1、 高頻電子線路 課程設(shè)計報告 班 級 姓 名 指導(dǎo)教師 日 期 前言：課程設(shè)計是電子技術(shù)課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練，該訓(xùn)練通過學(xué)生獨立進行某一課題的設(shè)計、安裝和調(diào)試來完成。學(xué)生通過動腦、動手解決若干個實際問題，鞏固和運用在高頻電子線路課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能，基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實驗技能，為以后從事電子電路設(shè)計、研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。本文設(shè)計了包括選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、超外差技術(shù)的應(yīng)用和三點式振蕩器在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)計以及振幅調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計。選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常廣泛，可以用作放大器的負載，具有阻抗變換、頻率選擇和濾波的功能；超外差技術(shù)是指利

2、用本地產(chǎn)生的振蕩波與輸入信號混頻，將輸入信號頻率變換為某個預(yù)定的頻率的電路，主要指混頻電路；三點式振蕩器用于產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻振蕩波，在通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；振幅調(diào)制解調(diào)都屬于頻譜的線性搬移電路，是通信系統(tǒng)及其它電子線路的重要部件。在設(shè)計過程中查閱了大量相關(guān)資料，對所要設(shè)計的內(nèi)容進行了初步系統(tǒng)的了解，并與老師和同學(xué)進行了充分的討論與交流，最終通過獨立思考，完成了對題目的設(shè)計。實驗過程及報告的完成中存在的不足，希望老師給予糾正。 目錄摘要4設(shè)計內(nèi)容.5設(shè)計要求.51、 基礎(chǔ)設(shè)計.6 1、選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計.6 2、超外差技術(shù)的設(shè)計.9 3、三點式振蕩器的設(shè)計.11 二 、綜合設(shè)計 ：調(diào)幅解調(diào)電路的設(shè)計151

3、、調(diào)幅電路的設(shè)計：152、解調(diào)電路的設(shè)計20結(jié)束語26參考文獻：26心得體會.27高頻電子線路課程設(shè)計摘要本次課程設(shè)計主要任務(wù)是完成選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、超外差技術(shù)的應(yīng)用、三點式振蕩器的設(shè)計這三個基礎(chǔ)設(shè)計以及調(diào)幅解調(diào)電路的綜合設(shè)計。其中采用LC并聯(lián)諧振回路實現(xiàn)諧振頻率為8.2MHz,通頻帶為600KHZ的選頻網(wǎng)絡(luò)；對超外差技術(shù)原理進行了學(xué)習(xí)并針對其主要應(yīng)用收音機進行詳細的說明；對三點式振蕩器的構(gòu)造原則和主要類型進行簡明扼要地介紹，采用電容串聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路完成一定振蕩頻率的振蕩器的設(shè)計；充分了解了調(diào)幅解調(diào)的原理并進行詳細說明，在此基礎(chǔ)上設(shè)計幅度調(diào)制和解調(diào)電路。應(yīng)用的主要軟件為Protel9

4、9SE、Multisim10等。關(guān)鍵字：選頻、超外差、三點式振蕩器、調(diào)幅解調(diào)設(shè)計內(nèi)容：1. 基礎(chǔ)設(shè)計： (1) 設(shè)計一個選頻網(wǎng)絡(luò)(諧振頻率3MHz+N*0.4MHz,其中N為 學(xué)號。通頻帶600KHz)； (2)超外差技術(shù)的應(yīng)用； (3)設(shè)計一個三點式振蕩器（ ）。2. 綜合設(shè)計： 調(diào)幅解調(diào)電路的設(shè)計設(shè)計要求： 1.明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，合理選擇設(shè)計方案及參數(shù)計算；2. 利用multisim10進行仿真設(shè)計；3.畫出電路圖、波形圖、頻率特性圖。 1、 基礎(chǔ)設(shè)計：1、 選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計： （1）設(shè)計要求：設(shè)計一個選頻網(wǎng)絡(luò)(諧振頻率3MHz+N*0.4MHz, 其中N為學(xué)號為13。通頻帶600KHz

