高頻課程設(shè)計

1、 高頻電子線路課程設(shè)計說明書 幅度調(diào)制器 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 黃敏悅 指導(dǎo)教師： 張松華 職稱 副教授 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子1202 學(xué) 號： 1230340220 完成時間： 2014年12月20日 2014年12月摘 要本設(shè)計是根據(jù)要求進(jìn)行的振幅調(diào)制電路的設(shè)計，用Multisim軟件進(jìn)行仿真，仿真成功后用Altium Designer軟件設(shè)計實(shí)驗(yàn)電路，并繪制PCB電路板，根據(jù)電路圖對設(shè)計進(jìn)行制作，最后進(jìn)行調(diào)制測試。通過對電路的設(shè)計，加深了對相關(guān)原理的理解，并對相關(guān)軟件有了較深刻的理解與使用能力，為后續(xù)相關(guān)課程與相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)

2、。是根據(jù)高頻電子線路所學(xué)的知識，掌握電路設(shè)計，熟悉電路制作，運(yùn)用所學(xué)理論和方法進(jìn)化的一次綜合性設(shè)計訓(xùn)練。培養(yǎng)了獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，還提高了自己的動手能力和綜合水平。本設(shè)計采用的是MC1496芯片，它是一個四象限模擬乘法器的基本電路，在振幅調(diào)制電路中起到了至關(guān)重要的作用。通過MC1496芯片與其他相關(guān)電子元件的組合，畫出電路原理圖，完成PCB電路的繪制，完成課程設(shè)計，是一種對自我綜合能力的測試盒提高。關(guān)鍵字：Multisim；調(diào)制；MC1496乘法器ABSTRACT This design is an amplitude modulation circuit basing on the

3、 requirements.，using Multisim software for simulate,designing experimental circuit using AD software when simulation successful and drawing PCB board by the time.According the circuit diagram to product,modulation would to be done finally.Through the design of circuit,deepening the comprehension of

4、principle and the ability of application ,make a better foundation for the lecture and software related subsequent.This design is a comprehensive design training according to the knowledge of high-frequency electronic circuit,grasp of circuit designing and familiar with circuit production.Exercising

5、 the capable of analyzing and solving matters oneself and improving our ability of making by hand. A chip is using in the design, where has a basic circuit of the four-quadrant analog multiplier, playing a crucial role in the amplitude modulation circuit. Through combine chip with other electronic c

6、omponents,draw the circuit diagram,then complete the drawing of the circuit.Doing well with the curriculum design,could make a greater progress in comprehensive capability of oneself. Key words：Multisim；Amplitude modulation；MC1496目 錄第一章 緒 論11.1 課程設(shè)計內(nèi)容與要求11.2 課程設(shè)計基本原理11.2.1 基本原理：11.2.2 集成模擬乘法器MC14961

7、1.2.3 幅度調(diào)制2第二章 振幅調(diào)制原理32.1振幅調(diào)制產(chǎn)生原理32.2 AM和DSB調(diào)幅電路32.2.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原理32.2.2雙邊帶調(diào)幅（DSB）產(chǎn)生原理5第三章 電路仿真與測試63.1 Multisim仿真電路63.2仿真波形73.2 抑制載波雙邊帶信號的實(shí)現(xiàn)8第四章 電路安裝與調(diào)試94.1 電路板制作94.2 電路調(diào)試94.2.1 雙邊帶調(diào)幅波94.2.2 普通調(diào)幅波10結(jié)束語11參考文獻(xiàn)12附錄13附錄A：元件清單13附錄B：調(diào)試儀器13附錄C：Altium Designer原理圖14附錄D：Altium Designer PCB圖14第一章 緒 論1.1 課程設(shè)計

8、內(nèi)容與要求 已知條件：電源電壓，集成模擬乘法器芯片MC1496。 主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率，輸出功率，效率。 課程設(shè)計要求：要求有課程設(shè)計說明書，并制作出實(shí)際電路。 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備： 高頻信號發(fā)生器 1臺 數(shù)字存儲示波器 1臺 無感起子 1把 數(shù)字萬用表 1臺 12V直流穩(wěn)壓電源 1臺 -12V直流穩(wěn)壓電源 1臺1.2 課程設(shè)計基本原理1.2.1 基本原理： 幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡(luò)）受調(diào)制信號的控制作周期性的變化。變化的周期與調(diào)制信號周期相同。即振幅變化與調(diào)制信號的振幅成正比。通常稱高頻信號為載波信號。本實(shí)驗(yàn)中載波是由晶體振蕩產(chǎn)生的10MHZ高頻信號。1KHZ的低頻信號為調(diào)制信號。振幅調(diào)制器

