高頻課設(shè)—中頻發(fā)射機和接收機設(shè)計.doc

1、中波電臺發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)設(shè)計 通信電子線路課程設(shè)計院 系：電信學(xué)院專 業(yè)：通信工程班 級：姓 名： 學(xué) 號：日 期：2013年11月1日引言紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。學(xué)習(xí)學(xué)的不應(yīng)該僅僅是紙上談兵,更多的應(yīng)該是實實在在的掌握。這學(xué)期我們學(xué)習(xí)的通信電子線路課程，是代表我們通信類專業(yè)學(xué)生屬性的重要學(xué)科，也是我們未來走上工作崗位最基本的要求學(xué)科。通信電子線路課程對我們之重要性可以用舉足輕重來形容.而通信電子課程設(shè)計又是本門學(xué)科最最關(guān)鍵的環(huán)節(jié).是我們把課堂學(xué)習(xí)付諸實踐的一次絕佳機會，也是一次挑戰(zhàn)，一次考驗，一次艱難的跋涉.本次課程設(shè)計要求我們對中波電臺發(fā)射系統(tǒng)和中波電臺接收系統(tǒng)進行設(shè)計，雖然知識

2、已足夠應(yīng)對,但是真正把兩個系統(tǒng)設(shè)計出來并完美運行仍然是困難重重,無論結(jié)果如何，希望在設(shè)計的過程中學(xué)到更多。超外差調(diào)幅發(fā)射機系統(tǒng)1 設(shè)計題目中波電臺發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計2 設(shè)計目的要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝調(diào)試3 技術(shù)指標載波頻率535-1605KHz，載波頻率穩(wěn)定度不低于10-3，輸出負載51，總的輸出功率50mW，調(diào)幅指數(shù)3080.調(diào)制頻率500Hz10kHz。4 超外差調(diào)幅發(fā)射機的組成 發(fā)射機的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號對高頻載波的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。 超外差調(diào)幅發(fā)射機是由主振器，緩沖級，高頻電壓放大器，振幅調(diào)制器，高頻功率放

3、大器等電路組成。發(fā)射機的基本組成框圖表示如：低頻調(diào)制信號高頻功率放大器振幅調(diào)制器高頻放大緩沖主振器 圖1 發(fā)射機的基本組成框圖5 發(fā)射機單元的設(shè)計5.1 主振器 振蕩級是調(diào)幅發(fā)射機的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號作為載波信號.振蕩器通常工作于丙類，因此它的工作狀態(tài)是非線性的。 晶體振蕩器有考比茲電路、克拉潑電路等多種電路，在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用這些電容反饋三點式振蕩電路.但是由于要求載波頻率穩(wěn)定度不低于10-3，要求比較高，故選擇頻率穩(wěn)定度較高的西勒振蕩電路以滿足任務(wù)要求。電路原理圖如下： 靜態(tài)工作點設(shè)置：一般小功率振蕩器集電極電流IC

4、Q大約在0.52mA之間選取，集電極對地電壓VCQ=(0。6-1）VCC,發(fā)射機對地VEQ=0.2VCC，如本圖所示,R3和R4之和大約為R1的5倍使其工作于臨近截止區(qū)。 工作頻率設(shè)置：西勒電路的工作頻率取決于C3、C5、C6如本圖中，C3=270p、C6=100p、C5為可變電容，用于調(diào)節(jié)產(chǎn)生的正弦波頻率。根據(jù)西勒振蕩電路的工作品頻率計算公式f= 1(2LC)=0.9969M調(diào)節(jié)可變電容得到需要的頻率。用Mulitisim仿真結(jié)果：波形圖頻率圖由頻率計可讀數(shù):振蕩頻率，與理論計算值有偏差;頻偏，穩(wěn)定度，滿足設(shè)計要求。震蕩波形基本可認為是正弦波. 通過觀察仿真結(jié)果，相應(yīng)的對各個元件的參數(shù)進行調(diào)

