PAGEII遼寧工業(yè)大學(xué)高頻電子線路課程設(shè)計(jì)（論文）題目：濾波器法單邊帶信號生成電路院（系）：電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)號：100405010學(xué)生姓名指導(dǎo)教師：教師職稱：副教授起止時(shí)間：2013.06.28—2013.07.07高頻電子線路課程設(shè)計(jì)（論文）PAGE13課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電子與信息工程學(xué)院教研室：通信工程學(xué)院學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計(jì)題目濾波器法單邊帶信號生成電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求：1．用濾波器法設(shè)計(jì)單邊帶信號2．分析采用共幾級增加頻率。3．用EWB仿真，能夠觀察輸入輸出波形。參數(shù)：設(shè)調(diào)制信號頻率1000HZ,載波頻率100000HZ指導(dǎo)教師評語及成績平時(shí)成績（20%）：答辯成績（40%）：論文成績（40%）：總成績：指導(dǎo)教師簽字：年月日

摘要本課程設(shè)計(jì)在功能上實(shí)現(xiàn)了單邊帶濾波器法。與標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制相比,單邊帶調(diào)制（SSB）對于頻譜和輸出功率的利用率更高，單邊帶調(diào)制,就是通過某種辦法,只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)制方法。單邊帶信號的產(chǎn)生,通常采用濾波法和相移法兩種。本課程設(shè)計(jì)采用濾波法。單邊帶信號對濾波器的要求很高，因?yàn)閮蓚€(gè)邊帶頻率之間差距較小，所以該設(shè)計(jì)的本質(zhì)是對濾波器的設(shè)置，對濾波器的選擇和參數(shù)設(shè)置將是本設(shè)計(jì)的主題。關(guān)鍵詞：單邊帶信號，調(diào)制信號，載波信號，濾波器。.目錄TOC\o"1-3"\h\u2205第一章單邊帶信號濾波器法設(shè)計(jì)方案論證 176951.1單邊帶信號濾波器法的應(yīng)用意義 1275321.2設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo) 126331.3設(shè)計(jì)方案論證 2180241.4總體設(shè)計(jì)方案框圖及分析 232565第二章單邊帶信號濾波器單元電路設(shè)計(jì) 4109482.1雙邊帶信號產(chǎn)生電路 435552.2濾波電路 6153752.3濾波器法產(chǎn)生單邊帶信號總電路圖 720498第三章參數(shù)的計(jì)算與選擇 9315273.1乘法器的參數(shù)計(jì)算 9146373.2濾波器的參數(shù)計(jì)算 913498第四章單邊帶信號的EWB仿真 1117704.1乘法器產(chǎn)生的第一級雙邊帶信號 11206764.2第一次多級濾波后仿真圖 11177004.3乘法器產(chǎn)生的第二級雙邊帶信號仿真 12308904.4第二次多級濾波器輸出仿真 1222749第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 13482參考文獻(xiàn) 1415399附錄 15第一章單邊帶信號濾波器法設(shè)計(jì)方案論證1.1單邊帶信號濾波器法的應(yīng)用意義由于單邊帶信號的頻帶與雙邊帶信號相比可節(jié)約一半，因而在同一波段內(nèi)，使所容納的頻道數(shù)目增加一倍，大大提高了短波波段的利用率；單邊帶通信只傳送攜帶信息的一個(gè)邊帶，因而在接收端獲得同樣的信噪比時(shí)，單邊帶通信能大大節(jié)省發(fā)送功率，并且可以獲得很好的通信效果；與此同時(shí)，單邊帶通信的選擇性衰落現(xiàn)象很輕。1.2設(shè)計(jì)的要求及技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求：1.分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3.設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)調(diào)制信號頻率1000HZ，載波頻率100000HZ的單邊帶信號濾波器。1.3設(shè)計(jì)方案論證在混頻器后面加上合適的濾波器，把不需要的邊帶濾除，只讓一個(gè)邊帶輸出，這就是濾波器法獲得的單邊帶信號。這種方法對濾波器的要求很高，而且由于載波頻率不能太高，要將載波頻率逐步提高到所需要的工作頻率上，需要經(jīng)過多次的混頻與濾波。