高頻電路課程設(shè)計(AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計)

1、 現(xiàn)代通信電路課程設(shè)計（論文）學(xué)院名稱：班 級： 學(xué) 號：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師: 年 月 日 設(shè)計任務(wù)書姓 名學(xué)院： 專業(yè)： 班級：題 目AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計任務(wù)（1） 信號源產(chǎn)生模塊（模擬語音信號）；（2） 載波信號產(chǎn)生模塊（3） AM調(diào)制器：平衡調(diào)制器（4） AM解調(diào)器：解調(diào)AM信號時間進(jìn)度（1） 第1天：布置任務(wù)，講解設(shè)計方法，進(jìn)行預(yù)設(shè)計；（2） 第2-3天：A組進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，B組進(jìn)行設(shè)計電路原理圖、軟件仿真。（3） 第3-4天：B進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，A進(jìn)行設(shè)計電路原理圖、軟件仿真。（4） 第5天：撰寫設(shè)計報告。原始參考資料和文獻(xiàn)1 魏平俊、王新強.現(xiàn)代通信電路課程設(shè)計指導(dǎo)書.2

2、 曾興雯、劉乃安、等.高頻電路原理與分析.西安電子科技大學(xué)出版社，2007年第4版.3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），華中科技大學(xué)，2005年第5版，高等教育出版社.目錄一、緒論2 1.1設(shè)計目的2 1.2設(shè)計內(nèi)容2 1.3設(shè)計要求2 1.4設(shè)計流程3二、課程設(shè)計詳細(xì)內(nèi)容及步驟4 2.1信號源產(chǎn)生模塊4 2.2載頻信號產(chǎn)生模塊6 2.3AM調(diào)制器模塊8 2.4AM解調(diào)器模塊 10三、課程設(shè)計過程分析12 3.1仿真分析 12 3.2焊接連線調(diào)試分析過程 15 3.3遇到問題及解決辦法 19四、參考文獻(xiàn)20附錄A工具元件清單 附錄B完整原理圖一、緒論1.1設(shè)計目的(1)將學(xué)生專業(yè)知識（信號與

3、系統(tǒng)、現(xiàn)代通信電路及通信原理）、專業(yè)技能（數(shù)電、模電、電工電子）及常用開發(fā)工具（EDA、DSP、單片機(jī)技術(shù)）相結(jié)合，在實際中進(jìn)行綜合運用。(2)培養(yǎng)學(xué)生從零開始自己動手進(jìn)行電路設(shè)計的能力，同時一般要求在進(jìn)行綜合設(shè)計時具有較高的成功率，。這是學(xué)生第一次動手設(shè)計自己的作品，是今后畢業(yè)工作的起點、濃縮、簡化版，同時增強學(xué)生的信心也是綜合設(shè)計的一個重要任務(wù)。1.2設(shè)計內(nèi)容題目：AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計包含項目：1、信號源產(chǎn)生模塊（模擬語音信號）；2、載頻信號產(chǎn)生（模擬載波）；3、AM調(diào)制器：平衡調(diào)制器；4、AM解調(diào)器：解調(diào)AM信號。1.3設(shè)計要求（1）鞏固加深對高頻電子線路基本知識的理解，提高學(xué)生綜合運用課

4、程所學(xué)知識的能力。（2）培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選學(xué)參考書籍，查閱手冊和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。（3）通過獨立思考，深入鉆研有關(guān)問題，掌握分析問題的方法。（4）通過實際電路方案的分析比較，設(shè)計計算，原件選取，安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。（5）掌握常用的儀器設(shè)備的正確使用，學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測試方法，提高學(xué)生的動手能力，能在教師的指導(dǎo)下完成課題任務(wù)。（6）了解與課題有關(guān)的電子線路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計任務(wù)書的要求完成，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能正確繪制電路圖等。（7）培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。通過課程設(shè)計實踐，幫助學(xué)生逐步建立正確的