5、)； （2）設(shè)計方案：高頻振蕩回路時高頻電路中應(yīng)用最為廣泛的無源網(wǎng) 絡(luò)，也是構(gòu)成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器 的主要部件，在電路中完成阻抗變換、信號選擇與 濾波，相頻轉(zhuǎn)換和移相等功能，并可直接作為負載 使用。從電路的角度看，它總是有電感L和電容C 以串聯(lián)和并聯(lián)的形式過程回路。 A）串聯(lián)諧振回路：它是由電感與電容的簡單串聯(lián)形成的回路， 它適合于電源內(nèi)阻為低電阻的情況或者低阻抗的電路，電路 如圖1.1所示 圖1.1 串聯(lián)諧振回路 B）并聯(lián)諧振回路：有電感與電容簡單并聯(lián)而成，當(dāng)頻率不是非 常高時，并聯(lián)諧振回路的應(yīng)用最廣。所以本實驗采用并聯(lián)諧振 回路設(shè)計諧振頻率為8.2MHz的選頻回路，具體設(shè)計如

6、下： a.參數(shù)計算： 諧振頻率： ； 假定電容C100 pF由已知參數(shù)得， 品質(zhì)因數(shù)QL8.2MHz600KHz=13.67； 電感 = 3.7uH 電路圖如圖1.2所示 圖1.2 并聯(lián)諧振回路 b.回路的頻率響應(yīng) 回路的阻抗頻率特性如圖1.3所示，在諧振頻率f0處， 電路為純阻性在ff0處，電路呈電感性；在ff0處，電路呈電容性。Q 越大，諧振時Z0越大，振幅特性曲線越尖銳， 在f=f0附近相頻特性變化越快，選頻性能越好，頻率的穩(wěn)定性越好。 由此得阻抗特性和輻角特性如圖1.4所示： 圖1,4 阻抗特性和輻角特性頻率為8.2MHz時的multisim10仿真頻譜圖如圖1.5所示：圖1.5頻率為

7、8.2MHz時的multisim10仿真頻譜圖輸入為15MHz與原8.2MHz的信號進行混頻，混頻后頻譜圖如圖1.6所示 圖1.6 混頻的頻譜圖 2、 超外差技術(shù)的應(yīng)用 所謂超外差是指利用本地產(chǎn)生的振蕩波與輸入信號混頻，將輸入信號頻率變換為某個預(yù)定的頻率的電路。其主要特點是對接收信號的選擇放大作用主要由頻率固定的中頻放大器來完成，當(dāng)信號頻率改變時，只要相應(yīng)地改變本地振蕩信號即可。超外差原理如圖2.1所示。本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號，輸入信號是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號,通常f1fc。這兩個信號在混頻器中變頻,輸出為差頻分量,稱為中頻信號,fi=f1fc為中頻頻率。圖2.2

8、表示輸入為調(diào)幅信號的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號相同。因此，中頻信號保留了輸入信號的全部有用信息?；祛l器本地振蕩器中頻放大與濾波高頻放大信號輸出至解調(diào)器圖2.1超外差式接收機的組成框圖 圖2.2 超外差原理的頻譜與波形超外差原理的典型應(yīng)用是超外差式接收機（如圖2.3所示）。從天線接收的信號經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號一起加入混頻器變頻，得到中頻信號，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號時，可以用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數(shù)值。高頻放大器本地振

