高頻電子線路設計

1、電子線路課程設計總 結(jié) 報 告學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 報告成績： 評閱時間： 教師簽字： 河北工業(yè)大學信息學院2015年3月課題名稱：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機設計內(nèi)容摘要：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中應用廣泛，小功率調(diào)幅AM發(fā)射機的設計包括主振級、緩沖級、高頻放大級、音頻放大級、振幅調(diào)制級、高頻功率放大級六個部分的電路設計和參數(shù)選擇，且還考慮到各個單元電路之間的耦合關系，并結(jié)合Multisim軟件進行了各部分的調(diào)試與仿真，得到了整機電路。理論上滿足了最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射機的設計要求。一、 設計內(nèi)容及要求 1、設計內(nèi)容 小功率調(diào)幅AM發(fā)射機的設計 2、設計的

2、技術指標：載波頻率 載波頻率穩(wěn)定度 輸出功率 負載電阻 輸出信號帶寬 （雙邊帶）殘波輻射 單音調(diào)幅系數(shù) 平均調(diào)幅系數(shù) 0.3發(fā)射效率 二、 方案選擇及系統(tǒng)框圖 1、方案選擇（1） 主振級方案1：采用LC三點式正弦波振蕩器，由于電容三點式振蕩器的輸出波形比電感三點式振蕩器的輸出波形好，最高工作頻率一般比電感三點式振蕩器的高。另外，在電容三點式振蕩器中，極間電容與電容并聯(lián)，頻率變化不改變電抗的性質(zhì)。因此振蕩器的電路型式一般采用電容三點式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用普通三點式電路、克拉潑電路、西勒電路。 方案2：采用晶體振蕩器，晶體振蕩器比普通的三點式振蕩器具有更高的頻率穩(wěn)定度，頻率穩(wěn)定

3、度可達到數(shù)量級，波形失真也比較小。在頻率穩(wěn)定度要求較高的電路中，可以采用晶體振蕩器作為主振級，比如石英晶體振蕩器。方案3：采用RC正弦波振蕩器，RC振蕩電路中沒有諧振回路，主要有電阻和電容組成，因此一般不采用RC正弦波振蕩器作為主振器。方案4：負阻正弦波振蕩器，采用負阻器件與LC諧振回路共同構(gòu)成的一種正弦波振蕩器，主要工作在100MHz以上的超高頻段，因此，本設計中不采用負阻正弦波振蕩器。方案5：單片集成振蕩電路，可靠性強，頻率穩(wěn)定度高。（2）高頻放大器 方案1：如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號是小信號。當振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時，可以不加高頻電壓放大器。 方案2：如果采用集電

4、極調(diào)幅電路，就要使用一至二級高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號輸入。高頻電壓放大器一般采用高頻調(diào)諧放大器。（3）振幅調(diào)制器 AM信號的產(chǎn)生可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。目前,AM信號大都用于無線電廣播,因此多采用高電平調(diào)制方式。 方案1：集電極調(diào)幅集電極調(diào)幅的波形 （工作在過壓區(qū)） 方案2：基極調(diào)幅基極調(diào)幅的波形（工作在欠壓區(qū)） 方案3：集電極基極組合調(diào)幅 方案4：模擬乘法器實現(xiàn)的調(diào)幅（4）高頻功率放大器方案1：甲類功率放大器在輸入正弦信號的一個周期內(nèi)，都有電流流過三極管，這種工作方式通常稱為甲類放大，甲類放大的集電極效率最高為50%。方案2：乙類功率放大器在輸入正弦信號的

5、一個周期內(nèi)，只有半個周期，三極管的iC > 0 ，稱為乙類放大。乙類放大的集電極效率最高為78.5%。方案3：甲乙類功率放大器在輸入正弦信號的一個周期內(nèi)，有半個周期以上，三極管的iC > 0 ，稱為甲乙類放大方案4：丙類諧振功率放大器丙類諧振功率放大器有三種狀態(tài)：欠壓、過壓和臨界。因為欠壓狀態(tài)的工作效率較低，而過壓狀態(tài)的又會產(chǎn)生較為嚴重的失真，所以一般選用讓其工作在臨界狀態(tài)。為了使高頻功放以高效率輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作。 2、系統(tǒng)框圖 由高頻電子線路課程理論內(nèi)容知道，只有當天線的長度與發(fā)射機高頻振蕩的波長相比擬時，天線才能有效的把載波發(fā)射出去。發(fā)射機能夠通過振幅調(diào)制功能實

