通信電子線路課程設(shè)計(jì)

1、摘要 隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，無論是發(fā)射機(jī)還是接收機(jī)都在不斷更新?lián)Q代。尤其以接收機(jī)的發(fā)展更為明顯，目前的無線電接收機(jī)不單能收音，且還有可以接收影像的電視機(jī)、數(shù)字信息的電報(bào)機(jī)等。其中，調(diào)幅接收機(jī)由天線回路、高頻放大電路，混頻電路、中頻放大電路、檢波器、低頻放大電路等六部分組成，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個(gè)預(yù)先確定好的頻率（在我國為465KHz），然后再進(jìn)行檢波和放大。關(guān)鍵詞：混頻，檢波，功放。目錄一、前言1二、設(shè)計(jì)指標(biāo)12.1單元電路設(shè)計(jì)及仿真12.2 調(diào)幅接收系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)12.3高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)1三、系統(tǒng)總述23.1射頻功率放大器的工作原理23.2混頻電路工作原理23.3中頻放大電路

2、工作原理33.4解調(diào)電路（檢波電路）工作原理33.5低頻功率放大電路工作原理33.6本地振蕩電路工作原理3四、單元電路設(shè)計(jì)及仿真44.1高頻功率放大器44.2混頻電路54.3中頻放大電路64.4檢波電路74.5低頻功率放大電路84.6本地振蕩電路9五、整機(jī)電路設(shè)計(jì)圖11六、高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)12七、設(shè)計(jì)總結(jié)13八、參考文獻(xiàn)14一、前言調(diào)幅接收的功能與發(fā)射的相反，它是將已調(diào)調(diào)信號進(jìn)行處理，使其恢復(fù)處于發(fā)送端相應(yīng)的基帶信號。高頻放大是將輸入信號進(jìn)行放大,需要調(diào)諧于接收機(jī)的工作頻率;解調(diào)是將已調(diào)信號還原成低頻信號;本機(jī)振蕩則是為解調(diào)器提供與輸入信號載波同頻的信號;最后的低頻功放則是將聲音信號放大。

3、本文主要對包絡(luò)檢波的原理進(jìn)行了詳細(xì)的講述，并用Multisim軟件對整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)仿真。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)2.1單元電路設(shè)計(jì)及仿真1）設(shè)計(jì)電容三點(diǎn)式振蕩器本振電路設(shè)計(jì)指標(biāo)：用差分式振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率為5MHz的本地載波，作為接收系統(tǒng)混頻部分的本地載波。使其經(jīng)過混頻電路后頻率降為100KHz的中頻信號。2）設(shè)計(jì)單（雙）差分對構(gòu)成的乘法器混頻電路設(shè)計(jì)指標(biāo)：分別用單差分對管和雙差分對管實(shí)現(xiàn)乘法器的下混頻電路。即本地載波的頻率為0.9MHz與信號頻率3KHz進(jìn)行差頻，得到中頻100KHz。3）設(shè)計(jì)峰值包絡(luò)檢波電路設(shè)計(jì)指標(biāo)：將中頻信號與本振信號進(jìn)行加法運(yùn)算后通過包絡(luò)檢波得到低頻信號。4）設(shè)計(jì)中頻

4、諧振放大器電路設(shè)計(jì)指標(biāo)：對經(jīng)過混頻電路后的中頻調(diào)幅信號進(jìn)行放大，放大倍數(shù)為10。5）設(shè)計(jì)低頻功率放大器電路設(shè)計(jì)指標(biāo)：將低頻信號放大10倍，用以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。6） 設(shè)計(jì)射頻放大器設(shè)計(jì)指標(biāo)：接收到的信號為已調(diào)小信號，放大倍數(shù)10倍。2.2 調(diào)幅接收系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)整個(gè)調(diào)幅接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接收載波頻率為1MHz，調(diào)制信號為3KHz，幅值為0.05的調(diào)幅小信號，并對其進(jìn)行放大、混頻、檢波的操作，最終實(shí)現(xiàn)還原原始信號即。2.3高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)三、系統(tǒng)總述本次設(shè)計(jì)的是調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)，電路主要有高頻小信號放大器、本地振蕩器、混頻器、中頻放大器、包絡(luò)檢波器和低頻放大器組成。采用晶體三極管設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)，中頻放

