《通信電子線路》課程設(shè)計

[在此處鍵入]摘要隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，無論是發(fā)射機還是接收機都在不斷更新?lián)Q代。尤其以接收機的發(fā)展更為明顯，目前的無線電接收機不單能收音，且還有可以接收影像的電視機、數(shù)字信息的電報機等。其中，調(diào)幅接收機由天線回路、高頻放大電路，混頻電路、中頻放大電路、檢波器、低頻放大電路等六部分組成，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個預(yù)先確定好的頻率（在我國為465KHz），然后再進行檢波和放大。關(guān)鍵詞：混頻，檢波，功放。目錄TOC\o"1-2"\u一、前言 三、系統(tǒng)總述本次設(shè)計的是調(diào)幅接收機的設(shè)計，電路主要有高頻小信號放大器、本地振蕩器、混頻器、中頻放大器、包絡(luò)檢波器和低頻放大器組成。采用晶體三極管設(shè)計電路實現(xiàn)，中頻放大器是提高電壓增益的作用。包絡(luò)檢波器有從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的作用。此電路功能是由信號發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)幅信號送到混頻器與本地振蕩所產(chǎn)生的等幅高頻信號進行混頻，產(chǎn)生載波信號，此載波信號再經(jīng)過中頻放大器將電壓放大，從而通過二極管峰值包絡(luò)檢波器以提取包絡(luò)檢波實現(xiàn)檢波，最后輸出低頻信號。再通過低頻放大器將低頻信號進行放大。系統(tǒng)原理框圖3.1射頻功率放大器的工作原理射頻功率放大器（RFPA）用于對載波和已調(diào)波進行功率放大，是各種無線發(fā)射機的主要組成部分。射頻功率放大器的工作頻率很高，但相對頻頻帶很窄。射頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，如LC諧振回路。近年來，寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶、射頻功率放大器。他不采用射頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載，這樣它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不重新調(diào)諧。3.2混頻電路工作原理在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，對接收到的信號在解調(diào)之前要進行混頻（也稱變頻）處理，即完成信號頻率的加減法運算，實現(xiàn)將信號的中心頻率及個分量頻譜搬移至新的頻段，各分量的頻率間隔和相對幅值保持不變。進行這種頻率變換時，新的頻率等于原信號頻率與某一參數(shù)頻率之和或差，取其和者為上混頻，取其差者為下混頻。新的中心頻率常稱為中間頻率，簡稱為中頻，參考頻率稱為本機振蕩頻率，簡稱本振頻率。3.3中頻放大電路工作原理中頻放大電路是調(diào)幅接收機的重要組成部分，是決定接收機靈敏度及選擇性的關(guān)鍵電路。中頻放大電路一般是由兩級中頻放大電路組成，每級放大器的前面和后面均設(shè)有中頻選頻回路，以對中頻信號進行放大和選頻。第一級中頻放大的信號來自混頻電路的中頻信號，第二級中頻放大器的輸出信號經(jīng)第三中頻變壓器耦合送入檢波器進行解調(diào)。在該設(shè)計報告中，中頻放大電路采用二極管混頻電路實現(xiàn)下混頻，即將其高頻信號的頻率降低達(dá)到中頻，為下一級中頻放大做準(zhǔn)備。3.4解調(diào)電路（檢波電路）工作原理檢波過程實際就是一個解調(diào)過程，它與調(diào)制過程相反。檢波器的作用是從振幅設(shè)置的高頻信號中還原出原調(diào)制信號。檢波器由檢波器件、低通濾波器及負(fù)載電阻組成。3.5低頻功率放大電路工作原理在多級放大電路中，輸出的信號往往是送去驅(qū)動一定的裝置。在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，低頻功率放大器就是要求有一定的輸出功率的輸出級。它主要用于向負(fù)載提供功率的放大電路。而經(jīng)過解調(diào)器輸出的信號為低頻功率信號，是我們所需要的信號。可信號功率太小，不能達(dá)到我們的要求，將它通過一個低頻功率放大器后，其幅值和功率均得到提高，可以達(dá)到要求，以方便那觀察和研究。3.6本地振蕩電路工作原理振蕩器是一個不需要外加入信號控制就能自動將直流能量轉(zhuǎn)換為特定的頻率和振幅的交流信號。而在調(diào)幅接收系統(tǒng)中的本地振蕩電路是產(chǎn)生混頻電路中所需頻率載波的電路，該振蕩器采用差分對管實現(xiàn)本地振蕩的產(chǎn)生。