9、即為產(chǎn)生調(diào)幅信號的裝置。1.2.2 集成模擬乘法器MC1496(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及圖形圖1-1 MC1496內(nèi)部電路圖(2)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置 靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)測：使調(diào)制信號=0,載波=0，調(diào)節(jié)電位器使各引腳偏置電壓接近下列參考值： V8V10V1 V4V6 V12 V2 V3 V5 5.62V 5.62V0V 0V 10.38V 10.38V -0.76V -0.76V 7.16V1.2.3 幅度調(diào)制振幅調(diào)制就是使載波信號的振幅隨信號的變化規(guī)律而變化的技術(shù)。通常載波信號為高頻信號，調(diào)制信號為低頻信號。幅度調(diào)制也是是正弦波或脈沖序列的幅度隨調(diào)制信號線形變化的過程。調(diào)幅信號的表達(dá)式為： （1） 其中是由電

10、路決定的比例常數(shù)，表示調(diào)幅波。16第二章 振幅調(diào)制原理2.1振幅調(diào)制產(chǎn)生原理所謂調(diào)制，就是在傳送信號的一方將所要傳送的信號附加在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去。這里高頻振蕩波就是攜帶信號的運(yùn)載工具，也叫載波。振幅調(diào)制，就是由調(diào)制信號去控制高頻載波的振幅，直至隨調(diào)制信號做線性變化。在線性調(diào)制系列中，最先應(yīng)用的一種幅度調(diào)制是全調(diào)幅或常規(guī)調(diào)幅，簡稱為調(diào)幅（AM）。為了提高傳輸?shù)男?，還有載波受到抑制的雙邊帶調(diào)幅波（DSB）和單邊帶調(diào)幅波（SSB）。在頻域中已調(diào)波頻譜是基帶調(diào)制信號頻譜的線性位移；在時域中，已調(diào)波包絡(luò)與調(diào)制信號波形呈線性關(guān)系。設(shè)正弦載波為 （2）式中，為載波幅度，為載波角頻率，為載波頻率

11、。 調(diào)制信號（基帶信號）為 （3）因?yàn)檎{(diào)幅波的振幅與調(diào)制信號稱正比，所以可得調(diào)幅波的振幅表示式為 （4）式中，是由調(diào)制電路決定的比例常數(shù)。由于實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制后載波頻率保持不變，因此可得調(diào)幅波表示式為 （5）2.2 AM和DSB調(diào)幅電路2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（AM）產(chǎn)生原理 基帶信號調(diào)幅信號 加 法 器 模擬乘法器 高頻載波信號 圖2-1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波產(chǎn)生原理框圖設(shè)載波信號的表達(dá)式為，調(diào)制信號的表達(dá)式為，則調(diào)幅信號的表達(dá)式為 （6） 式中，調(diào)幅系數(shù)，上邊帶信號下邊帶信號 圖2-2標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波示意圖由圖2-2可見，調(diào)幅波中載波分量占有很大比重，因此信息傳輸效率較低，稱這種調(diào)制為有載波調(diào)制。為提高信息傳輸

12、效率，廣泛采用抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制。2.2.2雙邊帶調(diào)幅（DSB）產(chǎn)生原理在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由便在傳送。如果在AM調(diào)制模型中將直流分量去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波雙邊帶調(diào)幅波的表達(dá)式為 （7）基帶信號帶通濾波器模擬相乘器DSB信號高頻載波信號 圖2-3 雙邊帶調(diào)幅波框圖圖2-4 雙邊帶調(diào)幅波示意圖第三章 電路仿真與測試3.1 Multisim仿真電路 MC1496內(nèi)部電路如圖3-1所示：圖3-1 MC1496 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 電路工作原理圖如圖3-2所示：圖3-2 乘法器調(diào)制器電路3.2仿真波形 首先用示波器觀察高頻載波與調(diào)制信

13、號的輸入波形：圖3-3高頻載波信號圖3-4 調(diào)制信號然后在輸入端輸入，f=10MHz的正弦載波信號，調(diào)節(jié)，通過示波器觀察使其輸出信號幅度最大。然后在輸入端加1.5kHz 的調(diào)制信號 ，打開仿真開關(guān)示波器輸出波形如圖3-5所示。圖3-5 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波波形 圖3-5為調(diào)幅度ma<1的普通調(diào)幅波，可看出調(diào)幅波幅度的變化量隨調(diào)制信號波形的變化呈線性變化。當(dāng)增大調(diào)制信號的幅度，其余參數(shù)不變，示波器得到的波形如圖3-6所示，可看出調(diào)幅波的包絡(luò)變化與調(diào)制信號不再相同，產(chǎn)生了失真，這就是過調(diào)制現(xiàn)象，所以我們要求普通調(diào)幅的調(diào)制系數(shù)必須不能大于1。圖3-6 全載波過調(diào)制波形3.2 抑制載波雙邊帶信號的實(shí)現(xiàn) 斷