5、大器是提高電壓增益的作用。包絡(luò)檢波器有從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的作用。此電路功能是由信號發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)幅信號送到混頻器與本地振蕩所產(chǎn)生的等幅高頻信號進(jìn)行混頻，產(chǎn)生載波信號，此載波信號再經(jīng)過中頻放大器將電壓放大，從而通過二極管峰值包絡(luò)檢波器以提取包絡(luò)檢波實(shí)現(xiàn)檢波，最后輸出低頻信號。再通過低頻放大器將低頻信號進(jìn)行放大。系統(tǒng)原理框圖3.1射頻功率放大器的工作原理射頻功率放大器（RFPA）用于對載波和已調(diào)波進(jìn)行功率放大，是各種無線發(fā)射機(jī)的主要組成部分。射頻功率放大器的工作頻率很高，但相對頻頻帶很窄。射頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，如LC諧振回路。近年來，寬頻帶發(fā)射機(jī)的各中間級還廣泛采用一

6、種新型的寬帶、射頻功率放大器。他不采用射頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載，這樣它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不重新調(diào)諧。3.2混頻電路工作原理在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，對接收到的信號在解調(diào)之前要進(jìn)行混頻（也稱變頻）處理，即完成信號頻率的加減法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)將信號的中心頻率及個(gè)分量頻譜搬移至新的頻段，各分量的頻率間隔和相對幅值保持不變。進(jìn)行這種頻率變換時(shí)，新的頻率等于原信號頻率與某一參數(shù)頻率之和或差，取其和者為上混頻，取其差者為下混頻。新的中心頻率常稱為中間頻率，簡稱為中頻，參考頻率稱為本機(jī)振蕩頻率，簡稱本振頻率。3.3中頻放大電路工作原理中頻放大電路是調(diào)幅接收機(jī)的重要組成部分，是決定接收機(jī)靈敏度及選擇性的關(guān)鍵電路。中

7、頻放大電路一般是由兩級中頻放大電路組成，每級放大器的前面和后面均設(shè)有中頻選頻回路，以對中頻信號進(jìn)行放大和選頻。第一級中頻放大的信號來自混頻電路的中頻信號，第二級中頻放大器的輸出信號經(jīng)第三中頻變壓器耦合送入檢波器進(jìn)行解調(diào)。在該設(shè)計(jì)報(bào)告中，中頻放大電路采用二極管混頻電路實(shí)現(xiàn)下混頻，即將其高頻信號的頻率降低達(dá)到中頻，為下一級中頻放大做準(zhǔn)備。3.4解調(diào)電路（檢波電路）工作原理檢波過程實(shí)際就是一個(gè)解調(diào)過程，它與調(diào)制過程相反。檢波器的作用是從振幅設(shè)置的高頻信號中還原出原調(diào)制信號。檢波器由檢波器件、低通濾波器及負(fù)載電阻組成。3.5低頻功率放大電路工作原理在多級放大電路中，輸出的信號往往是送去驅(qū)動(dòng)一定的裝置。

8、在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，低頻功率放大器就是要求有一定的輸出功率的輸出級。它主要用于向負(fù)載提供功率的放大電路。而經(jīng)過解調(diào)器輸出的信號為低頻功率信號，是我們所需要的信號?？尚盘柟β侍?，不能達(dá)到我們的要求，將它通過一個(gè)低頻功率放大器后，其幅值和功率均得到提高，可以達(dá)到要求，以方便那觀察和研究。3.6本地振蕩電路工作原理振蕩器是一個(gè)不需要外加入信號控制就能自動(dòng)將直流能量轉(zhuǎn)換為特定的頻率和振幅的交流信號。而在調(diào)幅接收系統(tǒng)中的本地振蕩電路是產(chǎn)生混頻電路中所需頻率載波的電路，該振蕩器采用差分對管實(shí)現(xiàn)本地振蕩的產(chǎn)生。四、單元電路設(shè)計(jì)及仿真4.1高頻功率放大器高頻功率放大器是放大我們從信道中取出的高頻小信號，要求它

