高頻課設(shè)—中頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)

1、中波電臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)通信電子線路課程設(shè)計(jì)院系：電信學(xué)院專業(yè)：通信工程班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：日期：2013年11月1日引言紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。學(xué)習(xí)學(xué)的不應(yīng)該僅僅是紙上談兵，更多的應(yīng)該是實(shí)實(shí)在在的掌握。這學(xué)期我們學(xué)習(xí)的通信電子線路課程，是代表我們通信類專業(yè)學(xué)生屬性的重要學(xué)科，也是我們未來走上工作崗位最基本的要求學(xué)科。通信電子線路課程對(duì)我們之重要性可以用舉足輕重來形容。而通信電子課程設(shè)計(jì)又是本門學(xué)科最最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。是我們把課堂學(xué)習(xí)付諸實(shí)踐的一次絕佳機(jī)會(huì)，也是一次挑戰(zhàn)，一次考驗(yàn)，一次艱難的跋涉。本次課程設(shè)計(jì)要求我們對(duì)中波電臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)和中波電臺(tái)接收系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然知識(shí)已足夠應(yīng)對(duì)，但是

2、真正把兩個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來并完美運(yùn)行仍然是困難重重，無論結(jié)果如何，希望在設(shè)計(jì)的過程中學(xué)到更多。超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)1設(shè)計(jì)題目中波電臺(tái)發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)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(jì)與安裝調(diào)試3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)3080。調(diào)制頻率500Hz10kHz。4超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)的組成發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號(hào)對(duì)高頻載波的調(diào)制,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。 超外差調(diào)幅發(fā)射機(jī)是由主振器，緩沖級(jí)，高頻電壓放大器，振幅調(diào)制器，高頻功率放大器等電路組成。發(fā)射機(jī)的基

3、本組成框圖表示如:低頻調(diào)制信號(hào)高頻功率放大器振幅調(diào)制器高頻放大緩沖主振器圖1發(fā)射機(jī)的基本組成框圖5發(fā)射機(jī)單元的設(shè)計(jì)5.1 主振器 振蕩級(jí)是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個(gè)頻率穩(wěn)定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號(hào)作為載波信號(hào)。振蕩器通常工作于丙類，因此它的工作狀態(tài)是非線性的。 晶體振蕩器有考比茲電路、克拉潑電路等多種電路，在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用這些電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路。但是由于要求載波頻率穩(wěn)定度不低于10-3，要求比較高，故選擇頻率穩(wěn)定度較高的西勒振蕩電路以滿足任務(wù)要求。電路原理圖如下：靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置：一般小功率振蕩器集電極電流ICQ大約在0.52mA之間選取，集電

4、極對(duì)地電壓VCQ=（0.6-1）VCC,發(fā)射機(jī)對(duì)地VEQ=0.2VCC，如本圖所示，R3和R4之和大約為R1的5倍使其工作于臨近截止區(qū)。 工作頻率設(shè)置：西勒電路的工作頻率取決于C3、C5、C6如本圖中，C3=270p、C6=100p、C5為可變電容，用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生的正弦波頻率。根據(jù)西勒振蕩電路的工作品頻率計(jì)算公式f= 1(2LC)=0.9969M調(diào)節(jié)可變電容得到需要的頻率。用Mulitisim仿真結(jié)果：波形圖頻率圖由頻率計(jì)可讀數(shù)：振蕩頻率，與理論計(jì)算值有偏差；頻偏，穩(wěn)定度，滿足設(shè)計(jì)要求。震蕩波形基本可認(rèn)為是正弦波。 通過觀察仿真結(jié)果，相應(yīng)的對(duì)各個(gè)元件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，可以最終得出元件應(yīng)取的參數(shù)都和