1.4總體設(shè)計(jì)方案框圖及分析BM1BM1Ф1BM2Ф2BM3Ф3OSC2OSC1OSC3圖1.4單邊帶信號濾波器法的總體框圖一次的載波頻率不能取得太高，假設(shè)最低調(diào)制頻率為，載波頻率為，則兩個(gè)邊帶之間的相對距離為，即兩個(gè)邊帶相距很近。要濾除一個(gè)邊帶，通過另一個(gè)邊帶，就必須對濾波器提出很高的要求。如果將降低為HZ，則。這時(shí)對濾波器的要求雖然低了，但f0又嫌太低，濾波器的通頻帶可能不夠?qū)?，引起頻率失真。由此可見，載頻f0既不能太高，也不能太低，一般取為100KHZ。為提高載波頻率，如上圖所示。圖中，第一平衡調(diào)幅器（BM1）輸出的兩個(gè)邊帶被第一濾波器（Φ1）將下邊帶濾除，因此上邊帶（f1+F）成為第二平衡調(diào)幅器（BM2）的調(diào)制頻率。這樣，f2雖然可以遠(yuǎn)比f1高[一般取f2=(10~30)f1],但BM2輸出的兩個(gè)頻帶相距為2（f1+F）,它與f2的比值2（f1+F）/f2仍然足夠大，因而容易由第二濾波器（Φ2）濾去一個(gè)邊帶，只讓（f1+f2+F）通過，作為BM3的調(diào)制信號。以下依此類推，即可將載波頻率逐步提高到預(yù)期值。本設(shè)計(jì)的調(diào)制信號頻率為1000HZ，載波的頻率為100000HZ。，但若采用一級調(diào)制濾波的方法，對濾波器要求過高，而且濾波效果相當(dāng)不理想，故而采用二級濾波的方法，其中第一級的載波頻率為10000HZ，然后用RC濾波器把頻率為11000HZ的信號濾出來，然后通過第二級調(diào)制電路，其中載波為90000HZ，混頻后再次經(jīng)RC濾波器把頻率為101000HZ的信號濾波出來，即得到所要設(shè)計(jì)的單邊帶信號。第二章單邊帶信號濾波器單元電路設(shè)計(jì)2.1雙邊帶信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生雙邊帶信號的方法一般有兩種，平衡調(diào)幅器和乘法器，現(xiàn)先討論平衡調(diào)幅器。圖2.1平衡調(diào)幅器上圖中：………………（1）式中…………………（2）將與的表達(dá)式代入式（1）中，參考上圖所示的電流與電壓正方向，即可求得輸出電壓為……………（3）由式（3）可知，輸出中沒有載波分量，只有上下邊帶（）與調(diào)制信號頻率（可用濾波器濾掉）。亦平衡調(diào)幅器的輸出是載波被抑制的雙邊帶。從平衡調(diào)幅器獲得被抑制的雙邊帶后，在設(shè)法濾去一條邊帶，即可獲得單邊帶輸出。乘法器電路：圖2.2乘法器電路圖2.3乘法器在EWB中的用法乘法器的輸出為載波被抑制的雙邊帶信號。但乘法器不產(chǎn)生調(diào)制信號頻率，只產(chǎn)生上下邊頻帶信號，而且輸出波形穩(wěn)定。但平衡調(diào)幅器的輸出波形只能粗略的產(chǎn)生雙邊帶信號，而且還有調(diào)制信號的成分存在，故而通過比較，本設(shè)計(jì)采用乘法器來產(chǎn)生雙邊帶信號。2.2濾波電路濾波器的種類有很多，分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，和帶阻濾波器，本設(shè)計(jì)要用濾波器濾除一個(gè)單邊帶信號，從而保留另一個(gè)邊帶，故而本設(shè)計(jì)采用帶通濾波器，但濾波器的性能設(shè)置是濾波器設(shè)計(jì)的核心，本設(shè)計(jì)采用LC濾波的方法，將信號進(jìn)行多次濾波進(jìn)而達(dá)到濾除邊帶的效果，LC濾波器的單級濾波電路如下：圖2.4單級RC濾波器單級濾波器的選頻其中f為RC濾波器的中心頻率，且其通頻帶為但是僅僅是單級的LC濾波器是不足以滿足要求的，因?yàn)閱渭壍腖C濾波器實(shí)際上部可能做到只保留中心頻帶，二把其他頻帶進(jìn)行濾除，因此就需要多級LC濾波器串聯(lián)進(jìn)行多次濾波，對不需要的頻帶的幅值進(jìn)行多次衰減，進(jìn)而達(dá)到選頻的作用。多級LC濾波器的電路如下圖所示：圖2.5四級RC濾波器因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要經(jīng)過兩次濾波，故會會兩次采用多級濾波，具體參數(shù)會在下面給出。2.3濾波器法產(chǎn)生單邊帶信號總電路圖經(jīng)過上面對個(gè)之路電路的分析與選擇，本設(shè)計(jì)采用乘法器作為雙邊帶信號產(chǎn)生電路，然后經(jīng)LC選頻網(wǎng)絡(luò)把單邊帶進(jìn)行濾出，又基于調(diào)制信號與載波的關(guān)系，故本設(shè)計(jì)采用兩次混頻和濾波，進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定的單邊帶信號?？