9、除具有放大功能外還應(yīng)具有低噪聲性能的特性。其電路圖如圖5-1所示，仿真波形如圖5-2所示。 圖5-1 電路圖 圖5-2 仿真波形4.2混頻電路混頻電路是將放大后的高頻信號的頻譜從高頻段搬移到固定的中頻段，使其得到更好的放大效果。其電路圖和仿真波形圖如圖5-3和圖5-4所示。圖5-3 混頻電路原理圖圖5-4 仿真波形圖圖5-4中上面的波形為輸入的高頻AM信號，下面的波形未經(jīng)過混頻器的信號，其頻率明顯降低了，實(shí)現(xiàn)了信號頻譜從高頻到中品地搬移。 4.3中頻放大電路中頻放大電路決定了接收機(jī)靈敏度及選擇性。中頻放大電路一般是由兩級中頻放大電路組成，在該設(shè)計(jì)報(bào)告中只例舉了一級中頻放大電路作為中頻選頻回路，

10、以對中頻信號進(jìn)行放大和選頻。其電路原理圖和波形仿真圖如圖5-5和圖5-6所示。圖5-5 一級中頻放大電路原理圖圖5-6 中頻放大電路仿真波形圖中頻放大電路是對經(jīng)過混頻器頻率降低到中頻的AM信號進(jìn)行放大處理，在圖5-6中，上面的波形為未經(jīng)過放大的AM信號，下面的波形是經(jīng)過放大后的信號。這只是一級放大，在實(shí)際電路中一般為兩級放大，故其放大后的波形圖應(yīng)比上面的幅值大。4.4檢波電路檢波電路有包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類，其中包絡(luò)檢波中又包含二極管峰值型均值包絡(luò)檢波兩類。二極管峰值包絡(luò)檢波電路簡單，元器件容易找到且成本低，檢波效果也較好。本設(shè)計(jì)主要對二極管峰值包絡(luò)檢波原理進(jìn)行描述。其電路原理圖和和仿真圖如

11、圖5-7和圖5-8所示。二極管包絡(luò)檢波器分為峰值包絡(luò)檢波和平均包絡(luò)檢波。二極管峰值包絡(luò)檢波需要輸入信號電壓幅度大于0.5V，檢波器輸出、輸入之間是線性關(guān)系，故又稱為線性檢波。 輸入回路提供調(diào)幅信號源。檢波二極管通常選用導(dǎo)通電壓小、導(dǎo)通電阻和結(jié)電容小的點(diǎn)接觸型鍺管。RC電路有兩個(gè)作用：一是作為檢波器的負(fù)載，在兩端產(chǎn)生解調(diào)輸出的原調(diào)制信號電壓；二是濾除檢波電流中的高頻分量。為此，RC網(wǎng)絡(luò)必須滿足 式中，為載波角頻率，為調(diào)制角頻率。 檢波過程實(shí)質(zhì)上是信號源通過二級管向負(fù)載電容C充電和負(fù)載電容C對負(fù)載電阻R放電的過程，充電時(shí)間常數(shù)為RdC，Rd為二極管正向?qū)娮琛?#160;放電

12、時(shí)間常數(shù)為RC，通常R>Rd,因此對C而言充電快、放電慢。經(jīng)過若干個(gè)周期后，檢波器的輸出電壓V0在充放電過程中逐步建立起來，該電壓對二極管VD形成一個(gè)大的負(fù)電壓，從而使二極管在輸入電壓的峰值附近才導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間很短，電流導(dǎo)通角很小。當(dāng)C的充放電達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，V0按高頻周期作鋸齒狀波動(dòng)，其平均值是穩(wěn)定的，且變化規(guī)律與輸入調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律相同，從而實(shí)現(xiàn)了AM信號的解調(diào)。 圖5-7 電路原理圖圖5-8 仿真圖4.5低頻功率放大電路在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，低頻功率放大電路的特性直接決定了負(fù)載的工作狀態(tài)。它是為負(fù)載提供功率的放大電路。其電路圖和仿真波形圖如圖5-10和圖5-11所示。圖