9、蕩器音頻放大解調(diào)器中頻放大與濾波混頻器天線輸出圖2.3超外差接收機原理框圖3、三點式振蕩器的設(shè)計（1）要求：設(shè)計一個的三點式振蕩器A)、三點式振蕩器構(gòu)成原則:（射同余異）與發(fā)射極相連的電抗元件必須是是同性質(zhì)的（即同是電容或電感），不與射極相連的另一個電抗與它們的性質(zhì)相反（即若同性抗為電容，則異性抗為電感；或同性抗為電感，異性抗為電容），簡稱為“射同余異”。對于場效應(yīng)管則為“源同余異”。B)、三點式振蕩器類型 電容反饋振蕩器：與射極相連同為電容，不與射極相連是電感（又稱考必茲振蕩器）。原理圖如圖3.1所示： 圖3.1電容反饋振蕩器電感反饋振蕩器：與射極相連同為電感，不與射極相連是電容（又稱哈特萊

10、振蕩器）。原理圖如圖3.2所示： 圖3.2 電感反饋振蕩器(2) 電路分析：在實驗中為了減小晶體管極間的影響可采用改進型電容三點式振蕩電路，即在振蕩回路電感支路中增加一個電容C6，其值比較小，要求C6C4;C4C5，則諧振回路總電容為： 1/C總=1/C4+1/C5+1/C6=1/C6,即C總=C6因此振蕩頻率為 經(jīng)過這樣的改變后，C4,C5對振蕩頻率的影響顯著減小，與其并聯(lián)相連的晶體管極間電容影響也減小了。但由于振蕩回路介入C6,晶體管最小負載會減小、放大器放大倍數(shù)減小、振蕩器輸入幅度減小，若C6過小，振蕩器會因不滿足起振條件而停止振蕩。因此，在添加C6的時候一定要選擇合適的值，不能為了減小

11、極間電容的影響而使振蕩器不能振動！(3) 原理圖及Multisim10軟件仿真 A）交流電路仿真如下： 圖3.3 交流電路B)按照上述原理，總電路圖如下3.4所示： 圖3.4 電容反饋振蕩器總電路圖C)仿真結(jié)果如下圖3.5所示： 圖3.5 總電路仿真結(jié)果 由圖可知，正弦波的周期350243.24ns,振幅約為4.2V，則振蕩頻率約為28.6KHz。二 、綜合設(shè)計 ：調(diào)幅解調(diào)電路的設(shè)計 所謂調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制載波某個參數(shù)的過程。解調(diào)則是調(diào)制的逆過程，是將載于高頻振蕩信號上的調(diào)制信號恢復(fù)出來的過程。1、調(diào)幅電路的設(shè)計：調(diào)制原理：振幅調(diào)制是由調(diào)制信號去控制載波的振幅，使之按調(diào)制信號的規(guī)律變化

12、，嚴格地說，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號成線性關(guān)系，其他參數(shù)（頻率、相位）不變。這是使高頻振蕩的振幅再有消息的調(diào)制方法。調(diào)幅電路是把調(diào)制信號和載波信號同時加在一個非線性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。它保持著高頻載波的頻率特性，調(diào)幅波振幅的包絡(luò)變化規(guī)律與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致。 當(dāng)輸入的調(diào)制信號有直流分量時，稱為AM調(diào)制；沒有直流分量時，稱為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。（1）AM調(diào)制AM調(diào)幅指的是用需要傳送的信息（低頻調(diào)制信號）去控制高頻載波的振幅，使其隨調(diào)制信號線性變化。其原理如圖4.1所示，+ *常數(shù)uc圖4.1 AM信號產(chǎn)生原理

13、圖若設(shè)載波為uC (t)=UC cosCt，調(diào)制信號為單頻信號，即u(t)=Ucost,，則普通調(diào)幅信號為：uAM(t) = Uc(1+m cos t)cosct，其中m=kaU/Uc為調(diào)幅指數(shù)（調(diào)幅度），ka為比例系數(shù)，一般由調(diào)制電路確定，故又稱為調(diào)制靈敏度。普通調(diào)幅波的波形和頻譜圖如圖4.2所示：圖4.2 AM調(diào)幅波形與頻譜 由圖可知，頻率的中心分量就是載波分量，他與調(diào)制信號無關(guān)，不含消息，而兩邊分量則以載頻為中心對稱分布，兩個邊頻幅度相等并與調(diào)制信號幅度成正比，邊頻相對于載頻的位置取決于調(diào)制信號的頻率，這說明調(diào)制信號的幅度及頻率消息只包含于邊頻分量中，所以為了減小不必要的功率浪費，可以只