5、試,可以最終得出元件應(yīng)取的參數(shù)都和理論值有偏差,但是相差不大，不影響結(jié)果。 5。2 緩沖隔離級緩沖隔離級將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響，因為功放級輸出信號較大，工作狀態(tài)的變化會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度或波形失真或輸出電壓減小.為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級經(jīng)常采用射極跟隨器電路通過查閱資料可知，射極跟隨器應(yīng)保證其輸入阻抗很大，而輸出阻抗很小才能有效阻隔前后級的相互影響。輸入信號為小信號，所以根據(jù)射極跟隨器的基本電路圖可以畫出其小信號等效模型。因為對射極跟隨器的要求不是很嚴格，根據(jù)查閱的三極管的參數(shù)，經(jīng)粗略計算可以得到整個電路的輸入阻抗和輸出阻抗，只要保

6、證輸入阻抗為幾千歐、輸出阻抗為幾十歐即可.射極跟隨器電路的電路圖如圖所示 射極跟隨器的仿真結(jié)果如圖5。3 低頻放大器如下圖是低頻放大電路的具體電路,話筒產(chǎn)生的音頻信號是一個典型的低頻信號，此次設(shè)計中設(shè)原始音頻信號為1kHZ的低頻信號，圖采用的是低頻放大電路，電容C1、C2為隔直流耦合電容，避免直流電源和交流信號相互影響，利用這樣一個電路便可以把原始的音頻信號放大成我們需要的調(diào)制信號。 圖4 低頻放大電路R1、R4、R2組成偏置電路，C1、 C2為隔直通交流電容,電路中直流電源選用的是12V,通過合理設(shè)置各電阻的值，讓R1=50k、R2=1。5k、R3=10k、R4=15k,Av = = 250

7、5.4 振幅調(diào)制電路 5。41調(diào)制原理和方案選擇所謂“調(diào)制”就是對信號源的信息進行處理，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程。低電平調(diào)幅電路輸出功率小，適用于低功率系統(tǒng)。它的電路形式有多種，如斬波調(diào)幅器、平衡調(diào)幅器、模擬乘法器調(diào)幅等，比較常用的是采用模擬乘法器形式制成的集成調(diào)幅電路，即集成模擬乘法器調(diào)幅。這種集成電路的出現(xiàn)，使產(chǎn)生高質(zhì)量調(diào)幅信號的過程變得極為簡單，而且成本很低.高電平調(diào)幅電路輸出功率大，一般在系統(tǒng)末級直接產(chǎn)生滿足發(fā)射要求的調(diào)幅波。它的電路形式主要有集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅兩種。集電極調(diào)幅電路的優(yōu)點是效率高，晶體管獲得充分的應(yīng)用;缺點是需要大功率的調(diào)制信號源?；鶚O調(diào)幅電路的優(yōu)缺點正好與

8、之相反，它的平均集電極效率不高，但所需的調(diào)制功率很小，有利于調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機的小型化。本設(shè)計中，采用模擬乘法器MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路。MC1496PG是摩托羅拉(Motorola）公司生產(chǎn)的一款單片集成模擬乘法器，該芯片內(nèi)部非常簡單，只集成了8個晶體管.它是一款可應(yīng)用于抑制載波調(diào)幅、普通調(diào)幅，同步解調(diào),FM解調(diào)，相位解調(diào)等應(yīng)用的模擬乘法器，其性能良好,外圍電路簡單，十分適合在普通調(diào)幅器中選用。模擬乘法器MC1496的內(nèi)部電路圖如下圖所示。 5。42調(diào)制電路設(shè)計設(shè)計出的AM調(diào)制器的原理圖如圖乘法器調(diào)制的原理是利用高頻載波和低頻正弦波相乘最終得出AM信號，輸出已調(diào)波的表達式是:由上式可知，調(diào)幅指