13、5-10 低頻功率放大電路原理圖圖5-11 低頻功率放大電路仿真波形圖低頻功率放大器是對解調(diào)出來的單音頻信號進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。如圖5-11所示，上面的波形為景低頻功率放大后的信號波形，明顯比下面的波形幅值大。因?yàn)槠涔ぷ髟诒悹顟B(tài)，工作效率高。4.6本地振蕩電路本地振蕩器在調(diào)幅接收系統(tǒng)中產(chǎn)生本地載波。其電路形式有多種，如LC振蕩器，單差分對和雙差分對振蕩器。圖5-12 電路原理圖圖5-13 仿真波形圖在該調(diào)幅接收系統(tǒng)中用的是單差分對振蕩器，其電路原理圖和仿真波形圖如圖5-12和圖5-13所示。五、整機(jī)電路設(shè)計(jì)圖 六、高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào) 如下圖7-1、7-2、7-3所示分別為接收到的

14、調(diào)幅小信號、經(jīng)混頻器后產(chǎn)生的中頻信號和解調(diào)出來的低頻信號。圖7-1 接收到的調(diào)幅小信號圖7-2 中頻圖7-3 解調(diào)后的信號七、設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次設(shè)計(jì)讓我們真正理解了生活中日常見到的電子的裝置的基本工作原理，認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐之間的差距，聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用去理解知識(shí)比一大堆理論來的直接與清晰明了。此次設(shè)計(jì)，在我們小組中我主要設(shè)計(jì)了峰值包絡(luò)檢波電路，混頻電路，電容三點(diǎn)式振蕩電路，低頻放大電路。在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到很多學(xué)習(xí)中不會(huì)注意到的問題，比如說在解調(diào)中在取某些值后輸出是失真的波形，在設(shè)計(jì)開始并沒有想過會(huì)存在那樣多的問題，當(dāng)著手時(shí)才發(fā)現(xiàn)要完成一個(gè)信號的解調(diào)，在元器件、電路和取值都要有一部分的要求，科學(xué)是嚴(yán)

15、謹(jǐn)?shù)?，這更讓我們一絲不茍起來。 在設(shè)計(jì)中也得到很多見識(shí)，獲得或理解知識(shí)時(shí)的欣喜與在一個(gè)問題上的糾結(jié)都是很寶貴的，在這種情緒的反復(fù)中，認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)就是這樣一個(gè)過程。不管過程怎樣，以小見大的反射出以后學(xué)習(xí)的態(tài)度。團(tuán)隊(duì)交流可以加深學(xué)習(xí)，找出問題，相互彌補(bǔ)不足，在資料的采集方面提高了不少效率，也提高的每個(gè)個(gè)體的興奮度，真切體會(huì)團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)給我們帶來的快樂，學(xué)習(xí)是快樂的。至今我仍感慨頗多，的確，從選題到設(shè)計(jì)完成，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，比如以前沒有真正接觸到的元器件，以及在具體的電路中我迷們需要注意的元器件的額定功率，額定電壓，額定電流等等。同時(shí)不

16、僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來， 才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說是困難重重，難免會(huì)遇到各種各樣的問題，最后在老師和同學(xué)的幫助下順利完成了這次任務(wù)。雖然這次實(shí)訓(xùn)只有兩周，但我卻過得相當(dāng)充實(shí)。通過實(shí)訓(xùn)，讓我清楚地認(rèn)識(shí)到了自己這方面知識(shí)的缺乏，更加激起我在今后的學(xué)習(xí)中去不斷地了解去學(xué)習(xí)頻電子線路設(shè)計(jì)知識(shí)。因?yàn)樽约簩W(xué)的是電子信息專業(yè)，所以高頻知識(shí)顯得尤為要。學(xué)好高頻知識(shí)，對自己以后的工作及生活也是非常必要的。在這次的實(shí)訓(xùn)中，也不免遇到了一些搞不懂的地方，這樣的事情同樣鍛煉了自己的耐心以及遇到困難想辦法解決的能力。 感謝老師以及同學(xué)們對我的幫助，這次的實(shí)訓(xùn)將為我今后的學(xué)習(xí)與工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。八、參考文獻(xiàn) 1 Multisim1