6、現(xiàn)低頻信號對高頻載波信號的調(diào)制，使其最終以電磁波的形式發(fā)射出去。小功率調(diào)幅發(fā)射機的系統(tǒng)框圖如下：天線高頻功率放大級振幅調(diào)制級高頻放大級緩沖級主振級音頻放大級三、 單元電路設計、參數(shù)計算和器件選擇1、 主振器 主振器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低、頻率穩(wěn)定度來確定電路型式。本設計要求載波頻率為10MHz,為短波、高頻波段，在短波和超短波的通信設備中常用電容三點式反饋振蕩器，主要原因是電容三點式振蕩器的輸出波形比電感三點式振蕩器的輸出波形好，反饋是由電容產(chǎn)生的，高次諧波在電容上產(chǎn)生的反饋壓降較小，輸出中高頻諧波小。另外，電容三點式振蕩器最高工作頻率一般比電感三點式振蕩器的高。本設計要求頻率穩(wěn)定

7、度不低于，而克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體在和之間，滿足設計要求，而且電路比較簡單，容易分析，因此主振器選取克拉潑電路。 R1、R2 為直流分壓偏置電阻，R1、R2、R3和R22為三極管提供靜態(tài)工作點，為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點應設置在線性放大區(qū)，從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應在截至區(qū)。旁路電容C1使三極管基極交流接地，且為共基狀態(tài)。克拉潑電路滿足電容三點式組成法則，因此為電容三點式振蕩器的特例。C3、C4 、C29、L7 的值決定了振蕩回路的工作頻率。電路圖為： 參數(shù)計算： 已知條件：Vcc=12V，fc=10MHz，選擇的晶體管型號是2N2219，如果其放大倍數(shù)，靜態(tài)工作點ICQ、VCEQ、V

8、CEQ已知。依據(jù)電路計算：反饋系數(shù)kf=gm=頻率穩(wěn)定度表示一定時間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，振蕩頻率的相對變化量越小，則表明振蕩頻率穩(wěn)定度越高。 式中f0為標稱頻率， f1為實際工作頻率。仿真波形為：2、 緩沖器 緩沖器的作用是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，當其工作狀態(tài)發(fā)生變化時（如諧振阻抗變化），會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機設計時，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。不論是在低頻電路還是高頻電路的整機設計中，緩沖隔離級常采用射極跟隨器電路，改變射極電阻R

9、7的阻值，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。電路圖為：參數(shù)計算：忽略晶體管基極體電阻的影響，則射極輸出器的輸入電阻輸出電阻 式中，很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源，電壓放大倍數(shù)式中，gm晶體管的跨導，一般情況下 仿真波形為：3、 高頻放大器 高頻電壓放大器的任務是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號是小信號。當振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時，可以不加高頻電壓放大器。如果采用集電極調(diào)幅電路或者基極調(diào)幅電路，就要使用一至二級高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅或基極調(diào)幅的大信號輸入。諧振放大器的調(diào)試方法首先應調(diào)整每一級所需的直

10、流工作點，但要注意一點：在多級諧振放大器中，由于增益高，容易引起自激振蕩。因此，在測試其直流工作點時，應先用示波器觀察一下放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。如果已經(jīng)有自激振蕩，應先設法排除它，然后再測試其直流工作點。否則，所測數(shù)據(jù)是不準確的。對于調(diào)諧放大器的頻率特性、增益及動態(tài)范圍的調(diào)整及測試，一般有兩種方法，一種是逐點法；一種是掃頻法。后者比較簡單、直觀。但由于其頻標較粗，對于窄帶調(diào)諧放大器難以精確測試。電路圖為：仿真波形為：4、 音頻放大器音頻放大器用于放大音頻信號，作為調(diào)制信號對高頻載波信號進行幅度調(diào)制。電路圖為：仿真波形為：5、 振幅調(diào)制器 振幅調(diào)制器的任務是將所需傳送的信息“加載”到

