω：輸出局部，即高頻功率放大器的輸出負(fù)載為51?？偟妮敵龉β?0mW：即高頻功率放大器的輸出功率，結(jié)合計(jì)算公式可進(jìn)展分析，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)。調(diào)幅指數(shù)30％~80％：設(shè)A為調(diào)幅波形的峰峰值，B為谷谷值，則由調(diào)幅指數(shù)計(jì)算公式有。在振幅調(diào)制電路中可通過更改調(diào)制信號(hào)振幅實(shí)現(xiàn)此指標(biāo)。調(diào)制頻率500Hz~10kHz：調(diào)制信號(hào)頻率，由輸入信號(hào)的頻率來決定。2.3各局部的具體設(shè)計(jì)及分析2.3.1正弦波振蕩器及緩沖電路正弦波振蕩器是用來產(chǎn)0.535~1.605MHz左右的高頻振蕩載波信號(hào)，由于整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩(wěn)定度，同時(shí)也要有一定的振蕩功率，其輸出波形失真較小。為此，這里我采用西勒振蕩電路，可以滿足要求，為了減少后級對主振級振蕩電路振蕩頻率的影響，采用緩沖級。緩沖電路采用射極跟隨器，特點(diǎn)為輸入阻抗高，輸出阻抗低，因而從信號(hào)源索取的電流小而且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)。用它連接兩電路，可以減少電路間直接相連所帶來的影響，起到緩沖作用。振蕩器與緩沖級聯(lián)調(diào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小，即減小主振級與緩沖級的耦合來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)負(fù)載也會(huì)對緩沖的輸出波形也有很大影響。電路圖如圖2-2所示。如圖西勒振蕩器電路三極管工作在放大區(qū)。圖2-2點(diǎn)擊運(yùn)行即可得到輸出的波形和電壓電流值。結(jié)果如下：靈敏度為1mV，頻率為1.166MHz，頻率計(jì)數(shù)器不浮動(dòng)，十分穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定度穩(wěn)定。滿足技術(shù)指標(biāo)。參數(shù)計(jì)算：先選擇適宜的三極管，參數(shù)如圖本次試驗(yàn)為仿真時(shí)調(diào)節(jié)方便快捷，采用理想晶體管2sc945，相關(guān)參數(shù)近似9013?！惨?yàn)闆]在仿真軟件中找到9013，而百度元器件又只有9013，所以在仿真中找個(gè)差不多的〕。直流偏置電路參數(shù)：假設(shè)電源為12V，為了防止電源直接接入電路，因?yàn)橥蛔儗﹄娐菲桨布胺€(wěn)定性產(chǎn)生影響，并聯(lián)100uF的電解電容。振蕩器的工作狀態(tài)與靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇和正負(fù)反應(yīng)強(qiáng)弱相關(guān)，偏置電路采用分壓式電流反應(yīng)偏置電路，使得靜態(tài)工作點(diǎn)更穩(wěn)定。令7.5V，=3mA。由公式〔2.1〕可計(jì)算得=1.5K。〔2.1〕〔2.2〕〔2.3〕為獲得較大反應(yīng)，發(fā)射極電阻應(yīng)盡量大，取=560，=47，=1K。由〔2.2〕計(jì)算得=3.76V。由公式〔2.3〕可知=0.31。為方便調(diào)節(jié)，用一個(gè)22K串聯(lián)一個(gè)100K的可調(diào)電阻。為了穩(wěn)定度，用一些其他的電容電感，在這里不再贅述。西勒電路振蕩參數(shù)：令頻率為1.166MHz，L=56，則總電容=300。不妨設(shè)=470，=1000，=270，=150〔為方便調(diào)節(jié)參數(shù)，將之拆為100固定電容與100可調(diào)電容并聯(lián)〕?！?.4〕〔2.5〕緩沖電路參數(shù)：取Uceq=8.7V，取=3.1mA。。不妨取為1K變阻器，Re為560電阻。結(jié)合〔2.2〕與〔2.3〕，令Rb22=11K，Rb21=4.7K。2.3.2高頻小信號(hào)放大電路三極管選用理想晶體管，放大倍數(shù)=100。取9V，=1.2mA。所以R5=2.5k。則=3.7V。由〔2.3〕可知，令=5K，R2為100K可調(diào)電阻。由中心頻率=1.166MHz，結(jié)合公式〔2.5〕可知，L=80，=300，兩電容并聯(lián)便于調(diào)節(jié)。放大倍數(shù)：Yfe=0.046S〔2.6〕(2.7)其中為三極管輸出電導(dǎo)，理想三極管條件下為零。為負(fù)載電導(dǎo)，等于，即0.067mS，為電感電導(dǎo)，等于，即0.05mS。故=0.117mS?！?.8〕由〔2.12〕，放大增益=51.89dB。整體電路如下圖可以看到本電路可以實(shí)現(xiàn)在1.166MHz附近時(shí)最大放大，增益為53.454dB，與計(jì)算結(jié)果相近。