調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計與仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上*實踐教學(xué)* 蘭州理工大學(xué)計算機(jī)與通信學(xué)院2010年秋季學(xué)期高頻電子線路課程設(shè)計 題 目：調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計與仿真 專業(yè)班級： 通信工程（3)班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘要高頻電子線路系統(tǒng)地介紹了通信系統(tǒng)，特別是無線通信系統(tǒng)中的最基本電路及它們的功能，給出了定性及定量分析這些電路性能的方法。這些電路包括了發(fā)射機(jī)及接收機(jī)中的選頻放大電路、混頻電路、功放電路、振蕩電路、調(diào)制及解調(diào)電路、鎖相環(huán)電路、及頻率合成電路。本課程設(shè)計的基本目標(biāo)是：通過理論和實踐教學(xué)，要求掌握各個單元電路：輸入回路、變頻級、中放級、檢波級、低放級、功率輸出級和AGC電路的設(shè)計

2、與參數(shù)計算組成，利用Aultisim開發(fā)軟件完成整機(jī)電路設(shè)計及仿真，掌握高頻單元電路的線路組成、基本工作原理、分析方法、技術(shù)要求及一些典型集成電路的實際應(yīng)用，加深對高頻電子線路這門課程的理論的理解，并且具備一定的理論水平和足夠的實踐技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)通訊技術(shù)的專業(yè)知識和職業(yè)技能打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 通信系統(tǒng)、電路分析、Multisim仿真、 調(diào)頻發(fā)射目錄摘要1 電路介紹 2 電路設(shè)計 2.1 單元電路選擇（框圖）2.1.1調(diào)頻振蕩器2.1.2緩沖隔離級2.1.3高頻功率放大器2.2具體電路選擇2.3電路說明2.3.1高頻振蕩調(diào)制電路2.3.2功率放大電路3 電路仿真3.1 Multisim 103

3、.2 調(diào)試參考文獻(xiàn)致謝附錄1 電路介紹1.1 電路技術(shù)指標(biāo)（1）單元電路設(shè)計：1）設(shè)計高頻載波信號發(fā)生器2）設(shè)計直接調(diào)頻、間接調(diào)頻等電路組成的調(diào)頻電路：3）設(shè)計變頻或倍頻電路、丙類諧振功率放大電路。4）整機(jī)聯(lián)調(diào)（2）頻率調(diào)制：1）直接調(diào)頻2）間接調(diào)頻 調(diào)相器 振蕩器 積分器調(diào)制信號進(jìn)行積分處理，然后以此對高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，輸出的調(diào)頻波為 間接調(diào)頻時，產(chǎn)生高頻信號的振蕩器與調(diào)相器分開，中心頻率的穩(wěn)定性比直接調(diào)頻高。3）發(fā)揮部分：1）要求調(diào)試并測量主振級電路的性能，包括中心頻率及其頻率穩(wěn)定度等2）設(shè)計過程中使用仿真軟件進(jìn)行電路仿真2 電路設(shè)計2.1單元電路選擇（框圖）圖1.1 高頻無線話筒設(shè)計框圖

4、2.1.1 調(diào)頻振蕩器低頻小信號部分只是將調(diào)制信號不失真的略作放大，直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)中，調(diào)頻振蕩器的電路形式主要有晶體振蕩器直接調(diào)頻，電抗管調(diào)頻、變?nèi)荻O管調(diào)頻。晶體振蕩器直接調(diào)頻電路的優(yōu)點是提高了振蕩器中心頻率的穩(wěn)定性；電抗管調(diào)頻電路與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路相比，要復(fù)雜一些?？紤]到本設(shè)計任務(wù)要求中心頻率的穩(wěn)定性不高（/分鐘），用LC振蕩器就可達(dá)到； 另外，我們選擇了電抗管調(diào)頻電路。所謂電抗管，就是由一只晶體管或場效應(yīng)管加上由電抗和電阻元件構(gòu)成的移相網(wǎng)絡(luò)組成。它與普通的電抗元件不同，其參量可以隨調(diào)制信號而變化。電抗管的放大器件可以是電子管、晶體管或場效應(yīng)晶體管；移相電路也有多種型式（如RC或RL移