14、發(fā)射上下邊頻，而不發(fā)射載波。 （2）雙邊帶調(diào)制設(shè)載波為uC(t)=Ucosct，單頻調(diào)制信號為u(t)=Ucost (c)，則雙邊帶調(diào)幅信號為:uDSB(t)=ku(t)uc(t)=kUcostcosct =cos (c+)t+cos (c-)t， 其中k為比例系數(shù)。可見雙邊帶調(diào)幅信號中僅包含兩個邊頻, 無載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信帶寬的兩倍。圖4.3顯示了單頻調(diào)制雙邊帶調(diào)幅信號的有關(guān)波形與頻譜圖。 需要注意的是, 雙邊帶調(diào)幅信號不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號波形的變化, 而且在調(diào)制信號波形過零點處的高頻相位有180的突變?？梢钥闯? 在調(diào)制信號正半周, cost為正值, 雙邊帶調(diào)幅信號u

15、DSB(t)與載波信號uc(t)同相；在調(diào)制信號負半周, cost為負值, uDSB(t)與uc(t)反相。 所以, 在正負半周交界處, uDSB(t)有180相位突變。另外，雙邊帶調(diào)幅波和普通調(diào)幅波所占有的頻譜寬度是相同的，為2Fmax。圖4.3 DSB調(diào)幅波形與頻譜 因為雙邊帶信號不包含載波，所以發(fā)送的全部功率都載有信息，功率有效利用率高。綜上所述，在此設(shè)計中選擇DSB調(diào)幅。（）電路設(shè)計 圖4.4 DSB調(diào)制電路 （5）電路經(jīng)頻譜分析儀和示波器的仿真如下： 圖4.7調(diào)制電路仿真圖2、解調(diào)電路的設(shè)計()解調(diào)原理調(diào)幅信號的解調(diào)是振幅調(diào)制的相反過程，是從已調(diào)高頻信號中恢復(fù)調(diào)制信號的過程，又稱為檢

16、波。完成這種解調(diào)的電路稱為振幅檢波器，它的實質(zhì)上是高頻信號搬移到低頻端。搬移是線性搬移，故所有的線性搬移電路均可用于解調(diào)。檢波電路有包絡(luò)檢波和同步檢波。包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡(luò)成正比的檢波方式，由于AM信號的包絡(luò)與調(diào)制信號成線性關(guān)系，因此包絡(luò)檢波指使用于AM波。信號不同于調(diào)制信號，不能讓那個應(yīng)包絡(luò)檢波，必須用同步檢波。同步檢波的恢復(fù)載波應(yīng)與調(diào)制器的載波電壓完全同步。同步檢波又分為乘積型和疊加型。本設(shè)計采用同步檢波方式，。雙邊帶調(diào)幅波中不含載波分量，用相乘器進行檢波時，需要在接收端產(chǎn)生一個載波。其原理如圖4.7所示，低通濾波器XusurUo圖4.7 同步檢波器原理圖設(shè)輸入為單

17、頻調(diào)制的雙邊帶信號uDSB(t)= Uscostcosct (c)并假設(shè)本機載波信號與原載波信號同頻不同相，即有相差，則ur(t)= Urcos(ct+)，相乘器的輸出信號uo(t)=KmUsUrcostcosctcos(ct+) =0.5KmUsU costcos+ cos(2ct+)，有用分量為 u1(t)=0.5KmUsULcoscost，無用分量為 u1(t)=0.5KmUsUcost cos(2ct+)=0.5KmUsUcos（2c）t+ 0.5KmUsUcos（2c+）t+，由上式可知，相乘器輸出的無用分量的頻率為2c，故濾波器對有用頻率分量的傳輸系數(shù)應(yīng)盡可能大，對無用頻率分量2c