9、數(shù)ma的大小與Ucm和Um的相對大小有關(guān),所以為了得到理想的調(diào)幅指數(shù)可以調(diào)節(jié)二者的相對大小。除此之外,調(diào)節(jié)滑動變阻器也可以調(diào)整電路的調(diào)幅指數(shù).5.43調(diào)制電路仿真 經(jīng)過對滑動變阻器的調(diào)試，可得出如圖的模擬乘法器調(diào)制電路的仿真結(jié)果。由圖中可得出以下信息：峰峰值為5。444V，谷-谷值為2。642V,經(jīng)計算，調(diào)幅指數(shù)ma=0。347，滿足調(diào)幅指數(shù)在30到80之間的要求。5.5高頻功率放大器的設(shè)計功率放大器是依靠激勵信號對放大管電流的控制，起到把集電極電源的直流功率變換成負載回路的交流功率的作用。在同樣的直流功率的條件下,轉(zhuǎn)換效率越高，輸出的交流功率越大.諧振功率放大電路設(shè)計如下： 集電極瞬時電壓為

10、VcVcmVcc其最大值為Vcmax=VCM +VCC=Vcc(ma1）當ma0.8時Vcmax21V高頻一周的品均輸出功率Po=50mW，當導(dǎo)通角為70時，所以=0.1A由計算可得，功率放大器滿足輸出功率為50mW的技術(shù)指標要求。超外差調(diào)幅接收機系統(tǒng)1 設(shè)計題目超外差調(diào)幅接收機設(shè)計2 設(shè)計目的要求掌握最基本的超外差接收機的設(shè)計與調(diào)試3 技術(shù)指標AM調(diào)幅接收系統(tǒng)設(shè)計主要技術(shù)指標:載波頻率535-1605KHz，中頻頻率465KHz，輸出功率0.25W，負載電阻8，靈敏度1mV。4 超外差調(diào)幅接收機的組成超外差式接收機主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低頻放大器、功率放大電路和喇

11、叭或耳機組成。由輸入電路，即選擇電路，或稱調(diào)諧電路把空中許多無線電廣播電臺發(fā)出的信號選擇其中一個，送給混頻電路?；祛l將輸入信號的頻率變?yōu)橹蓄l，但其幅值變化規(guī)律不改變。不管輸入的高頻信號的頻率如何，混頻后的頻率是固定的，為465KHZ。中頻放大器將中頻調(diào)幅信號放大到檢波器所要求的大小。由檢波器將中頻調(diào)幅信號所攜帶的音頻信號取下來，送給前置放低頻放大器。 前置低頻放大器將檢波出來的音頻信號進行電壓放大。再由功率放大器將音頻信號放大,放大到其功率能夠推動揚聲器或耳機的水平.由揚聲器或耳機將音頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇?工作原理圖如下:低頻功率放大器低頻電壓放大器 中頻放大器檢波器 混頻器 本地振蕩器5 接收

12、機單元的設(shè)計5。1混頻器的設(shè)計與仿真變頻電路作用是把不同頻率的輸入信號變成頻率固定的465KHZ的中頻信號。變頻電路的原理:輸入回路的高頻信號(其頻率為）和本機振蕩器 產(chǎn)生的高頻等幅信號(其頻率為）同時送到混頻器。本振信號的頻率始終比輸入的高頻信號高465KHZ?；祛l后主要有高頻調(diào)幅信號、本振信號和它們的和頻信號+、差頻信號- ，此外還有與的各次諧波信號。通過LC諧振回路，從而從混頻器中選出頻率為465KHZ的中頻信號。本次選取的是以乘法模擬器MC1596制成的混頻器。電路原理圖如下:由于輸入的AM信號的頻率是1MHz，為了使頻譜搬移至465KHz處,應(yīng)選擇頻率為1。465MHz的本地載波信號

13、，然后將二者一同輸入乘法器。 乘法器輸出的信號包含465KHz和2.465MHz兩種頻率分量，為了選出中頻信號，諧振網(wǎng)絡(luò)應(yīng)諧振于465KHz左右。 混頻器的仿真輸出波形如圖所示：經(jīng)測試輸出頻率為505。3kHz，測試結(jié)果不是很理想，但基本滿足中頻調(diào)幅波465kHz的要求5.2中頻放大器的設(shè)計與仿真中頻放大器電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標起到極其重要的作用.中頻放大電路的電路圖如圖所示 仿真結(jié)果如下圖所示:通過對電容和電感的參數(shù)適當?shù)卣{(diào)節(jié)，可以得到如圖所示的中頻放大電路的仿真輸出波形。由波形圖可知電路的放