5、相網(wǎng)絡(luò)）,其作用是使放大管T1的輸出阻抗Ze=U0/IC具有一個電抗分量Xe，當(dāng)Xe隨 而變化時,即可獲得調(diào)頻信號。采用不同的移相電路，等效電抗Xe可以是電容性的,也可是電感性的。電抗管調(diào)頻器的缺點是:振蕩頻率穩(wěn)定度不高；頻移也不能太大,阻抗 Ze通常還具有電阻分量，這個分量也隨 而變化,使振蕩器產(chǎn)生寄生調(diào)幅。電抗管調(diào)頻部分是一個電容三點式振蕩器，其中晶體管Q2、電阻R5、電容C4組成的移相網(wǎng)絡(luò)即為電抗管，它等效為一個電感，這個等效電感會隨著調(diào)制信號的變化而發(fā)生變化，從而總的電感值發(fā)生相應(yīng)變化，根據(jù)公式f = 1/ 2*(LC)1/2可知，頻率也隨之變化，最終實現(xiàn)低頻調(diào)制信號對高頻載波的頻率調(diào)

6、制。這種調(diào)頻器的優(yōu)點是電路比較簡單，能獲得較大的頻偏；便于做成集成電路。缺點是載頻不能很高，頻率穩(wěn)定度較低。2.1.2緩沖隔離級緩沖級通常采用射極跟隨器電路。在電路的最初設(shè)計階段，我們小組并沒有添加緩沖器，是經(jīng)過討論之后，覺得有必要在調(diào)頻電路和高頻放大電路中間加一個緩沖器以減少兩級信號之間的相互干擾 ，增強(qiáng)電路的抗干擾能力。2.1.3高頻功率放大器高頻放大器屬于線性放大器。根據(jù)電路所需要的電壓增益和選擇性，來確定電路形式。一般電路形式有單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。在對放大器選擇性要求不高的場合，可以選用單調(diào)諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級放大器級聯(lián)的電路形式。要使負(fù)載（天線）上獲

7、得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機(jī)效率較高，應(yīng)選擇丙類功率放大器。末級功放的功率增益不能太高，否則電路性能不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機(jī)各部分的作用，適當(dāng)?shù)睾侠矸峙涔β试鲆?。要使?fù)載（天線）上獲得令人滿意的發(fā)射功率，而且整機(jī)效率較高，應(yīng)選擇丙類高頻功率放大器。2.2具體電路選擇圖1.2 高頻無線話筒原理圖（1）圖1.3 高頻無線話筒原理圖（2）如圖1.2、圖1.3，我設(shè)計了兩份無線話筒的電路圖，原因是根據(jù)圖1.2仿真出來的結(jié)果不太完美，在查詢了相關(guān)資料后進(jìn)行了一部分的改進(jìn)，也就形成了第二份設(shè)計，并取得相當(dāng)令人滿意的效果。此處以圖1.1為主進(jìn)行分析電路。圖1.2中，話筒MIC可以采集外界的聲

8、音信號，這里我們用的是駐極體小話筒，靈敏度非常高，可以采集微弱的聲音，同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作，電阻R4可以提供一定的直流偏壓，R4的阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高，話筒采集到的交流聲音信號通過低頻放大后耦合到VT2三極管的基極進(jìn)行頻率調(diào)制。三極管VT2采用2N2369和電容C4、C5、C6組成一個電容三點式的振蕩器，由三極管VT2 (2N2369)集電極的負(fù)載C5、L1組成一個諧振器，通過C4正反饋電容形成三點式諧振振蕩器原理，諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，實際上是一個以諧振頻率為基準(zhǔn)的高頻振蕩器。通過調(diào)整圖中元件L1的參數(shù)可以使發(fā)射頻率可以

9、在90MHZ左右，正好覆蓋調(diào)頻收音機(jī)的接收頻率，通過調(diào)整L1的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L1）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調(diào)頻電臺。發(fā)射信號通過C7耦合到高頻放大器，由高頻放大器進(jìn)行諧振放大后再通過天線上再發(fā)射出去(實際電路設(shè)計中我們在功放之前加了射極跟隨器)。由于高頻振蕩器和高頻放大器互相獨立使得發(fā)射頻率和發(fā)射功率都十分穩(wěn)定。C7將頻率調(diào)制好的載波信號傳遞到VT3進(jìn)行高頻放大，仔細(xì)調(diào)整L2的值（拉伸或者壓縮線圈L2）可使輸出功率最大！距離最遠(yuǎn)，整個工作電流最小。對比圖1.2可以發(fā)現(xiàn)，其一是圖1.3中去掉了用作緩沖級的設(shè)計跟隨器部分，原因是圖1.2中的緩沖器似乎沒有起到相關(guān)的作用，在雖然在仿真過程

