高頻電子線路設(shè)計(jì)

1、電子線路課程設(shè)計(jì)總 結(jié) 報(bào) 告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 報(bào)告成績(jī)： 評(píng)閱時(shí)間： 教師簽字： 河北工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2015年3月課題名稱：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)包括主振級(jí)、緩沖級(jí)、高頻放大級(jí)、音頻放大級(jí)、振幅調(diào)制級(jí)、高頻功率放大級(jí)六個(gè)部分的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇，且還考慮到各個(gè)單元電路之間的耦合關(guān)系，并結(jié)合Multisim軟件進(jìn)行了各部分的調(diào)試與仿真，得到了整機(jī)電路。理論上滿足了最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)要求。一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容 小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 2、設(shè)計(jì)的

2、技術(shù)指標(biāo)：載波頻率 載波頻率穩(wěn)定度 輸出功率 負(fù)載電阻 輸出信號(hào)帶寬 （雙邊帶）殘波輻射 單音調(diào)幅系數(shù) 平均調(diào)幅系數(shù) 0.3發(fā)射效率 二、 方案選擇及系統(tǒng)框圖 1、方案選擇（1） 主振級(jí)方案1：采用LC三點(diǎn)式正弦波振蕩器，由于電容三點(diǎn)式振蕩器的輸出波形比電感三點(diǎn)式振蕩器的輸出波形好，最高工作頻率一般比電感三點(diǎn)式振蕩器的高。另外，在電容三點(diǎn)式振蕩器中，極間電容與電容并聯(lián)，頻率變化不改變電抗的性質(zhì)。因此振蕩器的電路型式一般采用電容三點(diǎn)式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用普通三點(diǎn)式電路、克拉潑電路、西勒電路。 方案2：采用晶體振蕩器，晶體振蕩器比普通的三點(diǎn)式振蕩器具有更高的頻率穩(wěn)定度，頻率穩(wěn)定

3、度可達(dá)到數(shù)量級(jí)，波形失真也比較小。在頻率穩(wěn)定度要求較高的電路中，可以采用晶體振蕩器作為主振級(jí)，比如石英晶體振蕩器。方案3：采用RC正弦波振蕩器，RC振蕩電路中沒(méi)有諧振回路，主要有電阻和電容組成，因此一般不采用RC正弦波振蕩器作為主振器。方案4：負(fù)阻正弦波振蕩器，采用負(fù)阻器件與LC諧振回路共同構(gòu)成的一種正弦波振蕩器，主要工作在100MHz以上的超高頻段，因此，本設(shè)計(jì)中不采用負(fù)阻正弦波振蕩器。方案5：?jiǎn)纹烧袷庪娐罚煽啃詮?qiáng)，頻率穩(wěn)定度高。（2）高頻放大器 方案1：如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號(hào)是小信號(hào)。當(dāng)振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時(shí)，可以不加高頻電壓放大器。 方案2：如果采用集電

4、極調(diào)幅電路，就要使用一至二級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號(hào)輸入。高頻電壓放大器一般采用高頻調(diào)諧放大器。（3）振幅調(diào)制器 AM信號(hào)的產(chǎn)生可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。目前,AM信號(hào)大都用于無(wú)線電廣播,因此多采用高電平調(diào)制方式。 方案1：集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅的波形 （工作在過(guò)壓區(qū)） 方案2：基極調(diào)幅基極調(diào)幅的波形（工作在欠壓區(qū)） 方案3：集電極基極組合調(diào)幅 方案4：模擬乘法器實(shí)現(xiàn)的調(diào)幅（4）高頻功率放大器方案1：甲類功率放大器在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，都有電流流過(guò)三極管，這種工作方式通常稱為甲類放大，甲類放大的集電極效率最高為50%。方案2：乙類功率放大器在輸入正弦信號(hào)的

5、一個(gè)周期內(nèi)，只有半個(gè)周期，三極管的iC > 0 ，稱為乙類放大。乙類放大的集電極效率最高為78.5%。方案3：甲乙類功率放大器在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期以上，三極管的iC > 0 ，稱為甲乙類放大方案4：丙類諧振功率放大器丙類諧振功率放大器有三種狀態(tài)：欠壓、過(guò)壓和臨界。因?yàn)榍穳籂顟B(tài)的工作效率較低，而過(guò)壓狀態(tài)的又會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的失真，所以一般選用讓其工作在臨界狀態(tài)。為了使高頻功放以高效率輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作。 2、系統(tǒng)框圖 由高頻電子線路課程理論內(nèi)容知道，只有當(dāng)天線的長(zhǎng)度與發(fā)射機(jī)高頻振蕩的波長(zhǎng)相比擬時(shí)，天線才能有效的把載波發(fā)射出去。發(fā)射機(jī)能夠通過(guò)振幅調(diào)制功能實(shí)

