哈工大高頻課設

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《通信電子線路》課程設計

中波電臺發(fā)射與接收系統設計

專業(yè)通信工程班級1205102學號1120510207姓名夏鵬

一.課程設計要求

把握最基本的小功率調幅發(fā)射系統的設計與安裝調試，把握最基本的超外差接收機的設計與調試。

表格1：發(fā)射機技術指標

載波頻率頻率穩(wěn)定度輸出負載總輸出功率調制指數調制頻率

表格2：接收機技術指標

載波頻率中心頻率輸出功率輸出負載靈敏度535-1605kHz465kHz0.25W8?1mV5351605kHz不低于10-351?50mW30％500Hz80％10kHz二.中波發(fā)射機系統

發(fā)射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分和電源部分。

高頻部分一般包括振蕩器、緩沖器、高頻放大器。振蕩器的作用是產生頻

率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，可以采用西勒電路，并在它后面加上緩沖級（射極放大器），以減弱后級對振蕩器的影響。

低頻部分包括聲電變換、低頻電壓放大級。

電源部分需要采用穩(wěn)壓電源，以減少對系統穩(wěn)定性的影響。

設計框圖如下：

載波信號振蕩器振蕩器緩沖電路緩沖電路高頻小信號高頻小信號放大放大振幅調制振幅調制電路電路高頻功率高頻功率放大電路放大電路天線天線調制信號聲電變換聲電變換低頻電壓低頻電壓放大放大低頻功放低頻功放2.1西勒振蕩電路

在無線電技術中，采用振蕩器來產生高頻電流。振蕩器可以看做將直流電能

轉變?yōu)榻涣麟娔艿膿Q能器。振蕩器是無線電調幅發(fā)射機的基本單元。為了獲得較高的穩(wěn)定度，本次設計采用的西勒電路：

C1Q1C2C3L1C4

圖1：西勒振蕩電路

參數計算：

首先選擇適合的三極管，三極管的選擇應滿足：特征頻率比系統要求的最大

頻率大，最大管耗比系統要求的輸出功率大，三極管跨導要大。為計算便利，本次設計采用理想晶體管。

直流電路分析：假設直流電源Vcc為12V，為了防止其他電路對電源的影響，

給電源并聯一個大電容。西勒電路應具有適合的靜態(tài)工作點，若靜態(tài)工作點較低，正反饋較強則管子簡單進入乙類，丙類放大狀態(tài)。靜態(tài)工作點較高，則簡單在振蕩部分周期內進入飽和區(qū)，產生凹陷失真，穩(wěn)定度下降。為此，我們將靜態(tài)工作

點設置在遠離飽和區(qū)，靠近截止區(qū)的位置。設UBQ為2.5V，由公式

UBQ?Rb1?Vcc，假設R1為20kΩ，則Rb2為77kΩ。

Rb1?Rb2西勒電路分析：L、C選擇應滿足振蕩頻率的要求，假設振蕩頻率為1MHz，

不妨取L=0.7mH，則由f0?1可得CΣ=36pF。不妨設，C3=26pF，

2?LC?C2=C4=1000pF，則由C??C2C3C4?C5。由于C2=C4>>C3，故可忽略

C3C4?C2C3?C2C4C2、C4，C5=10pF.為了以后調理的便利，將C5換為可變電容，并將其靈敏度改為1%。最終西勒電路見下圖：

分析仿真結果可得，頻率穩(wěn)定度

?f1000-989??1%，波形無明顯失真，滿足技f1000術指標。但是，電壓有效值較小，需要接放大器。

2.2射極跟隨器、高頻小信號放大器

緩沖級采用射極跟隨器，信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出的放大器。其特點

為輸入阻抗高，輸出阻抗低，常作阻抗變換和級間隔離用，以減少電路間直接相連所帶來的影響，起緩沖作用。

2.3低頻小信號放大電路

由于傳統話筒直接輸出電壓在5mV以下，不能直接用來調幅，因此需要將其進行放大然后送入乘法器進行調幅。由于聲音信號屬于低頻信號，所以可以使用集成運放進行放大而不會失真。電路圖如下：