18、的傳輸系數(shù)應(yīng)盡可能小。設(shè)濾波器對有用品頻率分量的傳輸系數(shù)為Kf,則整個檢波器輸出的有用信號為 uo(t) =KFu1(t)=0.5KfKmUsUcoscost，uo(t)與us(t)的幅度之比，即為檢波器傳輸系數(shù)Kd。且由以上公式可得Kd0.5KfKmUcos 由上式可以看出，為了增大檢波器的傳輸系數(shù)，對恢復(fù)的載波，也稱本機振蕩電壓的要求是：（1）幅度UL應(yīng)盡可能大，但不應(yīng)超過相乘器的最大容許輸入電壓。（2）本機振蕩電壓不但應(yīng)與原載波電壓同頻，而且應(yīng)同相。因為0時，cos1，達最大值，相應(yīng)地Kd也達到最大的可能值。故此種相乘檢波又稱同步檢波或相干檢波。低通濾波器的上截至頻率應(yīng)低于2倍高頻載波頻

19、率，而高于最高調(diào)制頻率。（2)電路設(shè)計本設(shè)計采用模擬乘法器來構(gòu)成同步檢波器。其Protel99SE電路圖如圖4.8所示：圖4.8 同步檢波器（解調(diào)）電路圖 其中U為同步信號或恢復(fù)載波信號, U為已調(diào)波信號。輸出端接有由R11與C6、C7組成的低通濾波器及隔直電容C8，所以該電路對有載波調(diào)幅信號和抑制載波的調(diào)幅信號均可實現(xiàn)解調(diào)。電路的解調(diào)操作過程如下:首先令已調(diào)信號U=0，先輸入恢復(fù)載波信號U,其，。調(diào)節(jié)平衡電位器R,使輸出,即為平衡狀態(tài)。再輸入已調(diào)信號U（U為有載波的已調(diào)信號）,其中有，調(diào)制度，此時乘法器的輸出經(jīng)低通濾波器后輸出設(shè)定為，經(jīng)隔直電容后的輸出設(shè)定為。調(diào)節(jié)電位器R可使輸出波形的幅度增

20、大，波形失真減小。若輸入U為抑制載波的已調(diào)信號，經(jīng)MC1496同步檢波后的輸出波形設(shè)定為。各波形圖如下圖4.9所示：圖4.9解調(diào)波形示意圖 （3）只要將上述調(diào)制器的調(diào)幅輸出信號接至解調(diào)器的已調(diào)信號U端便可構(gòu)成一個調(diào)幅解調(diào)電路。（4）電路仿真如下 圖4.8 解調(diào)電路仿真圖 由上圖可知，解調(diào)過程中存在著一定的檢波器的失真，即惰性失真。在二極管截止期間，電容C兩端電壓下降的速度取決于RC的時常數(shù)。如RC數(shù)值很大，則下降速度很慢，將會使得輸入電壓的下一個正峰值到來時仍小于Uc，也就是說，輸入信號包絡(luò)下降速度大于電容器兩端的電壓下降速度，因而造成二極管負偏壓大于信號電壓，致使二極管在其后的若干高頻周期內(nèi)不導(dǎo)通。因此，檢波器的輸出電壓就按RC放電規(guī)律變化，輸出波形不隨包絡(luò)形狀而變化，產(chǎn)生了失真。 為了避免這種失真，必須在任何一個敢拼周期內(nèi)，使電容C通過放電的速度大于或等于包絡(luò)的下降速度。結(jié)束語以上就是此次課程設(shè)計的成果，經(jīng)過這段時間查閱資料，與老師同學(xué)的交流，我對選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、超外差技術(shù)的應(yīng)用、三點式振蕩器的設(shè)計這三個基礎(chǔ)設(shè)計以及調(diào)幅解調(diào)電路的綜合設(shè)計有