5、生產(chǎn)觀點，經(jīng)濟(jì)觀點和全局觀念。1.4設(shè)計流程：開始 明確系統(tǒng)設(shè)計要求 明確模塊設(shè)計要求 提出模塊設(shè)計方案 確定模塊實現(xiàn)途徑 電路圖的繪制，修改 元器件的采購、工具、儀器的準(zhǔn)備工作 電路焊接、裝配 電路的調(diào)試 模塊的驗收 系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) 系統(tǒng)的驗收結(jié)束AM傳輸系統(tǒng)設(shè)計框圖： 信號源產(chǎn)生模塊 AM解調(diào)器模塊AM調(diào)制器模塊 載頻信號產(chǎn)生模塊二、課程設(shè)計詳細(xì)內(nèi)容及步驟2.1信號產(chǎn)生模塊實現(xiàn)方法：RC振蕩器相關(guān)參數(shù)：R101=158K C1=101nF R102=158K C102=1nF R103=4.99K C103=10000npR104=10K C104=10mF U1=12V U2=12V 運算放

6、大器LM324電路原理圖如下：仿真波形圖如下：注意事項：（1）正弦波振蕩電路就是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。因此電路設(shè)計時要注意其振蕩條件，即振幅平衡條件和相位平衡條件。（2）此電路可在通用模塊上實現(xiàn)，注意與其他模塊之間要有相同的標(biāo)準(zhǔn)。（3）要求輸出頻率穩(wěn)定，可調(diào)。（基帶信號頻率1KHz,載頻>100KHz）（4）學(xué)會處理常見電路故障及各種波失真的方法。2.2載頻信號產(chǎn)生模塊載頻信號由ZH5006試驗箱產(chǎn)生ZH5006如圖：2.3 AM調(diào)制模塊此模塊采用雙平衡乘法器，從相應(yīng)接口輸入即可完成兩信號相乘。在ZH5006試驗箱中最多可插入兩種類型的九塊模板，其中上面三個模塊（

7、模塊13）的結(jié)構(gòu)一樣，下面六個模塊（模塊49）的結(jié)構(gòu)一樣。電路實現(xiàn)方法（乘法器電路）：AM信號相乘相加基帶信號載波直流相關(guān)參數(shù)：U601 MC1496:乘法器U603A.B TL084: 運算放大器R301=10K R302=1K R303=10KR304=10K R305=1K R306=1KR307=10K R308=51 R309=1KR310=1 R311=1K R312=3.9KR313=3.9K R314=10K R315=100KR316=10K R317=22K R318=2.2KR319=1K C301=0.1uF C302=1uF C303=0.1 uF C304=0.1u

8、 F C305=0.1uF C306=105 C307= 10 C308=104模塊電路圖：乘法器：信號從測試孔TPF01輸入，載波信號從TPF02輸入，輸出信號經(jīng)放大后從測試孔TPF03輸出。注意事項：UF01,2：乘法器；UF03：運算放大器TL084;JF01：電源連接插座；JF02：信號連接插座；WF01:電位器（可選擇0到50K之間的阻值），用于調(diào)節(jié)載波泄漏。輸入信號TPF06只有測試孔，其信號與測試雙排針之間沒有信號連接線。運算模塊：實現(xiàn)兩信號相加、減以及單個信號的反相。 兩信號相加：信號電路板右排插針JA02的引腳1、5輸入，結(jié)果從引腳9輸出。 兩信號相減：被減信號從JA02的引

9、腳14輸入，減信號從引腳18輸入，結(jié)果從引腳10輸出。 單個信號的反相：信號從JA02的引腳13輸入，反相信號從引腳17輸出。其中，U101：運算放大器TL084；JA01：電源連接插座；JA02：信號連接插座；WAXX：電位器。2.4 AM解調(diào)模塊解調(diào)方法：二極管峰值包絡(luò)檢波法濾波解調(diào)相乘器相關(guān)參數(shù)：D1 AM波發(fā)生器（1V/100KHz/1KHz） RA05=10K RA06=10KU03=12V U04=-12V CA05=10000Pf CA06=10000PF CA07=10000PF運算放大器LM324電路原理圖如下：仿真波形圖：說明：1.包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包