14、大倍數(shù)在400倍左右。     5.3 檢波器的設(shè)計與仿真檢波過程是一個調(diào)制過程。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制信號.還原所得信號,與高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律一致,故又稱包絡(luò)檢波器。本設(shè)計的檢波器采用的是二極管大信號包絡(luò)檢波器，檢波器電路結(jié)構(gòu)如圖所示.C1參數(shù)的確定： 查閱資料可得，R1取100左右時RC回路的時間常數(shù)較為合理,計算中認為R1是100。電路中取理想AM電壓源的調(diào)幅指數(shù)ma=0.3，調(diào)制頻率為1kHz。 為了不產(chǎn)生惰性失真，R1、C1和調(diào)制信號頻率應(yīng)滿足以下關(guān)系：。將R1=100、ma=0.3、=1kHz代入式中,可得

15、：C14uF,故C1應(yīng)取在4uF左右,其最佳取值還需通過觀察仿真來確定.R2、RL參數(shù)的確定: 為了保證輸出波形不產(chǎn)生負峰切割失真，同時還要保證R1、R2分壓過后輸出電壓足夠大，通過查閱資料可知R1應(yīng)在（0。10。2)R2內(nèi)取值。這里取R1=0。2R2=100，則R2取值應(yīng)在500左右. 若要求電路不產(chǎn)生負峰切割失真，則應(yīng)滿足以下條件:，其中,。將ma=0.3、R1=100、R2=500代入式中，可得：R395。2,故R3應(yīng)在90左右進行取值。 二極管大信號檢波器的仿真： 通過對電路中各元器件參數(shù)的調(diào)整，可以得到比較好的檢波電路的仿真出波形如圖所示。最終得到的元器件參數(shù)值和理論計算值存在一定的

16、偏差。5。4低頻功率放大器的設(shè)計與仿真低頻功率放大器的作用是將輸入的信號功率進行放大，并進行進一步選頻。 輸入的信號為低頻小信號，所以本級同中頻放大級一樣，都可以采用普通的三極管放大網(wǎng)絡(luò)來進行功率放大，電路結(jié)構(gòu)基本相同，雖然由于兩個電路選頻網(wǎng)絡(luò)的輸入信號頻率不同造成兩者諧振網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率有所不同，但是諧振頻率的設(shè)置、計算方法和電容電感參數(shù)設(shè)置方法完全相同低頻功率放大電路的電路組成如圖所示。低頻功放的輸出仿真波形如下圖所示，由波形可知，低頻功放的放大倍數(shù)在4倍左右。結(jié)束語俗話說“不當家不知柴米貴，不養(yǎng)兒不知父母心”，同樣，不做課程設(shè)計不知道什么叫艱難。都說看花容易繡花難，說起來容易做起來難，這次

17、也不列外.由于課本知識是一章一章地學(xué),知識點都是分開的,且不說我學(xué)的本來就不怎么樣，加上沒有復(fù)習(xí)，單單是把整本書的內(nèi)容組合在一起做個系統(tǒng)就足夠難倒我了.這次課設(shè)我看到了自己的很多不足，首先就是畏難情緒以及效率低下，我總感覺自己的能力不足以做出個系統(tǒng),要復(fù)習(xí)的話任務(wù)量也太大,就一直拖拖拖。整天只是著急,但是每每到電腦面前或者拿起課本就感覺無從下手。直到最后期限也沒做出來,只是在網(wǎng)上找了然后稀里糊涂的改了就交了上去。交的時候想起來自己的規(guī)劃日程，感覺就像個大大的笑話?，F(xiàn)在想想交上去的東西估計混亂一片，亂七八糟吧，真是難為翻閱的老師了。但是后來想想感覺這次課設(shè)真的很重要也很有意義。舍棄這次機會應(yīng)該是自