高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

./目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求………………1二、總體方案…………….………...1三、設(shè)計(jì)容……………………33.1電路工作原理…………….…33.1.1LC正弦波振蕩器………………….……..….33.1.2模擬乘法器電路…….………43.1.3選頻﹑放大電路.………63.2仿真結(jié)果與分析……………………6總結(jié)……………………...…9主要參考文獻(xiàn)………………9附錄………………9一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求混頻電路是應(yīng)用電子技術(shù)和無(wú)線電專業(yè)必須掌握的關(guān)鍵電路?；祛l器是頻譜線性搬移電路,能夠?qū)⑤斎氲膬陕沸盘?hào)進(jìn)行混頻。具體原理框圖如圖1所示。振蕩器輸出一頻率為=10MHz、幅值0.2V＜＜1V的正弦波信號(hào),此信號(hào)作為混頻器的第一路輸入信號(hào)；高頻信號(hào)源輸出一正弦波信號(hào),=10MHz、幅值=200mV,此信號(hào)作為混頻器的第二路信號(hào),將這兩路信號(hào)作為模擬乘法器的輸入進(jìn)行混頻。選頻放大電路則對(duì)混頻后的信號(hào)進(jìn)行選頻、放大,最終輸出2MHz的正弦波信號(hào)。正弦波正弦波振蕩器模擬乘法器選頻、放大電路高頻信號(hào)源圖1混頻器原理框圖二、總體方案對(duì)于混頻電路的分析,重點(diǎn)應(yīng)掌握,一是混頻電路的基本組成模型及主要技術(shù)特點(diǎn),二是混頻電路的基本原理及混頻跨導(dǎo)的計(jì)算方法,三是應(yīng)用電路分析?；祛l電路的基本組成模型及主要技術(shù)特點(diǎn)：混頻,工程上也稱變頻,是將信號(hào)的頻率由一個(gè)數(shù)值變成另一個(gè)數(shù)值的過(guò)程,實(shí)質(zhì)上也是頻譜線性搬移過(guò)程,完成這種功能的電路就稱為混頻電路或變頻電路?；祛l電路的基本原理：^圖2中,Us<t>為輸入信號(hào),Uc<t>為本振信號(hào)。Ui<t>輸出信號(hào)。分析：當(dāng)則==其中：對(duì)上式進(jìn)行三角函數(shù)的變換則有：從上式可推出,Up<t>含有兩個(gè)頻率分量和為<ψc+ψS>,差為<ψC-ψS>。若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想上邊帶濾波器則輸出為．若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想下邊帶濾波器則輸出：．工程上對(duì)于超外差式接收機(jī)而言,如廣播電視接收機(jī)則有ψc>>ψS．往往混頻器的選頻網(wǎng)絡(luò)為下邊帶濾波器,則輸出為差頻信號(hào),為接收機(jī)的中頻信號(hào)。衡量混頻工作性能重要指標(biāo)是混頻跨導(dǎo)。規(guī)定混頻跨導(dǎo)的計(jì)算公式：混頻跨導(dǎo)g：輸出中頻電流幅度偷入信號(hào)電壓幅度。該電路由LC正弦波振蕩器﹑高頻信號(hào)源﹑模擬乘法器以及選頻放大電路組成。LC正弦波振蕩器產(chǎn)生的10MHz正弦波與高頻信號(hào)源所產(chǎn)生的8MHz正弦波通過(guò)模擬乘法器進(jìn)行混頻后產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號(hào),然后通過(guò)選頻放大器選出有用的頻率分量,即頻率2MHz的信號(hào),對(duì)其進(jìn)行放大輸出,最終輸出2MHz的正弦波信號(hào)。混頻器電路如圖3所示。圖3混頻器電路圖設(shè)計(jì)容3.1電路工作原理3.1.1LC正弦波振蕩器本次設(shè)計(jì)采用LC電容三點(diǎn)式反饋電路,也叫考畢茲振蕩電路。利用電容將諧振回路的一部分電壓反饋到基極上,而且也是將LC諧振回路的三個(gè)端點(diǎn)分別與晶體管三個(gè)電極相連,所以這種電路叫電容三點(diǎn)式振蕩器。三點(diǎn)式LC振蕩器的相位平衡條件是,在LC諧振回路,,與﹑性質(zhì)相反,當(dāng)﹑為電容,就是電感；當(dāng)﹑為電感,就是電容。在LC三點(diǎn)式振蕩器電路中,如果要產(chǎn)生正弦波,必須滿足振幅平衡條件：即滿足。由相位平衡條件和振幅平衡條件可得：選取,故選用2N2222A三極管。2N2222A是NPN型三極管,屬于低噪聲放大三極管。本電路的三極管采用分壓偏置電路,為了使三極管處于放大狀態(tài),必須滿足：電流電壓由此可以確定R1=5.1K,R3=2.2K,R4=2K。正弦波的輸出信號(hào)頻率=10MHz,電路連接如圖4所示圖4LC正弦波振蕩器R1﹑R2﹑R4組成支流偏置電路,R5是集電極負(fù)載電阻,L2﹑CT﹑C﹑C4構(gòu)成并聯(lián)回路,其中R6用來(lái)改變回路的Q值,C1﹑C3為耦合電容,L1﹑C6﹑C5構(gòu)成了一個(gè)去耦電路,用來(lái)消除電路之間的相互影響。其交流通路如圖5所示。