傠娐穲D如下圖所示：圖2.6總電路圖第三章參數(shù)的計(jì)算與選擇3.1乘法器的參數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)主要是對載波與調(diào)制信號頻率特性的一些研究，故而對載波與調(diào)制信號幅值的要求不是太高，因此可設(shè)置載波與調(diào)制信號的幅值均為1V，為了達(dá)到更好的濾波效果，乘法器的輸入信號頻率應(yīng)由濾波器的性能決定，本設(shè)計(jì)的載波頻率為100000HZ，但調(diào)制信號的頻率僅為1000HZ,兩者的相對頻率為1:100，這對濾波器的要求就會很高，因此可以采用多級混頻的方法，因此可以設(shè)置第一級載波的頻率為10000HZ，即，調(diào)制信號為這樣兩者的頻率的比值為1:10,這對濾波器的要求就很小，而且非常容易實(shí)現(xiàn)，調(diào)制信號與載波混頻后會產(chǎn)生兩個(gè)頻率分量，即頻率為9000HZ和11000HZ，這里本設(shè)計(jì)保留上邊帶，即保留11000HZ的頻率分量。第一次濾波完成后，信號中只含有頻率為11000HZ的已調(diào)信號分量，將第一級的已調(diào)信號作為第二級的調(diào)制信號與頻率為90000HZ的載波進(jìn)行混頻，可以的得到兩個(gè)頻率分量，即79000HZ和101000HZ，在將信號通過LC濾波器進(jìn)行濾波，選取上邊帶，進(jìn)而可得到所要選取的上邊帶信號。通過上面的討論可得乘法器的兩個(gè)載波頻率分別為：3.2濾波器的參數(shù)計(jì)算本設(shè)計(jì)共用了兩次多級濾波器，第一次中兩個(gè)頻率分別為9000HZ和11000HZ，本設(shè)計(jì)選擇保留上邊帶，濾去下邊帶，即保留11000HZ的已調(diào)信號，濾去頻率為9000HZ,第二級多級濾波器中的頻率分量分別為79000HZ和101000HZ,本設(shè)計(jì)依然保留上邊帶，即最后所要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，對于第一級濾波,由第一級的=11000HZ,故而可得到=1.44686。這里設(shè)L=C。L=C=14.4686。又因?yàn)長C濾波器的通頻帶內(nèi)不能包含兩個(gè)邊頻，所以選擇=1000HZ,故而可得R=0.09。第一級參數(shù)計(jì)算完畢。第二級參數(shù)的中心頻率為。由上面的公式可得電路的相關(guān)LC參數(shù)為。此時(shí)仍令L=C。；。同理令通頻帶。由上可得R=0.03。第二級濾波器的參數(shù)計(jì)算完畢。第四章單邊帶信號的EWB仿真4.1乘法器產(chǎn)生的第一級雙邊帶信號即。仿真如下：圖4.1.1頻率為（100001000）HZ的雙邊帶信號4.2第一次多級濾波后仿真圖經(jīng)第一級濾波后頻率為11000HZ的信號仿真圖如下：圖4.2.1頻率為11000HZ的單邊帶信號4.3乘法器產(chǎn)生的第二級雙邊帶信號仿真仿真圖如下：圖4.3.1頻率為（9000011000）HZ的雙邊帶信號4.4第二次多級濾波器輸出仿真頻率為101000HZ的仿真圖如下：圖4.4.1頻率為101000HZ的單邊帶信號第五章課程設(shè)計(jì)總結(jié)本課程的課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的單邊帶濾波器，通過本次設(shè)計(jì)，讓我們掌握了高頻電子線路的設(shè)計(jì)方法，并將其與仿真聯(lián)系起來，理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力。同時(shí)，通過本次課設(shè)我還加深了對課堂上學(xué)習(xí)的理論知識的理解，為以后學(xué)習(xí)相關(guān)的知識奠定了良好的基礎(chǔ)。這次的設(shè)計(jì)是通過自己在圖書館和網(wǎng)上查閱資料所完成的，課程設(shè)計(jì)的任務(wù)一般是設(shè)計(jì)、組裝并調(diào)試一個(gè)簡單的電子電路裝置。需要綜合運(yùn)用“高頻電子線路”課程的知識，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定；設(shè)計(jì)選取電路和元器件；組裝和調(diào)試電路，測試指標(biāo)及分析討論，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在這次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路。動(dòng)手能力得到很大的提高。從中發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練去使用所學(xué)到的數(shù)電知識。在以后學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)對使用電路的設(shè)計(jì)和選用能力。但由于電路比較簡單、定型，不是真實(shí)的生產(chǎn)、科研任務(wù)，所以基本上能有章可循，完成起來并不困難。把過去熟悉的定型分析、定量計(jì)算逐步和工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)