2.3.3振幅調(diào)制電路采用雙平衡四象限式乘法器經(jīng)過上述乘法器后得到的信號(hào)為：。為載波信號(hào)幅度，為載波信號(hào)頻率，為調(diào)制信號(hào)頻率，有題設(shè)可知，在500Hz到1KHz之間。(2.9)其中A為調(diào)幅信號(hào)的峰峰值，B為調(diào)幅信號(hào)的谷谷值。在本電路中Ma>30%聯(lián)合仿真三中波電臺(tái)接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1超外差調(diào)幅接收系統(tǒng)系統(tǒng)框圖如下現(xiàn)在結(jié)合題目所給性能指標(biāo)進(jìn)展分析：載波頻率535-1605KHz：正弦波振蕩器產(chǎn)生波形的頻率為535-1605KHz，通過有關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)電路即可。中頻頻率465KHz：混頻器輸出信號(hào)頻率為465KHz，混頻器實(shí)際上是將兩個(gè)輸入信號(hào)頻率進(jìn)展相減，所以本性能指標(biāo)說明兩頻率相減后得到頻率為465KHz的信號(hào)。輸出功率0.25W：輸出模塊，即低頻功率放大器輸出功率為0.25W。負(fù)載電阻8Ω：輸入模塊的輸出電阻，由電路相關(guān)知識(shí)進(jìn)展計(jì)算可匹配該指標(biāo)靈敏度1mV：靈敏度用來表征網(wǎng)絡(luò)特性對元件參數(shù)變化的敏感程度，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H或網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)R(統(tǒng)一用T來表示)

對*元件相關(guān)參數(shù)(p可以是元件參數(shù)或影響元件參數(shù)的溫度、濕度、壓力等)變化率稱為網(wǎng)絡(luò)函數(shù)對該參數(shù)的絕對靈敏度，記作：。在仿真軟件中有靈敏度測試，可以直接使用對電路進(jìn)展分析。3.2.1本地振蕩器本地振蕩器同理可運(yùn)用發(fā)射系統(tǒng)的西勒電路來產(chǎn)生振蕩。3.2.2混頻器電路設(shè)計(jì)根據(jù)要求中心頻率為465Khz,所以本地振蕩器的頻率為fL=fs+465Khz=1.631MHZ.在此不再調(diào)試，后續(xù)的電路中直接用頻率為1.631MHZ的正弦波代替?；祛l器相關(guān)公式為：〔3.1〕可以這樣理解，為調(diào)幅信號(hào)頻率量，為本振頻率量，產(chǎn)生和差頻?；祛l原理圖如下：示波器波形如下，左圖為調(diào)幅信號(hào)波形，頻率為465KHz。右圖為將時(shí)間軸拉開以后的波形，可以看到波形并無失真，并與前期理論分析所要求的波形一致。3.3檢波電路3.3.1檢波電路設(shè)計(jì)小信號(hào)檢波是高頻輸入信號(hào)的振幅小于0.2v，利用二極管伏安特性彎曲局部進(jìn)展頻率變換，然后通過低通濾波器實(shí)現(xiàn)檢波。對于二極管包絡(luò)檢波的一個(gè)重要問題就是防止失真，產(chǎn)生失真的來源主要有三種：〔1〕二極管伏安特性非線性引起的失真；〔2〕檢波負(fù)載時(shí)間常數(shù)過大引起的惰性失真；〔3〕檢波負(fù)載交、直流值不同造成的平底切削失真。對于二極管伏安特性非線性引起的失真，可以給二極管加一個(gè)微小的正向偏壓，使它的靜態(tài)工作點(diǎn)處于導(dǎo)通點(diǎn)附近，從而減少二極管導(dǎo)通電壓不為零造成的失真。任何瞬間都不產(chǎn)生惰性失真的條件為：〔3.2〕而，調(diào)制頻率。所以〔3.3〕不妨取，。任何瞬間都不產(chǎn)生削底失真的條件為：，其中(3.4)〔3.5〕又=5，因此取=10。取隔直電容=10。得輸出波形如下，白色為調(diào)制信號(hào)，紅色為包絡(luò)檢波輸出?？梢钥吹奖Ｕ嫘粤己谩?.4低頻電壓放大電路3.4.1低頻電壓放大電路設(shè)計(jì)在輸出端連接示波器觀察波形是否失真，利用波特儀觀察幅頻特性等值，并測量頻率，電壓電流，電路圖如下：四.心得體會(huì)過本次課程設(shè)計(jì)，我對通信電子電路以及Multisim仿真軟件的相關(guān)知識(shí)有了較深的理解。對本課題涉及的振蕩器，高頻諧振放大器，AM調(diào)制電路，調(diào)幅電路的解調(diào)、檢波變頻器等知識(shí)有了更深入的認(rèn)識(shí)，通過查資料和自己設(shè)計(jì)，提高了自己的自學(xué)能力，了解了理論與實(shí)際的聯(lián)系與區(qū)別，深知了實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，為今后的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)方向提供了參考。作為電子信息類的大學(xué)生，我希望學(xué)校在今后的教學(xué)過程中能增加此類實(shí)踐性的環(huán)節(jié)，多加強(qiáng)我們