10、中看到了效果，但實際并沒有較好的改善；其二是在天線之前加裝了第三個電感L3，與C12構(gòu)成了串聯(lián)回路，增進(jìn)了天線發(fā)射效果；其三是在MIC旁用一個電位器替換了原有的偏置電阻，讓其值大小可調(diào)。如圖1.2，其中R1為話筒MIC的偏執(zhí)電阻，R4為集電極電阻，R5為基極電阻，給Q1提供偏置電流。R6為發(fā)射極電阻，用于穩(wěn)定Q1的直流工作點，Q2,R7,R8,C4,C5,L1,C6,C7組成高頻振蕩電路，R7給Q2提供基極偏置電流，C5和L1形成振蕩回路，通過改變其值可以改變發(fā)射頻率，C4為反饋電容，R8穩(wěn)定Q2直流工作點，C7隔直通交，Q3,R9,R10,L2,C10,C11組成高頻功率放大電路，R9給Q3

11、提供基極電流，C10，L2放大調(diào)諧回路，和振蕩回路C5、L1調(diào)諧在同一頻點是獲得最大輸出功率，發(fā)射距離最遠(yuǎn)。2.3電路說明2.3.1高頻振蕩調(diào)制電路（圖1.2為例）該部分由晶體管VT2、電阻R5電感L1電容C4、C5、C6等組成。其功能是產(chǎn)生高頻載波信號并進(jìn)行調(diào)制。L1和C5構(gòu)成LC諧振回路。該回路具有選頻作用，其頻率由公式計算得出： 取 R=10KHz，則 經(jīng)C3耦合過來的信號加在VT2基極上，通過基極上變化的電壓改變be結(jié)電容，而實現(xiàn)對載波的調(diào)制。由集電極輸出經(jīng)C7耦合到下一級進(jìn)行功率放大。 2.3.2功率放大電路（圖1.2為例）電路由R7、VT3、C8、L2、C9、R8組成，該部分電路為

12、自偏壓電路，無需給b極加偏置電壓，高頻信號由C7耦合經(jīng)自偏壓電阻R7加到b上放大，電路工作在C類狀態(tài)。L2和C8組成選頻電路，使其諧振在前一級的工作頻率上，C9為輸出電容，輸出高頻信號。3 電路仿真3.1 Multisim 10Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim中完整的器件庫，您可以快速創(chuàng)建原理圖

13、，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE仿真器仿真電路。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計 流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較仿真數(shù)據(jù)及實際建模測量。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。Multisim可以進(jìn)行復(fù)雜模擬/數(shù)字電路的仿真、簡單的PCB板設(shè)計、簡單的單片機(jī)仿真。如圖1.3，我用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦信號加入到話筒輸入端，看產(chǎn)生的波形。仿真結(jié)果如圖3

14、.1-3.6，由于部分原因，參數(shù)設(shè)置問題只能看到大概的有些頻率變化，而不能看到很完美的波形。參考文獻(xiàn)1曹才開.姚屏.高頻電子線路原理與實踐M.湖南:中南大學(xué)出版社，2010.32 謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，20003康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）M.第五版.高等教育出版社,2005. 4聶典 .Multisim9計算機(jī)仿真M，北京：電子工業(yè)出版社5趙淑范通信電子線路實驗與課程設(shè)計M 北京：清華大學(xué)出版社，2009.1 6楊翠娥高頻電子線路實驗與課程設(shè)計M哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001.97楊霓清高頻電子線路實驗與綜合設(shè)計M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

15、.4。8侯麗敏.通信電子線路M.北京：清華大學(xué)出版社，2008.12。9 任文霞 電子電路仿真技術(shù) 2009.110 樊昌信 通信原理（第六版） 國防工業(yè)出版社 2008.611 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 高等教育出版社2004.412 李瀚蓀 電路分析基礎(chǔ) 高等教育出版社2006.5總 結(jié) 為期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，真切感覺到自己知識能力的匱乏，好多東西都只是知道一些皮毛，真正搞懂會應(yīng)用的東西很少?；蛟S一個人的進(jìn)步需要一個緩慢的過程。在過程中需要不斷地借鑒，學(xué)習(xí)，汲取別人的東西。同別人的成果中攫取知識和營養(yǎng)，然后把它變成自己的東西。通過這次課程設(shè)計。我學(xué)到了很多東西，首先，通過這次課程設(shè)