10、絡(luò)成正比的檢波方法檢測過程就是信號源通過二極管給電容充電與放電的交替重復(fù)過程。2. 在仿真中，用的基波是1khz,載波是100khz,幅值為1V3. 檢波電路滿足RC<=1-m²/m可以防止惰性失真。檢波器輸出端為正弦波和少量的高頻紋波，在輸出端加一低通濾波器可以將高頻紋波濾掉。三，硬件的調(diào)試ZH5006綜合設(shè)計試驗箱的介紹本次實際操作部分使用的是ZH5006綜合設(shè)計實驗箱，其包括三部分：主板：提供了一個靈活的工作平臺；標(biāo)準(zhǔn)模塊：提供了80C31、EPLD、乘法器等標(biāo)準(zhǔn)模塊；通用設(shè)計模塊：提供了一個可進(jìn)行焊接的通用調(diào)用化模塊；在ZH5006實驗箱中最多可以插入兩種類型的九塊模塊

11、，其中模塊13的結(jié)構(gòu)一樣，模塊49的結(jié)構(gòu)一樣。兩類模塊的差別在于它們的右邊雙排針的信號定義上的差別。這兩類模塊的左排插針JX01連接電源和地，右排插針JX02連接信號，下方或上方有十個標(biāo)準(zhǔn)測試孔CJX01CJX10用于信號線的連接及測量，U形測試孔TPXXX用于就近接地。圖A1 JX01的電源腳定義 圖A2 模塊03的JX02的信號引腳定義TL084管腳：圖示為 TL084管腳MC1496管教圖：圖示為MC1496管腳定義AM調(diào)制模塊 AM信號的產(chǎn)生課可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。此模塊采用雙平衡乘法器，從相應(yīng)接口輸入即可完成兩信號的相乘。（其中基波產(chǎn)生用的模板上面：RA01 R

12、A02=10K Rf為10K的滑動變阻器，C的型號為103，R的阻值為10K）l AM解調(diào)模塊。 該模塊實現(xiàn)諸如AM、BPSK、QPSK等信號的調(diào)制和解調(diào)。在該模塊中有兩個完全一樣的模塊： 乘法器1：信號從測試孔TPF01 輸入，載波信號從TPF02輸入，輸出信號經(jīng)放大后從測試孔TPF03輸出。 乘法器2：信號從測試孔TPF06 輸入，載波信號從TPF07輸入，輸出信號經(jīng)放大后從測試孔TPF08輸出。原件介紹：UF01 ，2：乘法器 UF03 ：運算放大器TL084 JF01 ：電源連接插座 JF02 ：信號連接插座 WF01 ：電位器（可選擇0到50K之間的阻值）用于調(diào)節(jié)載波波泄漏。l 運算

13、模塊模塊具有以下功能：實現(xiàn)兩信號相加、減以及單個信號的反向：1. 兩信號相加：信號電路板右排插針JA02的引腳1、5輸入，結(jié)果從引腳9輸出。2. 兩信號相減：被減信號從JA02的引腳14輸入，減信號從引腳18 輸入，結(jié)果從引腳10輸出。3. 單個信號的反向：信號從JA02的引腳13輸入，反向信號從引腳17輸出。4. 主要原件介紹： U101：運算放大器TL084； JA01：電源連接插座 JA02：信號連接插座 WAXX：電位器（可選擇0到100K之間的阻值）連線調(diào)試調(diào)制信號輸出后和載波分別由乘法器的TPF01、TPF02進(jìn)，TPF03出或者TPF06、TPF07進(jìn)，TPF08出，接著將輸出接

14、入二極管包絡(luò)檢波器中，再將輸出接入濾波塊，5孔進(jìn)6孔出，輸出的信號連接在示波器上進(jìn)行觀察。說明：需分步調(diào)試第一步：將信號產(chǎn)生模塊的輸出通過示波器觀察波形第二步：將載波產(chǎn)生模塊的輸出通過示波器觀察波形第三步：將信號和載波送入乘法器，通過示波器觀察輸出波形第四步：將調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，并觀察輸出波形第五步：若解調(diào)后的波形不理想，送濾波器進(jìn)行濾波后觀察實際硬件調(diào)試最終出現(xiàn)的波形：一基波：產(chǎn)生的載波信號： 產(chǎn)生的AM包絡(luò)圖：二極管峰值檢波模板產(chǎn)生的信號圖： 實驗分析1、信號產(chǎn)生模塊仿真及調(diào)試數(shù)據(jù)記錄如下：基波載波調(diào)幅波檢波輸出峰峰值 v3.45.1最大8.675最小2.603.51頻率 khz1.492

