高頻電子線路課程設(shè)計(jì)

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高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課題：調(diào)幅發(fā)射機(jī)與接收機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院：信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院專業(yè)：通信工程姓名：組員：5

二零一四年十一月

高頻電子線路設(shè)計(jì)報(bào)告

摘要

本次課程設(shè)計(jì)，我們利用高頻載波的克拉潑震蕩電路產(chǎn)生正弦波，利用共集電極調(diào)幅電路進(jìn)行調(diào)幅，產(chǎn)生AM調(diào)幅波。然后將調(diào)幅波通過包絡(luò)檢波器進(jìn)行包絡(luò)檢波，由于波形失真較嚴(yán)重，我們在后面添加了LC式集中選擇性濾波器。借助Multisum12.0仿真軟件進(jìn)行仿真。得到了較理想的波形。

MultisumAM波調(diào)制解調(diào)多級RC濾波器

一．設(shè)計(jì)目的

1.熟悉使用仿真軟件Multisum12.0，把握仿真操作；2.加深對通信電子線路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)；3.加深對振蕩器，調(diào)幅電路，解調(diào)的理解；4.了解電路的工作原理以及參數(shù)變化所帶來的影響；二.設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)1．系統(tǒng)概述

調(diào)幅波的設(shè)計(jì)可以分成兩個(gè)主要的模塊，高頻載波信號采用了克拉潑震蕩電路來產(chǎn)生；調(diào)幅電路由集電極調(diào)幅電路來產(chǎn)生。

克拉潑電路是西勒電路的進(jìn)一步改進(jìn)，提高了頻率的穩(wěn)定度，減少了外界的不穩(wěn)定的因素，但是也存在少許誤差。

集電極調(diào)制，調(diào)制信號控制集電極電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。優(yōu)點(diǎn)，集電極效率高，晶體管獲得充分的利用，缺點(diǎn)是，已調(diào)波的邊頻帶功率制信號供給，因而需要大功率的調(diào)制信號源。電路實(shí)現(xiàn)模塊：如圖

調(diào)制信號集電極調(diào)制調(diào)幅波由調(diào)

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正弦波振蕩器圖1三、單元電路設(shè)計(jì)、原理以及仿真分析

1、振蕩電路

原理分析：

振蕩電路一般分為兩種工作原理，其一為反饋式振蕩器，其二是負(fù)阻式振蕩器，本試驗(yàn)中采用的是反饋式。

反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路。它由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。放大器尋常以某種選頻網(wǎng)絡(luò)（如振蕩回路）作負(fù)載,是一種調(diào)諧放大器；反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。

其通過噪聲產(chǎn)生起振，從而形成一個(gè)起振、非線性放大、反饋，再放大、最終趨于穩(wěn)定的過程。

在該過程中需要滿足三個(gè)條件，即起振條件，平衡條件以及穩(wěn)定條件。起振條件要求ＡＦ>1,且相位相反（?A??F?2n?）。為使振蕩過程中輸出幅度

不斷增加，應(yīng)使反饋回來的信號比輸入到放大器的信號大，即振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩。

平衡條件要求ＡＦ＝１，且相位相反（?A??F穩(wěn)定條件要求

??z?A?0。|Vom?VoQ?0且?w?Vom?2n?）。

?A|Vom?VoQ?0振幅穩(wěn)定條件?Vom要使振幅穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必需具有阻止振幅變化的能力。具體來說，就是在平衡點(diǎn)附近，當(dāng)不穩(wěn)定因素使振幅增大時(shí)，環(huán)路增益將減小，從而使振幅減小。

??z?0相位穩(wěn)定條件?w同理，要使相位穩(wěn)定，振蕩器在其平衡點(diǎn)必需具有阻止相位變化的能力。

其中振蕩器起振條件要求ＡＦ>1，振蕩器平衡條件為ＡＦ＝１，它說明在平衡狀態(tài)時(shí)其閉環(huán)增益等于1。在起振時(shí)A>1/F，當(dāng)振幅達(dá)到一定程度后，由于晶體管工作狀態(tài)由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，放大倍數(shù)A迅速下降，直至AF=1，此時(shí)開始產(chǎn)生諧振。假設(shè)由于某種因素使AF>C3，C2>>C3，Cb為基極耦合電容，C3為可變電容，他的作用是把L與C1、C2分隔開，使反饋系數(shù)僅僅取決于C1與C2的比值。而振蕩頻率則基本上由C3和L決定。這樣C3就減弱了晶體管和

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震蕩回路之間的耦合，從而提高了頻率的穩(wěn)定度。另一方面，不穩(wěn)定電容（如分布電容）與C1、C2并聯(lián)，基本上不會(huì)影響振蕩頻率。C3越小，則頻率的穩(wěn)定性越好，但起振也越困難。所以C3不能無限制的減小。

回路的總電容：

電路的振蕩頻率：

選頻回路由C1,C2,C3,和L構(gòu)成。參數(shù)設(shè)置

Cb=300PF，Rb1=10KΩ，Rb2=15KΩ，Re=15KΩ，Rc=15KΩ，Ce=1nF，Cc=100PF，C1=100PF，C2=400PF，C3=100PF,L=30uH，Vcc=10V；