16、計，我熟練地掌握了調(diào)幅信號以及單邊帶信號的產(chǎn)生方法，理解了相干解調(diào)法。其次，我覺得學(xué)習(xí)理論和實踐是兩個層次，理論指導(dǎo)實踐，而實踐驗證理論，理論往往是在理想的條件下得出的，而實踐是在現(xiàn)實生活中進(jìn)行的，所以，實踐得出的結(jié)論往往與理論的結(jié)論有一定的差別。這是很正常的。另外，現(xiàn)如今的社會，不再是某個人的天下，僅僅靠個人英雄主義是行不通的。團(tuán)結(jié)協(xié)作，互助共贏才是時代的主流。在這次課設(shè)的制作中，交流合作的精神在我們體現(xiàn)的可謂是淋漓盡致。相互探討，學(xué)習(xí)交流，優(yōu)勢互補，這樣才最終處成了這課設(shè)。爭論與交流是解決問題很好的方法，問題也總是在思想與意見的碰撞中得到解決,而這也是我們對理論理解的更為深刻。通過圖書館，

17、搜索引擎查閱資料的能力也得到了相應(yīng)的提升?？傊谶@次課程設(shè)計的制作的過程中學(xué)到了很多東西，能力也有相應(yīng)的提升。致 謝通過兩個星期的課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，同時認(rèn)識到了許多道理,感覺我們平時學(xué)到的東西實在太少了，僅僅在課堂上學(xué)到的知識很有限，需我們在課余的時間去學(xué)習(xí)更多的知識，在本專業(yè)外我們還有學(xué)不盡的東西,在電子科技的海洋里面還有許多值得我們學(xué)習(xí)、研究、探索的奧妙。由于自己平時沒有好好學(xué)習(xí)的原因，在本次課程設(shè)計中，我遇到了很多的困難，有些問題通過問同學(xué)解決了，更多的是通過老師提供的資料，和指導(dǎo)幫助解決了。讓我體會到了同學(xué)情誼和老師的悉心幫助，真心的感謝老師和同學(xué)們的幫助。在此次課程設(shè)計中

18、，我充分體會到了熟練運用相關(guān)軟件的重要性，不像之前的模電課設(shè)，并沒有多少工作在計算機(jī)里實現(xiàn)的，就僅僅通過查閱資料設(shè)計電路圖手工繪制出來就可以了。此次課設(shè)絕大多數(shù)工作都高度依賴計算機(jī)，從仿真到繪制原理圖，可以說每一步都很艱難，每以處電路出現(xiàn)一點點的問題都會影響整個電路的輸出結(jié)果。通過同組同學(xué)們的共同努力使得課程設(shè)計完成。對于高頻課程設(shè)計來說，其注重于調(diào)試。之前的課程設(shè)計中，只要原理圖沒問題，幾乎不需要什么調(diào)試，而本次課設(shè)中調(diào)試的過程卻成為了課設(shè)中的重要的一環(huán)。在這次設(shè)計中我還學(xué)到了更多的電腦知識，因為畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計說明書的格式有很嚴(yán)的要求，所以我們必須在這次的設(shè)計中養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在我們以后的畢業(yè)設(shè)計和工作中也有很大的益處。我學(xué)的專業(yè)是通信工程，這就要求我要懂得很多專業(yè)方面的的東西，我在此次課程設(shè)計中通過老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助和自己的的努力學(xué)到了很多專業(yè)知識，尤其對調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)有了新的認(rèn)識，在分析和解決問題方面也得到了提高。其他方面，對發(fā)射機(jī)的原理有了初步認(rèn)識，并知道了怎樣寫總結(jié)論文，可以說收益頗深。我想這對我以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助。此次課程設(shè)計中還存在很多缺點和不足，懇請陳老師悉心指教，謝謝！ 附 錄元器件清單圖1.2圖1.3電阻： 電阻：10K 三個2