6、現(xiàn)低頻信號(hào)對(duì)高頻載波信號(hào)的調(diào)制，使其最終以電磁波的形式發(fā)射出去。小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)框圖如下：天線高頻功率放大級(jí)振幅調(diào)制級(jí)高頻放大級(jí)緩沖級(jí)主振級(jí)音頻放大級(jí)三、 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇1、 主振器 主振器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低、頻率穩(wěn)定度來(lái)確定電路型式。本設(shè)計(jì)要求載波頻率為10MHz,為短波、高頻波段，在短波和超短波的通信設(shè)備中常用電容三點(diǎn)式反饋振蕩器，主要原因是電容三點(diǎn)式振蕩器的輸出波形比電感三點(diǎn)式振蕩器的輸出波形好，反饋是由電容產(chǎn)生的，高次諧波在電容上產(chǎn)生的反饋壓降較小，輸出中高頻諧波小。另外，電容三點(diǎn)式振蕩器最高工作頻率一般比電感三點(diǎn)式振蕩器的高。本設(shè)計(jì)要求頻率穩(wěn)定

7、度不低于，而克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體在和之間，滿足設(shè)計(jì)要求，而且電路比較簡(jiǎn)單，容易分析，因此主振器選取克拉潑電路。 R1、R2 為直流分壓偏置電阻，R1、R2、R3和R22為三極管提供靜態(tài)工作點(diǎn)，為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū)，從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截至區(qū)。旁路電容C1使三極管基極交流接地，且為共基狀態(tài)?？死瓭婋娐窛M足電容三點(diǎn)式組成法則，因此為電容三點(diǎn)式振蕩器的特例。C3、C4 、C29、L7 的值決定了振蕩回路的工作頻率。電路圖為： 參數(shù)計(jì)算： 已知條件：Vcc=12V，fc=10MHz，選擇的晶體管型號(hào)是2N2219，如果其放大倍數(shù)，靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ、VCEQ、V

8、CEQ已知。依據(jù)電路計(jì)算：反饋系數(shù)kf=gm=頻率穩(wěn)定度表示一定時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度，振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，則表明振蕩頻率穩(wěn)定度越高。 式中f0為標(biāo)稱頻率， f1為實(shí)際工作頻率。仿真波形為：2、 緩沖器 緩沖器的作用是將振蕩級(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，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會(huì)影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為減小級(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí)。不論是在低頻電路還是高頻電路的整機(jī)設(shè)計(jì)中，緩沖隔離級(jí)常采用射極跟隨器電路，改變射極電阻R

9、7的阻值，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。電路圖為：參數(shù)計(jì)算：忽略晶體管基極體電阻的影響，則射極輸出器的輸入電阻輸出電阻 式中，很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個(gè)恒壓源，電壓放大倍數(shù)式中，gm晶體管的跨導(dǎo)，一般情況下 仿真波形為：3、 高頻放大器 高頻電壓放大器的任務(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號(hào)是小信號(hào)。當(dāng)振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時(shí)，可以不加高頻電壓放大器。如果采用集電極調(diào)幅電路或者基極調(diào)幅電路，就要使用一至二級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅或基極調(diào)幅的大信號(hào)輸入。諧振放大器的調(diào)試方法首先應(yīng)調(diào)整每一級(jí)所需的直

10、流工作點(diǎn)，但要注意一點(diǎn)：在多級(jí)諧振放大器中，由于增益高，容易引起自激振蕩。因此，在測(cè)試其直流工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先用示波器觀察一下放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。如果已經(jīng)有自激振蕩，應(yīng)先設(shè)法排除它，然后再測(cè)試其直流工作點(diǎn)。否則，所測(cè)數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。對(duì)于調(diào)諧放大器的頻率特性、增益及動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整及測(cè)試，一般有兩種方法，一種是逐點(diǎn)法；一種是掃頻法。后者比較簡(jiǎn)單、直觀。但由于其頻標(biāo)較粗，對(duì)于窄帶調(diào)諧放大器難以精確測(cè)試。電路圖為：仿真波形為：4、 音頻放大器音頻放大器用于放大音頻信號(hào)，作為調(diào)制信號(hào)對(duì)高頻載波信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制。電路圖為：仿真波形為：5、 振幅調(diào)制器 振幅調(diào)制器的任務(wù)是將所需傳送的信息“加載”到

