2017年大學(xué)生電子設(shè)計(jì)方案競賽論文模板

1、200仃年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽調(diào)幅信號處理實(shí)驗(yàn)電路【本科組】（F題）摘 要本電路相當(dāng)于一個(gè)接收機(jī)系統(tǒng)，各模塊之間通過變壓器耦合，以便實(shí)現(xiàn)阻抗配比。低噪聲放大器模塊將AM信號從噪聲中提取出來并進(jìn)行適當(dāng)放大后送往后繼電路。混頻器將輸入信號載頻f0與本機(jī)振頻fl進(jìn)行頻率變換，是輸入信號的載頻變成固定的中頻 信號10.7MHz并保持其原有的規(guī)律不變。中頻濾波器和中頻放大器分別對混頻器輸出 的信號進(jìn)行過濾和放大，將中頻信號所帶的諧波成分去掉并使混頻器輸出信號的電壓幅 度滿足后級包絡(luò)檢波器對信號幅度的要求。AM解調(diào)電路，即包絡(luò)檢波器。作為整個(gè)系統(tǒng) 的核心模塊，作用是從輸入的調(diào)幅波中還原調(diào)制信號?；鶐Х糯?/p>

2、器由NE5532運(yùn)算放大器構(gòu)成，對包絡(luò)檢波器輸出的信號進(jìn)行幅度放大為=1V± 0.1V o關(guān)鍵詞：低噪聲AM解調(diào)調(diào)制信號混頻20仃年8月11日1系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由低噪聲放大模塊、混頻模塊、中頻濾波模塊、中頻放大模塊、AM解調(diào)模塊、基帶放大模塊組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。1.1低噪聲放大器模塊的論證與選擇方案一：采用RFMD公司的SPF5189運(yùn)算放大器。采用運(yùn)放SPF5189乙SPF-5189Z 是一款優(yōu)秀的低噪聲放大器，運(yùn)放電路較為簡單。方案二：采取晶體管構(gòu)成的低噪聲放大器。晶體管的反向傳輸系數(shù)，實(shí)際中微波場效應(yīng) 晶體管和雙極性晶體管都存在內(nèi)部反饋，反饋量達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，

3、將會(huì)引起放大器穩(wěn)定 性變壞，甚至產(chǎn)生自激振蕩。從電路實(shí)用性方面考慮，選擇方案一。1.2混頻模塊的論證與選擇方案一：二極管混頻電路。具有動(dòng)態(tài)范圍大、線性好以及使用頻率高的優(yōu)點(diǎn)，但沒 有變頻增益。方案二：晶體三極管混頻電路。具有大于 1的變頻增益，互調(diào)失真較高。方案三：模擬乘法器混頻電路。其輸出電流頻譜較純凈，所允許的輸入信號線性動(dòng) 態(tài)范圍更大，利于減少交調(diào)、互調(diào)失真，對本振電壓大小無嚴(yán)格要求。從設(shè)計(jì)要求方面考慮，選擇方案三。13中頻濾波模塊的論證與選擇方案一：兩級晶體濾波器級聯(lián)。使用兩個(gè)晶體濾波器形成一個(gè)帶通濾波器，共有較 好的穩(wěn)定性，選擇性好。方案二：兩級陶瓷濾波器級聯(lián)。使用兩個(gè)晶體濾波器形成

4、一個(gè)帶通濾波器，共有較 差的穩(wěn)定性，選擇性較好從穩(wěn)定性方面考慮，選擇方案一。1.4中頻放大模塊的論證與選擇方案一：采用MC1350單片中頻放大器。集成功放電路成熟，低頻性能好，內(nèi)部設(shè) 計(jì)具有復(fù)合保護(hù)電路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件參數(shù)穩(wěn)定，無須調(diào) 整，信噪比較小，而且電路布局合理，外圍電路簡單，保護(hù)功能齊全。方案二：多級選頻放大器。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數(shù)選擇 恰當(dāng)，元件性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)和調(diào)試的好，則性能也很優(yōu)良。但只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問 題，則性能會(huì)低于一般集成功放。從電路穩(wěn)定性、成熟度方面考慮，選擇方案一。1.5 AM解調(diào)模塊的論證與選擇方案一：二極管檢波電

5、路。電路結(jié)構(gòu)簡單，若檢波結(jié)果不理想時(shí)對RC電路進(jìn)行調(diào)節(jié)即可很快得到結(jié)果。方案二：同步檢波電路。同步檢波電路很繁瑣的，要載波提取，在用乘法器相乘后 在低通濾波，才能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。兩者都能實(shí)現(xiàn)題目要求，從簡原則，選擇方案一。1.6基帶放大模塊的論證與選擇方案一：采用NE5532集成運(yùn)放。集成運(yùn)放電路較為成熟，性能與可靠性都較為穩(wěn) 定。方案二：采用多級低頻放大器。電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度較大。從電路穩(wěn)定性、成熟度方面考慮，選擇方案一。1.7程控增益模塊的論證及選擇方案一：利用采數(shù)控衰減器與單片機(jī)結(jié)合進(jìn)行控制?？梢圆蓴?shù)控衰減器與單片機(jī)結(jié) 合控制，進(jìn)過包絡(luò)檢波后變成直流信號，用單片機(jī)的AD去采樣，然后控制數(shù)控衰減