所采用的集成運放為uA741，其引腳功能如下

引腳功能1同5構成平衡調理（可空置）2反相輸入端3同相輸入端4負電源5同5構成平衡調理（可空置）6輸出7正電源

之所以采用兩級運放是由于單級運放增益過大可能會造成波形失真，所以采用兩

級運放。運放U1的電壓增益為，運放U2的增益為，則總的增益為，

圖中電壓增益為10。測試結果如下：

2.4調制電路及其仿真

振幅調制電路采用模擬乘法器，得到所需的調制信號，電路圖如下：

其中x,y為輸入，分別接調制信號和載波信號，V0為調幅信號輸出端。經過上述乘法器后得到的信號為：u(t)?Ucm(1?macos?t)cos?ct。Ucm為載波信號幅度，?c為載波信號頻率，?為調制信號頻率，其值在500Hz到1kHz1KHz之間。設計指標要求調制指數在30?%，其調制指數為ma?A?B。仿真結果如下：A?B

ma?由仿真結果，其波峰值A為64.0mV，波谷值B為21.6mV，則其調制指數為

A?B?50.7%。A?B2.5高頻功率放大器

三.中波接受系統

接收機主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、低頻放大電路、

功率放大電路和揚聲器或耳機組成。其系統框圖見下：

混頻器混頻器帶通濾波帶通濾波器器放大器放大器大信號檢大信號檢波器波器低頻功放低頻功放輸出跟隨器跟隨器振蕩器振蕩器

AM信號輸入系統后，經過混頻器和本地載波混頻后產生465kHz的中頻調幅信號，中頻信號進入中頻濾波器取出中頻波段信號，信號進入中頻電壓放大器，經中頻放大電壓到0.5V以上進入檢波器進行檢波，輸出調制信號，調制信號經過低頻功放最好輸出。

3.1混頻器及仿真電路

由于軟件仿真限制，本次采用理想模擬相乘器，在模擬相乘器的輸入端輸入

不同頻率的兩個信號，在輸出端將產生一個和頻信號和一個差頻信號，然后通過一個帶通濾波器選出差頻信號。原理框圖如圖3所示。

射頻信號輸模擬相乘器帶通濾波器中頻信號輸本振信號本機振蕩帶通濾波器選用RLC串聯諧振電路，如圖4所示。

RLC串聯諧振電路的轉移電壓比為：Au?U2?RC?22222U1(1??LC)??RC當???0?1時，Au達最大值，當?高于或低于?0時Au將下降，因而LCR、L、C串聯諧振電路可以作為帶通濾波器使用。又根據通頻帶的定義可得：BW?R。諧振頻率465kHz，從而確定參數L=234uF，C?500pF，R?100?。L

仿真結果如下：

3.2中頻放大器及仿真

中頻放大器的主要作用是將混頻器中輸出的465kHz的中頻信號進行選頻放

大，使其幅度達到二極管包絡檢波的要求。這里采用三極管調諧放大器，混頻后的中頻信號從基極輸入，在集電極加選頻網路進行選頻放大。

選頻網路采用電感部分接入的LC并聯諧振回路，其諧振頻率為465KHz，由諧振頻率

f0?12?LC，令C?3nF，由f0?12?LC，f?f0?465KHZ，得：

L?11??39?H?L2?L3。2232?94?2f0C4???(465?10)?3?10令L2?30??,L3?9??。為保證品質因數取R2?500k?，R4?2k?。由此可求得：

PL?L39??0.231L39R4'?R4?37.48k?PL2R??R2//R4'?34.87k?

Q?R??306?0LBW?f0?1.52KHzQ選頻網路的選頻效果好。令R3?18k?，R6?2.5k?，保證三極管工作在放大狀態(tài)，

C7為隔直電容。中頻放大器電路圖如下：

仿真結果如下：

由示波器圖形可知ma?50%

3.3二極管包絡檢波電路及仿真

二極管包跡檢波是一種應用十分廣泛，而且工作頻率高的電路，而且電路簡

單，易于實現。本設計的檢波電路就是采用二極管包絡檢波。對于二極管包絡檢波電路，由于二極管只是在輸入信號正半周的峰值附近一部分時間導電，二極管一直處于充放電狀態(tài)，形成鋸齒狀波形。二極管包絡檢波易產生失真：1.不產生惰性失真的條件為：RC?1-mama?2

由ma?0.5，??2?f0?2?3.14?1000?6.28?103rads，

1?0.52?4故RC?，令C9?55.2nF，R9?5k?。?2.76?1030.5?6.28?102.負峰切割失真條件為：ma?

由ma?0.5，R9?6k?

R8

R8?R9具體電路原理圖如下圖：

3.4低頻功率放大電路

路圖所以采用集成運算放大器來實現。采用TDA2030集成運算放大器，電路

如下：

仿真結果如下：