15、140.41.450周期ms0.6740.690m=由CA01=1nf, RA01=159K則fc=1/2RC=1.0009KHz取Rf=10k,由Af=1+Rf/RA03>=3得RA03<=5K,取RA03進(jìn)行反復(fù)試驗，當(dāng)RA03=4.99 k時波形質(zhì)量最好，于此同時的說明，在產(chǎn)生波形時，Af越接近3，產(chǎn)生的波形越好。如果大于三很多則會造成波形失真，如下圖：（RA03=4.5K時）2、壓控振蕩器調(diào)試壓控振蕩器的輸出為矩形波，其中一路輸出頻率為347.5KHz，另一路輸出頻率為137.9 KHz。取頻率為137.9 KHz的輸出作為載波4、二極管包絡(luò)檢波仿真及調(diào)試在仿真過程中用到A

16、M波，改變參使載波頻率為100KHz，調(diào)制信號為1KHz，幅度為1V，m=0.5，AM波形如圖所示檢波電路滿足RC<=1-m²/m可以防止惰性失真。檢波器輸出端為正弦波和少量的高頻紋波，在輸出端加一低通濾波器可以將高頻紋波濾掉。然而得到的輸出仍含有少量的高頻分量，為此，在RC回路后加一濾波器濾除高頻分量，輸出波形中不再含有高頻紋波。將調(diào)幅波送入檢波電路檢波，用示波器觀察輸出波形質(zhì)量較差需送入濾波模塊進(jìn)行濾波，得到理想波形。在檢波電路的輸出端加上一RC低通濾波電路，濾除高頻成分。經(jīng)仿真后知道當(dāng)R=10K,C=0.01uF時為最佳。如下圖所示：心得體會：在學(xué)習(xí)了高頻電路之后，在學(xué)院

17、的教學(xué)計劃安排下，我們進(jìn)行了為期一周的課程設(shè)計（AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計）課設(shè)第一天魏老師對課設(shè)題目進(jìn)行了簡單講解并安排了整個課設(shè)時間計劃。下午我們便自由結(jié)合6人一組，三個負(fù)責(zé)軟件，三個負(fù)責(zé)硬件。分組之后我們就實驗指導(dǎo)書的指導(dǎo)下開始了設(shè)計。在設(shè)計過程中遇到了一系列問題：在做軟件仿真的時，由于起初對EWB軟件不是很熟練時，出現(xiàn)了很多的錯誤如，在連線時，線頭沒有按照設(shè)計的原理出接，地線忘記連接，以至于無法出現(xiàn)相應(yīng)的波形；在做RC震蕩電路時，由于對模電知識記憶不清楚，起初一時不知道如何下手，對很簡單的電路圖如何設(shè)計都感到茫然。不知道原理圖的要求是什么？為了解決此事，便將模電上面相關(guān)的知識有進(jìn)行了細(xì)致的回顧。最終順利的做出了原理圖；在做1KHz的正弦震蕩波形時，在選擇電阻和電容方面，沒有仔細(xì)的進(jìn)行計算，粗略的進(jìn)行了大致的估計便開始進(jìn)行仿真，造成波形沒有達(dá)到預(yù)期的目的等等一些問題。不過在一個團(tuán)隊的努力合作下，這些問題都逐一得到了解決。比如說：在進(jìn)行二極管峰值包絡(luò)檢波時，輸出的波形一直有高頻信號的成分。如何進(jìn)行修改電路無法解決，最后尋問了其他同學(xué)，在輸出端加濾波器，終于出現(xiàn)了完美的解調(diào)波；在進(jìn)行硬件調(diào)試時，在起初做基波信號時，由于連線不當(dāng)造成了線路的短路以至于將LM324片子燒壞。同時試驗臺發(fā)生短路報警。這是因為操作時，自己的不認(rèn)真