理想波形：

圖4

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仿真波形：

圖5

頻譜圖：

圖6

仿真分析：

理論計(jì)算所得的f0=5MHZ幅值為2V

實(shí)際振蕩產(chǎn)生的f=4.505MHZ左右，幅值約等于2V，結(jié)果有一定誤差，但與理論

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波形接近。

2.集電極調(diào)幅模塊；用集電極調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)的調(diào)幅波電路

電路原理分析：

集電極調(diào)幅就是用調(diào)制信號來改變高頻功率放大器的集電極直流電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。低頻調(diào)制信號V?cos?t與直流電源VCC相串聯(lián)，放大器的有效集電極電源電壓等于上述兩個(gè)電壓之和，它隨調(diào)制信號波形而變化。因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號的波形而變化。于是得到調(diào)幅波輸出。

在過壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量Icm1隨集電極電源電壓成正比變化，因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號的波形變化而變化，于是得到調(diào)幅波。

在集電極調(diào)幅中，需要低頻調(diào)制信號提供邊頻功率，所以需要較大的低頻信號，且調(diào)制效率較高。

在設(shè)計(jì)調(diào)幅電路的過程中需要注意的有如下幾點(diǎn)：（1）工作于(甲乙類)過壓狀態(tài)。

（2）注意VBB1與VCC1的取值，VBB1較小，VCC1較大。（3）Vbe=VBB1+Vc由于集電極調(diào)幅效率較高，其中Vc比較小。（4）Vce=VCC1+V?由于集電極調(diào)幅需要較大功率的V?。（5）調(diào)制系數(shù)ma不能太大，不然簡單產(chǎn)生過調(diào)制。

圖7

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實(shí)際電路：

圖8

仿真波形

圖10

頻譜圖

7

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3．包絡(luò)檢波器電路如下圖：

圖11

圖12

原理分析

因UAM經(jīng)由非線性器件后輸出電流中含有能線性反映輸入信號包絡(luò)變化規(guī)律的音

頻信號分量（即反映調(diào)制信號變化規(guī)律）。所以包絡(luò)檢波僅適用于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制波的解調(diào)。

1.1串聯(lián)型二極管峰值包絡(luò)檢波器①電路與原理

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電路由二極管D和RLC低通濾波器相串接構(gòu)成。輸入U(xiǎn)S時(shí),通過D的電流i在RLC電路產(chǎn)生平均電壓UAV,該電壓又反作用于D上（稱平均電壓負(fù)反饋效應(yīng)），影響通過二極管的電流。

若Us=Vcm(1+MacosΩt)cosωCt則UAV=ηdVcm+ηdMaVcmcosΩt=VAV+Uav圖13

其中Uav∝UΩ

所以實(shí)現(xiàn)了線性檢波。

?電容兩端存在鋸齒脈沖電壓U0稱未濾凈的剩余高頻電壓，UAV輸出平均電壓反映了包絡(luò)變化規(guī)律。

②檢波指標(biāo)

?檢波效率ηd=UAV/Vm（t）=cosφ≈1?

輸入電阻從能量觀點(diǎn)來看：P2

2

i=Vm/2RiPL=VAV/RLPi≈PL,Vm≈VAV∴Ri=RL/2

?

非線性失真a)惰性失真

o當(dāng)輸入為調(diào)幅波時(shí)，過分增大RL和C值，致使二極管截止期間C通

過RL的放電速度過慢，在某t1時(shí)刻跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)的下

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降速度。輸出平均電壓就會(huì)產(chǎn)生失真，稱惰性失真。

圖14

o為避免產(chǎn)生惰性失真，必需在任何一個(gè)高頻周期內(nèi),使C通過RL的

放電速度大于或等于包絡(luò)的下降速度。

單音調(diào)制時(shí)不產(chǎn)生惰性失真的條件，為兼顧檢

波性能，工程上取

o結(jié)論：

Ma和Ω越大，包絡(luò)下降速度越大，不產(chǎn)生惰性失真所要求的RLC值也須越小。在多音調(diào)制時(shí)，作為工程估算，Ma和Ω均應(yīng)取最大

值(即)

b)負(fù)峰切割失真

o原因：檢波器與下級電路連接時(shí)，一般采用阻容耦合電路。

Cc為隔直電容，對Ω呈交流短路，Cc兩.端電壓為VAV。Ri2為下級電

路輸入電阻，VAV在RL、Ri2分壓后在RL兩端得VA電壓反作用到二極管

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兩端，若VA>Vsmmin，D截止，使輸出調(diào)制信號電壓在其負(fù)峰值附近將被削平，出現(xiàn)負(fù)峰切割失真。

o現(xiàn)象

圖15

o戰(zhàn)勝失真條件：為了戰(zhàn)輸贏峰切割失真，要求VA≤Vsmmin可得到戰(zhàn)勝失

真的條件

(RΩ為交流負(fù)載)

可見，交直流負(fù)載電阻越接近，不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真所允許的Ma值越接近于1。Ma一定時(shí)，交直流負(fù)載電阻值的區(qū)別受到不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的限制。

o戰(zhàn)勝方法：

I)若Ri2很大，可將RL分為

RL1+RL2

取，

圖17RΩ=RL1+RL2∥Ri2≈RL1+RL2=RL

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II)若Ri2很小，則在RL與Ri2之間接一射隨器（高輸入阻抗低輸出阻抗）起到阻抗匹配的作用。

仿真波形

圖18

頻譜圖