11、高頻振蕩中，使其輸出信號(hào)的幅度隨著低頻信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段，被高頻信號(hào)攜帶并有效進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康?。AM 信號(hào)的產(chǎn)生可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。目前，AM 信號(hào)大都用于無(wú)線電廣播, 多采用高電平調(diào)制方式。 高電平調(diào)制是在高頻功率放大器中進(jìn)行的。通常分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅以及集電極基極(或發(fā)射極)組合調(diào)幅。此設(shè)計(jì)采用基極調(diào)幅方式，放大器工作于欠壓狀態(tài)。電路圖為：仿真波形為：6、 高頻功率放大器高頻功率放大器是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末級(jí)，它的任務(wù)是要給出發(fā)射機(jī)所需要的輸出功率。本題要求，通常采用丙類功率放大器。 電路圖為：仿真波形為：四、 整體電路設(shè)計(jì)及工作原理

12、五、 系統(tǒng)元器件清單六、 電路設(shè)計(jì)總結(jié)七、 參考文獻(xiàn) 1 謝嘉奎，宣月清，馮軍. 電子線路（非線性部分）. 北京：高等教育出版社，2005 2 謝嘉奎，宣月清，馮軍. 電子線路（線性部分）. 北京：高等教育出版社，2005 3 孫余凱，項(xiàng)綺明.精選實(shí)用電子電路260例.北京：電子工業(yè)出版社，2007 4 何國(guó)棟.Multisim基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京：中國(guó)水利出版社，2014 5 張肅文高頻電子線路（第五版）北京： 高等教育出社，2009八、 收獲、體會(huì)通過(guò)本次高頻電子線路課程設(shè)計(jì)，不論是理論知識(shí)方面還是實(shí)際應(yīng)用方面我都收獲了很多。雖然上學(xué)期剛剛學(xué)完了高頻電子線路的理論課程，但實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)仍然感覺(jué)

13、不知所措。根據(jù)老師的講解知道電路應(yīng)該由哪幾部分構(gòu)成，為每一部分尋找模型并沒(méi)有花費(fèi)太大的力氣，但是要根據(jù)實(shí)際元件的特性去設(shè)計(jì)元件的參數(shù)卻遇到很大的困難，于是我查閱了一些資料，和同組人一起討論計(jì)算，再不懂的像老師請(qǐng)教，并用心注意細(xì)節(jié)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷的努力，各個(gè)單元模塊的設(shè)計(jì)大致成型。我想遇到困難的主要原因是對(duì)于電路的分析不清楚，對(duì)電路的設(shè)計(jì)能力不足。是本學(xué)期我接觸的新軟件，用于高頻仿真，為此，我查閱了大量的書籍了解這個(gè)軟件的運(yùn)用方法，為設(shè)計(jì)電路奠定基礎(chǔ)。在實(shí)際進(jìn)行仿真時(shí)，我首先將電路的六個(gè)部分結(jié)合起來(lái)構(gòu)成整機(jī)電路，發(fā)現(xiàn)仿真過(guò)程中出現(xiàn)很多錯(cuò)誤。于是我將六個(gè)部分分別進(jìn)行了仿真，確保每一部分電路功能正確后

14、再構(gòu)成整機(jī)電路，這樣使電路的仿真變得容易一些。另外，在仿真的過(guò)程中除了修改一些電阻的阻值，使電路正常工作外，將話筒和天線用和電阻代替。當(dāng)然這次課程設(shè)計(jì)也教會(huì)了我許多，首先它將我平時(shí)的所學(xué)結(jié)合在一起，有了一個(gè)系統(tǒng)的框架，然后再去補(bǔ)充這個(gè)框架的內(nèi)容，使我有了一個(gè)課程設(shè)計(jì)的基本方向和目的，不至于太過(guò)盲目；其次也鍛煉了我查閱資料的能力，以及對(duì)有用資料的篩選能力；再者通過(guò)跟同學(xué)們的討論研究，我懂得了合作的重要性。課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很能鍛煉人的實(shí)踐，雖然它看起來(lái)充滿著困難，但是不管怎么樣我們都得敢于去挑戰(zhàn)，以后還有畢業(yè)設(shè)計(jì)，這將是一次更大的考驗(yàn)，不管是從設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)思路以及報(bào)告格式還有心理上來(lái)說(shuō)都是一次很好的鍛煉。*上述一至八段標(biāo)題為一級(jí)標(biāo)題，字號(hào)為小四黑體；*一級(jí)標(biāo)題下段內(nèi)的二級(jí)標(biāo)題為五號(hào)黑體；三級(jí)標(biāo)題為五號(hào)仿宋；段落內(nèi)容為五號(hào)宋體）*另外要求：段內(nèi)行間距18磅，頁(yè)邊距上下左右均為2厘米。*參考文獻(xiàn)格式如下：（至少5個(gè)，在報(bào)告征文中要有引注）報(bào)告成績(jī)： 評(píng)閱時(shí)間： 教師簽字： 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 同組人： 課程名稱：電子線路課程設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)室： 第一實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2009年2月2327日 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的安裝與調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容與原理：三、實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件、軟件工具、平臺(tái)）：四、實(shí)驗(yàn)步驟：