11、高頻振蕩中，使其輸出信號的幅度隨著低頻信號的變化而變化，從而實現(xiàn)低頻信號搬移到高頻段，被高頻信號攜帶并有效進行遠距離傳輸?shù)哪康?。AM 信號的產(chǎn)生可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。目前，AM 信號大都用于無線電廣播, 多采用高電平調(diào)制方式。 高電平調(diào)制是在高頻功率放大器中進行的。通常分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅以及集電極基極(或發(fā)射極)組合調(diào)幅。此設計采用基極調(diào)幅方式，放大器工作于欠壓狀態(tài)。電路圖為：仿真波形為：6、 高頻功率放大器高頻功率放大器是調(diào)幅發(fā)射機的末級，它的任務是要給出發(fā)射機所需要的輸出功率。本題要求，通常采用丙類功率放大器。 電路圖為：仿真波形為：四、 整體電路設計及工作原理

12、五、 系統(tǒng)元器件清單六、 電路設計總結(jié)七、 參考文獻 1 謝嘉奎，宣月清，馮軍. 電子線路（非線性部分）. 北京：高等教育出版社，2005 2 謝嘉奎，宣月清，馮軍. 電子線路（線性部分）. 北京：高等教育出版社，2005 3 孫余凱，項綺明.精選實用電子電路260例.北京：電子工業(yè)出版社，2007 4 何國棟.Multisim基礎與應用.北京：中國水利出版社，2014 5 張肅文高頻電子線路（第五版）北京： 高等教育出社，2009八、 收獲、體會通過本次高頻電子線路課程設計，不論是理論知識方面還是實際應用方面我都收獲了很多。雖然上學期剛剛學完了高頻電子線路的理論課程，但實際設計電路時仍然感覺

13、不知所措。根據(jù)老師的講解知道電路應該由哪幾部分構(gòu)成，為每一部分尋找模型并沒有花費太大的力氣，但是要根據(jù)實際元件的特性去設計元件的參數(shù)卻遇到很大的困難，于是我查閱了一些資料，和同組人一起討論計算，再不懂的像老師請教，并用心注意細節(jié)問題。經(jīng)過不斷的努力，各個單元模塊的設計大致成型。我想遇到困難的主要原因是對于電路的分析不清楚，對電路的設計能力不足。是本學期我接觸的新軟件，用于高頻仿真，為此，我查閱了大量的書籍了解這個軟件的運用方法，為設計電路奠定基礎。在實際進行仿真時，我首先將電路的六個部分結(jié)合起來構(gòu)成整機電路，發(fā)現(xiàn)仿真過程中出現(xiàn)很多錯誤。于是我將六個部分分別進行了仿真，確保每一部分電路功能正確后

14、再構(gòu)成整機電路，這樣使電路的仿真變得容易一些。另外，在仿真的過程中除了修改一些電阻的阻值，使電路正常工作外，將話筒和天線用和電阻代替。當然這次課程設計也教會了我許多，首先它將我平時的所學結(jié)合在一起，有了一個系統(tǒng)的框架，然后再去補充這個框架的內(nèi)容，使我有了一個課程設計的基本方向和目的，不至于太過盲目；其次也鍛煉了我查閱資料的能力，以及對有用資料的篩選能力；再者通過跟同學們的討論研究，我懂得了合作的重要性。課程設計是一項很能鍛煉人的實踐，雖然它看起來充滿著困難，但是不管怎么樣我們都得敢于去挑戰(zhàn)，以后還有畢業(yè)設計，這將是一次更大的考驗，不管是從設計原則，設計思路以及報告格式還有心理上來說都是一次很好的鍛煉。*上述一至八段標題為一級標題，字號為小四黑體；*一級標題下段內(nèi)的二級標題為五號黑體；三級標題為五號仿宋；段落內(nèi)容為五號宋體）*另外要求：段內(nèi)行間距18磅，頁邊距上下左右均為2厘米。*參考文獻格式如下：（至少5個，在報告征文中要有引注）報告成績： 評閱時間： 教師簽字： 實 驗 報 告班級： 姓名： 學號： 同組人： 課程名稱：電子線路課程設計 實驗室： 第一實驗室 實驗時間： 2009年2月2327日 實驗項目名稱：小功率調(diào)幅發(fā)射機的安裝與調(diào)試一、實驗目的：二、實驗內(nèi)容與原理：三、實驗器材（設備、元器件、軟件工具、平臺）：四、實驗步驟：