14、開調(diào)制信號，調(diào)節(jié)RP，使輸出載波幅度接近0，再將調(diào)制信號接入，其余參數(shù)不變 ，示波器得到的波形如圖3-7所示。圖 3-7 抑制載波雙邊帶調(diào)幅波形由圖可看出雙邊帶調(diào)幅信號的幅度仍然隨調(diào)制信號而變化 ，但其包絡(luò)不再反映調(diào)制信號波形的變化 ，而且在調(diào)制信號正半周區(qū)間的載波相位與調(diào)制信號負(fù)半周的載波相位反相 ，即在調(diào)制信號波形過零點(diǎn)處的高頻相位發(fā)生了 180°的突變。這種只發(fā)射邊帶不發(fā)射載波的抑制載波雙邊帶調(diào)幅波克服了普通調(diào)幅波功率利用率低的缺點(diǎn)。第四章 電路安裝與調(diào)試4.1 電路板制作 仿照Multisim電路圖在Altium Designer軟件中畫好原理圖，并根據(jù)元器件大小做好封裝，布

15、線。制作完成的電路板如圖4-1所示圖4-1 振幅調(diào)制電路板4.2 電路調(diào)試4.2.1 雙邊帶調(diào)幅波 在載波輸入端輸入頻率10MHz，Vpp=500mv左右的載波信號，觀察示波器，調(diào)節(jié)RP，使載波幅度接近0。此時接入調(diào)制信號，得到如圖4-2所示波形圖4-2 雙邊帶調(diào)幅波雙邊帶調(diào)幅信號的幅度仍然隨調(diào)制信號而變化 ，但其包絡(luò)不再反映調(diào)制信號波形的變化 ，而且在調(diào)制信號正半周區(qū)間的載波相位與調(diào)制信號負(fù)半周的載波相位反相 。這種只發(fā)射邊帶不發(fā)射載波的抑制載波雙邊帶調(diào)幅波克服了普通調(diào)幅波功率利用率低的缺點(diǎn)。4.2.2 普通調(diào)幅波 調(diào)節(jié)RP，是輸出端輸出載波信號，將f=1.5KHz，Vpp=200mv的調(diào)制

16、信號接入，得到如圖4-3所示波形圖4-3 普通調(diào)幅波 此時調(diào)制深度<1，調(diào)幅波幅度的變化量隨調(diào)制信號波形的變化呈線性變化。其余參數(shù)不變，增大調(diào)制信號，得到=1的普通調(diào)幅波圖4-4 =1的普通調(diào)幅波圖4-5 >1的普通調(diào)幅波結(jié)束語 通過這次課程設(shè)計，不僅對課本的知識有了更深入的了解，也培養(yǎng)了電路設(shè)計基本思路和方法，提高了綜合運(yùn)用知識的能力以及分析問題、解決問題的能力，更加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)之間的合作精神。培養(yǎng)對專業(yè)知識的興趣，這次基本上達(dá)到了課程設(shè)計的目的。 在調(diào)幅電路設(shè)計中，先計算電路參數(shù)，利用Multisite進(jìn)行仿真，在計算機(jī)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)直至設(shè)計出符合要求的電路，結(jié)合書本上原有的電路圖上

17、的數(shù)值進(jìn)行對比，計算出符合設(shè)計要求的數(shù)據(jù)。直到得出設(shè)計所要求結(jié)果。由設(shè)計最后電路的測量分析可知，Multisite中仿真分析結(jié)果與理論計算結(jié)果十分接近。在電路制作方面，使用了Actium Designer進(jìn)行電路板的設(shè)計，利用Actium Designer強(qiáng)大的拓?fù)溥\(yùn)算能力，從元器件的布局到電路走線一氣呵成，大大縮短了電路板制作周期，而且在調(diào)試過程中對比PCB圖可以很快發(fā)現(xiàn)電路的錯誤并進(jìn)行糾正，提高了設(shè)計的效率。同時讓我深刻體會到理論和實(shí)際是不同的兩個環(huán)節(jié)，就比如，設(shè)計出來的電路在理論上是可行的，但是實(shí)際做出來的板子可能也會沒有波形出現(xiàn)，這就需要調(diào)試，調(diào)試又要從理論上找準(zhǔn)修改的元器件的值，所以在這次理論與實(shí)踐相結(jié)合的設(shè)計中強(qiáng)化了對理論知識的理解。參考文獻(xiàn)1胡宴如.高頻電子線路. M.北京：高等教育