圖5交流通路圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求,正弦波振蕩器輸出頻率為10MHz,故由此可以大概確定L2﹑C4﹑CT的數(shù)值,再通過(guò)仿真進(jìn)行調(diào)試最終確定其參數(shù)。電路的諧振頻率為,靜態(tài)工作點(diǎn)為,基本符合設(shè)求。3.1.2模擬乘法器電路用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻,就是在端和端分別加上兩個(gè)不同頻率的信號(hào),相差一中頻,再經(jīng)過(guò)帶通濾波器取出中頻信號(hào),其原理方框圖如圖6所示：通頻帶濾波器通頻帶濾波器圖6混頻原理框圖若則經(jīng)帶通濾波器后,取差頻為所需要的中頻頻率。由MC1496模擬乘法器構(gòu)成的混頻器電路如圖7所示。圖中,LC正弦波振蕩器輸出的10MHz正弦波由10端〔X輸入端注入,高頻信號(hào)源輸出的10MHz正弦波由一端〔Y輸入端輸入,混頻后的中頻電壓由6端經(jīng)形帶通濾波器輸出,其中C17﹑L11﹑C11﹑C19構(gòu)成一選頻濾波回路,調(diào)節(jié)可變電阻Rp能使1﹑4腳直流電位差為零,可以減小輸出信號(hào)的波形失真,使電路平衡。在2﹑3腳之間加接電阻,可擴(kuò)展輸入信號(hào)的線性圍。圖7MC1496構(gòu)成的混頻器選頻﹑放大電路電路連接如圖8所示,晶體管選2SC945,R1﹑R2﹑Re組成支流偏置電路,L2﹑L3﹑C2﹑R構(gòu)成并聯(lián)諧振回路,其中R用來(lái)改變回路的Q值,C1為輸入耦合電容,C3為輸出耦合電容,C7位晶體管發(fā)射極旁路電容,L1﹑C4﹑C5構(gòu)成了一個(gè)去耦電路,用來(lái)消除電路之間的相互影響,R1﹑R2提供電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。其中電路的諧振頻率為靜態(tài)工作點(diǎn)為。圖8選頻﹑放大電路3.2仿真結(jié)果與分析根據(jù)設(shè)計(jì)方案,應(yīng)用計(jì)算機(jī)Multisim軟件進(jìn)行了模擬仿真。用示波器觀察LC正弦波振蕩器的輸出,輸出波形如圖9所示。圖9LC正弦波振蕩器輸出波形用示波器觀察混頻器輸出信號(hào),波形如圖10所示。圖10混頻后的信號(hào)波形圖用示波器觀察模擬乘法器的輸出,輸出波形如圖11所示。圖11模擬乘法器輸出波形LC正弦波振蕩器的輸出頻率應(yīng)為,靜態(tài)工作點(diǎn)；選頻﹑放大電路輸出頻率應(yīng)為,靜態(tài)工作點(diǎn)。通過(guò)仿真測(cè)試可得LC正弦波振蕩器的輸出頻率為10.1MHz,靜態(tài)工作點(diǎn)；選頻﹑放大電路輸出頻率為1.99MHz,靜態(tài)工作點(diǎn)。結(jié)論:有計(jì)算值與仿真值的比較可得,本設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)要求,并且由示波器可觀察到相應(yīng)的波形,仿真值基本滿足要求,說(shuō)明電路各部分均正常工作。美中不足的是仿真結(jié)果同理論值仍存在一定的誤差,需要進(jìn)一步改善電路的性能,使電路更加精確和抗干擾能力更強(qiáng)?？偨Y(jié)本次課程設(shè)計(jì)的題目是混頻器的設(shè)計(jì),主要應(yīng)用了通信電子線路中三方面容,分別是電容三點(diǎn)式振蕩電路、模擬乘法器和選頻放大電路。通過(guò)查找資料,結(jié)合書(shū)本中所學(xué)的知識(shí),完成了課程設(shè)計(jì)的容,基本達(dá)到了預(yù)期要求,由于時(shí)間原因,尚有不足之處沒(méi)有找到。五、主要參考文獻(xiàn)[1]宋樹(shù)祥,周冬梅.高頻電子線路.[M]大學(xué),20XX2月[2]邦媛.射頻通信電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo).[M]科學(xué),20XX6月[3]吳慎山.高頻電子線路.[M]電子工業(yè),20XX1月[4]沅清.通信電子線路.[M]電子工業(yè),20XX7月[5]曾興雯.高頻電子線路.[M]高等教育,20XX1月[6]翠娥.高頻實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]工程大學(xué),20XX1月[7]于洪珍.通信電子線路.[M]清華大學(xué),20XX1月[8]利永.電子電路基礎(chǔ).[M]中國(guó)鐵道,20XX7月[9]周選昌.高頻電子線路.[M]大學(xué),20XX7月附錄元器件清單 清單序號(hào)編號(hào)元件名稱型號(hào)數(shù)量1C15電容1.0nF1個(gè)2C14電容510pF1個(gè)3R10電阻15K1個(gè)4R9,R5電阻1.0k2個(gè)5L5可變電感10uH1個(gè)6U1模擬乘法器MC14581個(gè)7C7,C6電容1.6pF2個(gè)8C12電容1.0nF1個(gè)9C11,C10電容10nF2個(gè)10Q2三極管2SC9451個(gè)11R8電阻6.2k1個(gè)12R7電阻15k1個(gè)11C4電容120pF1個(gè)12C5可變電容350pF