5、理論值有偏差，但是相差不大，不影響結(jié)果。5.2緩沖隔離級(jí)緩沖隔離級(jí)將振蕩級(jí)與功放級(jí)隔離,以減小功放級(jí)對(duì)振蕩級(jí)的影響,因?yàn)楣Ψ偶?jí)輸出信號(hào)較大,工作狀態(tài)的變化會(huì)影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度或波形失真或輸出電壓減小。為減小級(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí)。緩沖隔離級(jí)經(jīng)常采用射極跟隨器電路通過查閱資料可知，射極跟隨器應(yīng)保證其輸入阻抗很大，而輸出阻抗很小才能有效阻隔前后級(jí)的相互影響。輸入信號(hào)為小信號(hào)，所以根據(jù)射極跟隨器的基本電路圖可以畫出其小信號(hào)等效模型。因?yàn)閷?duì)射極跟隨器的要求不是很嚴(yán)格，根據(jù)查閱的三極管的參數(shù)，經(jīng)粗略計(jì)算可以得到整個(gè)電路的輸入阻抗和輸出阻抗，只要保證輸入阻抗為幾千歐、輸出阻抗為幾十歐即

6、可。射極跟隨器電路的電路圖如圖所示射極跟隨器的仿真結(jié)果如圖5.3 低頻放大器如下圖是低頻放大電路的具體電路，話筒產(chǎn)生的音頻信號(hào)是一個(gè)典型的低頻信號(hào)，此次設(shè)計(jì)中設(shè)原始音頻信號(hào)為1kHZ的低頻信號(hào)，圖采用的是低頻放大電路，電容C1、C2為隔直流耦合電容，避免直流電源和交流信號(hào)相互影響，利用這樣一個(gè)電路便可以把原始的音頻信號(hào)放大成我們需要的調(diào)制信號(hào)。 圖4 低頻放大電路R1、R4、R2組成偏置電路，C1、 C2為隔直通交流電容，電路中直流電源選用的是12V，通過合理設(shè)置各電阻的值，讓R1=50k、R2=1.5k、R3=10k、R4=15k，Av = = 2505.4 振幅調(diào)制電路5.41調(diào)制原理和方

7、案選擇所謂“調(diào)制”就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程。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(hào)的過程變得極為簡(jiǎn)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(jí)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)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是效率高，晶體管獲得充分的應(yīng)用；缺點(diǎn)是需要大功率的調(diào)制信號(hào)源?；鶚O調(diào)幅電路的優(yōu)缺點(diǎn)正好與之相反，它的平均集電極效率不高，但所需的調(diào)

8、制功率很小，有利于調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)的小型化。本設(shè)計(jì)中，采用模擬乘法器MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路。MC1496PG是摩托羅拉（Motorola）公司生產(chǎn)的一款單片集成模擬乘法器，該芯片內(nèi)部非常簡(jiǎn)單，只集成了8個(gè)晶體管。它是一款可應(yīng)用于抑制載波調(diào)幅、普通調(diào)幅，同步解調(diào)，F(xiàn)M解調(diào)，相位解調(diào)等應(yīng)用的模擬乘法器，其性能良好，外圍電路簡(jiǎn)單，十分適合在普通調(diào)幅器中選用。模擬乘法器MC1496的內(nèi)部電路圖如下圖所示。5.42調(diào)制電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)出的AM調(diào)制器的原理圖如圖乘法器調(diào)制的原理是利用高頻載波和低頻正弦波相乘最終得出AM信號(hào)，輸出已調(diào)波的表達(dá)式是：由上式可知，調(diào)幅指數(shù)ma的大小與Ucm和Um的相對(duì)大小有關(guān)，所

9、以為了得到理想的調(diào)幅指數(shù)可以調(diào)節(jié)二者的相對(duì)大小。除此之外，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器也可以調(diào)整電路的調(diào)幅指數(shù)。5.43調(diào)制電路仿真經(jīng)過對(duì)滑動(dòng)變阻器的調(diào)試，可得出如圖的模擬乘法器調(diào)制電路的仿真結(jié)果。由圖中可得出以下信息：峰-峰值為5.444V,谷-谷值為2.642V,經(jīng)計(jì)算，調(diào)幅指數(shù)ma=0.347，滿足調(diào)幅指數(shù)在30到80之間的要求。5.5高頻功率放大器的設(shè)計(jì)功率放大器是依靠激勵(lì)信號(hào)對(duì)放大管電流的控制，起到把集電極電源的直流功率變換成負(fù)載回路的交流功率的作用。在同樣的直流功率的條件下，轉(zhuǎn)換效率越高，輸出的交流功率越大。諧振功率放大電路設(shè)計(jì)如下：集電極瞬時(shí)電壓為VcVcmVcc其最大值為Vcmax=VCM