6、器調(diào)節(jié)中放的增益。方案二：采用三極管自身的特性，隨著的增大，增益下降，這樣也比較簡單，但是得要對模擬電路很熟練，加上實(shí)際的動(dòng)手能力。這個(gè)兩種方案都可以，第一種是數(shù)模結(jié)合的，難度稍弱。第二種是純模擬的，是很 考驗(yàn)學(xué)生的功底的，難度很大。綜合考慮采用方案一。2系統(tǒng)理論分析與計(jì)算2.1低噪聲放大器模塊的分析射頻LNA設(shè)計(jì)要求：低噪聲放大器（LNA ）作為射頻信號傳輸鏈路的第一級，它的噪聲系數(shù)特性決 定了整個(gè)射頻電路前端的噪聲性能，因此作為高性能射頻接收電路的第一級LNA的設(shè)計(jì)必須滿足:（1 ）較高的線性度以抑制干擾和防止靈敏度下降 ；（2）足夠高的增益，使其可以抑制后續(xù)級模塊的 噪聲；（3）與輸入輸

7、出阻抗的匹配，通常為 50 Q; （4）盡可能低的功耗，這是無線通信設(shè)備的發(fā)展 趨勢所要求的。ADS仿真2.2混頻模塊的計(jì)算本地振蕩頻率 f=10.7Mhz+ , 255MHz< <300MHz。故：f=265.7MHz310.7MHz2.3中頻濾波模塊的計(jì)算由題知：中頻頻率 =10.7MHz。采用兩個(gè)中頻為10.7MHz的晶體濾波器。調(diào)制信 號為300Hz5kHz。AM信號經(jīng)過混頻器以后，載波平率變?yōu)?0.7MHz。中頻濾波器采用一個(gè)中心頻率為10.7MHz、以10.705MHz為截止頻率的低通濾波器和一個(gè)個(gè)中心頻 率為10.7MHz、截止頻率為10.695MHz的高通濾波器所組

8、成的一個(gè)帶寬為 10KHz的帶 通濾波器。2.4混頻放大模塊的計(jì)算題目要求經(jīng)過中頻濾波后得到10.7MHz的頻率，因此如圖BPF圖中，Us(t)為輸入信號，Uc(t)為本振信號。ui(t)輸出信號。分析：當(dāng)Us(t)=Usmcos 書 st uc(t)=Ucmcos ct 則 Up(t)=Us(t)*Uc(t) = U sm cos 書 stUcm cos 書ct=Am cos 書 st*cos 書 ct其中：Am=Usm*Ucm對上式進(jìn)行三角函數(shù)的變換則有：Up(t)=Am cos 書 st*cos 書Uc(t)=l /2Am cos(書 c+ s)t+COSQ c 一書 s)t從上式可推出

9、，Up(t)含有兩個(gè)頻率分量和頻為(書c+書S),差頻為(書C 一書S)。若 選頻網(wǎng)絡(luò)是理想上邊帶濾波器則輸出為：Ui(t)=1 /2Amcos書 c+ 書 s t.若選頻網(wǎng)絡(luò)是理想下邊帶濾波器則輸出：Ui(t)=1 /2Amcos書 c 一書 st2.5 AM解調(diào)模塊的計(jì)算包絡(luò)檢波器不出現(xiàn)惰性失真的條件：RCW；RC»1/wc ;包絡(luò)檢波器不出現(xiàn)底部切割失真的條件 maw /(R +)3;一般取 =10uf，由題知前級放大的輸出阻抗為50Q,則R=100Q，由知 =150Q又：Q max=5kQ, =0.5.由知，C=4uf。2.6基帶放大模塊計(jì)算該基帶放大模塊采用 NE5532運(yùn)

10、算放大器制作，其負(fù)載電阻R=600Q,輸出阻抗Ro=600Q。2.7程控增益模塊計(jì)算3電路與程序設(shè)計(jì)3.1電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框圖TP低噪聲模塊子系統(tǒng)框圖與電路原理圖ver1* “T iTfinpi AGXnr?| 1nF列R21牡HF=AGNDAliND混頻電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖中頻濾波電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖中頻放大器電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖3.1.6 AM解調(diào)電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖3.1.rurn7基帶放大器電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖程控增益電路子系統(tǒng)框圖與電路原理圖程控電路由比較器、控制信號產(chǎn)生器、可控增益電路、電平檢測、濾波器?？驁D為：3測試方案與測試結(jié)果3.1測試方案1. 硬件測試：因在設(shè)計(jì)電路和查找資料花了大量時(shí)間，在網(wǎng)上購買元器件無法及時(shí) 送達(dá)，且在附近實(shí)體店沒有主要芯片、有關(guān)電感、貼片電容出售，導(dǎo)致沒有設(shè)計(jì)出相關(guān) 硬件