10、+VCC=Vcc（ma1）當(dāng)ma0.8時(shí)Vcmax21V高頻一周的品均輸出功率Po=50mW,當(dāng)導(dǎo)通角為70時(shí)，所以=0.1A由計(jì)算可得，功率放大器滿足輸出功率為50mW的技術(shù)指標(biāo)要求。超外差調(diào)幅接收機(jī)系統(tǒng)1 設(shè)計(jì)題目超外差調(diào)幅接收機(jī)設(shè)計(jì)2 設(shè)計(jì)目的要求掌握最基本的超外差接收機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試3 技術(shù)指標(biāo)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8，靈敏度1mV。4 超外差調(diào)幅接收機(jī)的組成超外差式接收機(jī)主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低頻放大器、功率放大電路和喇叭或耳機(jī)組成。由輸入電路，即選擇電路，或稱調(diào)諧

11、電路把空中許多無線電廣播電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)選擇其中一個(gè)，送給混頻電路?；祛l將輸入信號(hào)的頻率變?yōu)橹蓄l，但其幅值變化規(guī)律不改變。不管輸入的高頻信號(hào)的頻率如何，混頻后的頻率是固定的，為465KHZ。中頻放大器將中頻調(diào)幅信號(hào)放大到檢波器所要求的大小。由檢波器將中頻調(diào)幅信號(hào)所攜帶的音頻信號(hào)取下來，送給前置放低頻放大器。前置低頻放大器將檢波出來的音頻信號(hào)進(jìn)行電壓放大。再由功率放大器將音頻信號(hào)放大，放大到其功率能夠推動(dòng)揚(yáng)聲器或耳機(jī)的水平。由揚(yáng)聲器或耳機(jī)將音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇簟９ぷ髟韴D如下：低頻功率放大器低頻電壓放大器 中頻放大器檢波器 混頻器 本地振蕩器5接收機(jī)單元的設(shè)計(jì)5.1混頻器的設(shè)計(jì)與仿真變頻電路作用是

12、把不同頻率的輸入信號(hào)變成頻率固定的465KHZ的中頻信號(hào)。變頻電路的原理：輸入回路的高頻信號(hào)（其頻率為）和本機(jī)振蕩器 產(chǎn)生的高頻等幅信號(hào)（其頻率為）同時(shí)送到混頻器。本振信號(hào)的頻率始終比輸入的高頻信號(hào)高465KHZ?；祛l后主要有高頻調(diào)幅信號(hào)、本振信號(hào)和它們的和頻信號(hào)+、差頻信號(hào)- ，此外還有與的各次諧波信號(hào)。通過LC諧振回路，從而從混頻器中選出頻率為465KHZ的中頻信號(hào)。本次選取的是以乘法模擬器MC1596制成的混頻器。電路原理圖如下：由于輸入的AM信號(hào)的頻率是1MHz，為了使頻譜搬移至465KHz處，應(yīng)選擇頻率為1.465MHz的本地載波信號(hào)，然后將二者一同輸入乘法器。 乘法器輸出的信號(hào)包含

13、465KHz和2.465MHz兩種頻率分量，為了選出中頻信號(hào)，諧振網(wǎng)絡(luò)應(yīng)諧振于465KHz左右。混頻器的仿真輸出波形如圖所示：經(jīng)測(cè)試輸出頻率為505.3kHz，測(cè)試結(jié)果不是很理想，但基本滿足中頻調(diào)幅波465kHz的要求5.2中頻放大器的設(shè)計(jì)與仿真中頻放大器電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號(hào)加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對(duì)超外差收音機(jī)的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標(biāo)起到極其重要的作用。中頻放大電路的電路圖如圖所示 仿真結(jié)果如下圖所示：通過對(duì)電容和電感的參數(shù)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，可以得到如圖所示的中頻放大電路的仿真輸出波形。由波形圖可知電路的放大倍數(shù)在400倍左右。  

14、60;  5.3檢波器的設(shè)計(jì)與仿真檢波過程是一個(gè)調(diào)制過程。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制信號(hào)。還原所得信號(hào)，與高頻調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱包絡(luò)檢波器。本設(shè)計(jì)的檢波器采用的是二極管大信號(hào)包絡(luò)檢波器，檢波器電路結(jié)構(gòu)如圖所示。C1參數(shù)的確定：查閱資料可得，R1取100左右時(shí)RC回路的時(shí)間常數(shù)較為合理，計(jì)算中認(rèn)為R1是100。電路中取理想AM電壓源的調(diào)幅指數(shù)ma=0.3，調(diào)制頻率為1kHz。 為了不產(chǎn)生惰性失真，R1、C1和調(diào)制信號(hào)頻率應(yīng)滿足以下關(guān)系：。將R1=100、ma=0.3、=1kHz代入式中，可得：C14uF，故C1應(yīng)取在4uF左右，其最佳取值還需通過

15、觀察仿真來確定。R2、RL參數(shù)的確定：為了保證輸出波形不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，同時(shí)還要保證R1、R2分壓過后輸出電壓足夠大，通過查閱資料可知R1應(yīng)在（0.10.2）R2內(nèi)取值。這里取R1=0.2R2=100，則R2取值應(yīng)在500左右。 若要求電路不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真，則應(yīng)滿足以下條件：,其中，。將ma=0.3、R1=100、R2=500代入式中，可得：R395.2，故R3應(yīng)在90左右進(jìn)行取值。二極管大信號(hào)檢波器的仿真：通過對(duì)電路中各元器件參數(shù)的調(diào)整，可以得到比較好的檢波電路的仿真出波形如圖所示。最終得到的元器件參數(shù)值和理論計(jì)算值存在一定的偏差。5.4低頻功率放大器的設(shè)計(jì)與仿真低頻功率放大器的作用是將

16、輸入的信號(hào)功率進(jìn)行放大，并進(jìn)行進(jìn)一步選頻。 輸入的信號(hào)為低頻小信號(hào)，所以本級(jí)同中頻放大級(jí)一樣，都可以采用普通的三極管放大網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行功率放大，電路結(jié)構(gòu)基本相同，雖然由于兩個(gè)電路選頻網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)頻率不同造成兩者諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率有所不同，但是諧振頻率的設(shè)置、計(jì)算方法和電容電感參數(shù)設(shè)置方法完全相同低頻功率放大電路的電路組成如圖所示。低頻功放的輸出仿真波形如下圖所示，由波形可知，低頻功放的放大倍數(shù)在4倍左右。結(jié)束語俗話說“不當(dāng)家不知柴米貴，不養(yǎng)兒不知父母心”，同樣，不做課程設(shè)計(jì)不知道什么叫艱難。都說看花容易繡花難，說起來容易做起來難，這次也不列外。由于課本知識(shí)是一章一章地學(xué)，知識(shí)點(diǎn)都是分開的，且不說我學(xué)的本來就不怎么樣，加上沒有復(fù)習(xí)，單單是把整本書的內(nèi)容組合在一起做個(gè)系統(tǒng)就足夠難倒我了。這次課設(shè)我看到了自己的很多不足，首先就是畏難情緒以及效率低下，我總感覺自己的能力不足以做出個(gè)系統(tǒng)，要復(fù)習(xí)的話任務(wù)量也太大，就一直拖拖拖。整天只是著急，但是每每到電腦面前或者拿起課本就感覺無從下手。直到最后期限也沒做出來，只是在網(wǎng)上找了然后稀里糊涂的改了就交了上去。交的時(shí)候想起來自己的規(guī)劃日程，感覺就像個(gè)大大的笑話?，F(xiàn)在想想交上去的東西估計(jì)混亂一片，亂七八糟吧，真是難為翻閱的老師了。但是后來想想感覺這次課設(shè)真的很重要也很有意義。舍棄這次機(jī)會(huì)應(yīng)該是自己的