四、單元電路設(shè)計及仿真4.1高頻功率放大器高頻功率放大器是放大我們從信道中取出的高頻小信號，要求它除具有放大功能外還應(yīng)具有低噪聲性能的特性。其電路圖如圖5-1所示，仿真波形如圖5-2所示。圖5-1電路圖圖5-2仿真波形4.2混頻電路混頻電路是將放大后的高頻信號的頻譜從高頻段搬移到固定的中頻段，使其得到更好的放大效果。其電路圖和仿真波形圖如圖5-3和圖5-4所示。圖5-3混頻電路原理圖圖5-4仿真波形圖圖5-4中上面的波形為輸入的高頻AM信號，下面的波形未經(jīng)過混頻器的信號，其頻率明顯降低了，實現(xiàn)了信號頻譜從高頻到中品地搬移。4.3中頻放大電路中頻放大電路決定了接收機靈敏度及選擇性。中頻放大電路一般是由兩級中頻放大電路組成，在該設(shè)計報告中只例舉了一級中頻放大電路作為中頻選頻回路，以對中頻信號進行放大和選頻。其電路原理圖和波形仿真圖如圖5-5和圖5-6所示。圖5-5一級中頻放大電路原理圖圖5-6中頻放大電路仿真波形圖中頻放大電路是對經(jīng)過混頻器頻率降低到中頻的AM信號進行放大處理，在圖5-6中，上面的波形為未經(jīng)過放大的AM信號，下面的波形是經(jīng)過放大后的信號。這只是一級放大，在實際電路中一般為兩級放大，故其放大后的波形圖應(yīng)比上面的幅值大。4.4檢波電路檢波電路有包絡(luò)檢波和同步檢波兩大類，其中包絡(luò)檢波中又包含二極管峰值型均值包絡(luò)檢波兩類。二極管峰值包絡(luò)檢波電路簡單，元器件容易找到且成本低，檢波效果也較好。本設(shè)計主要對二極管峰值包絡(luò)檢波原理進行描述。其電路原理圖和和仿真圖如圖5-7和圖5-8所示。二極管包絡(luò)檢波器分為峰值包絡(luò)檢波和平均包絡(luò)檢波。二極管峰值包絡(luò)檢波需要輸入信號電壓幅度大于0.5V，檢波器輸出、輸入之間是線性關(guān)系，故又稱為線性檢波。

輸入回路提供調(diào)幅信號源。檢波二極管通常選用導(dǎo)通電壓小、導(dǎo)通電阻和結(jié)電容小的點接觸型鍺管。RC電路有兩個作用：一是作為檢波器的負(fù)載，在兩端產(chǎn)生解調(diào)輸出的原調(diào)制信號電壓；二是濾除檢波電流中的高頻分量。為此，RC網(wǎng)絡(luò)必須滿足式中，為載波角頻率，為調(diào)制角頻率。

檢波過程實質(zhì)上是信號源通過二級管向負(fù)載電容C充電和負(fù)載電容C對負(fù)載電阻R放電的過程，充電時間常數(shù)為RdC，Rd為二極管正向?qū)娮琛?/p>

放電時間常數(shù)為RC，通常R>Rd,因此對C而言充電快、放電慢。經(jīng)過若干個周期后，檢波器的輸出電壓V0在充放電過程中逐步建立起來，該電壓對二極管VD形成一個大的負(fù)電壓，從而使二極管在輸入電壓的峰值附近才導(dǎo)通，導(dǎo)通時間很短，電流導(dǎo)通角很小。當(dāng)C的充放電達(dá)到動態(tài)平衡后，V0按高頻周期作鋸齒狀波動，其平均值是穩(wěn)定的，且變化規(guī)律與輸入調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律相同，從而實現(xiàn)了AM信號的解調(diào)。

圖5-7電路原理圖圖5-8仿真圖4.5低頻功率放大電路在調(diào)幅接收系統(tǒng)中，低頻功率放大電路的特性直接決定了負(fù)載的工作狀態(tài)。它是為負(fù)載提供功率的放大電路。其電路圖和仿真波形圖如圖5-10和圖5-11所示。圖5-10低頻功率放大電路原理圖圖5-11低頻功率放大電路仿真波形圖低頻功率放大器是對解調(diào)出來的單音頻信號進行功率放大，以驅(qū)動負(fù)載工作。如圖5-11所示，上面的波形為景低頻功率放大后的信號波形，明顯比下面的波形幅值大。因為其工作在丙類狀態(tài)，工作效率高。4.6本地振蕩電路本地振蕩器在調(diào)幅接收系統(tǒng)中產(chǎn)生本地載波。其電路形式有多種，如LC振蕩器，單差分對和雙差分對振蕩器。圖5-12電路原理圖圖5-13仿真波形圖在該調(diào)幅接收系統(tǒng)中用的是單差分對振蕩器，其電路原理圖和仿真波形圖如圖5-12和圖5-13所示。

五、整機電路設(shè)計圖

六、高頻實驗平臺整機聯(lián)調(diào)如下圖7-1、7-2、7-3所示分別為接收到的調(diào)幅小信號、經(jīng)混頻器后產(chǎn)生的中頻信號和解調(diào)出來的低頻信號。圖7-1接收到的調(diào)幅小信號圖7-2中頻圖7-3解調(diào)后的信號

七、設(shè)計總結(jié)通過這次設(shè)計讓我們真正理解了生活中日常見到的電子的裝置的基本工作原理，認(rèn)識到理論與實踐之間的差距，聯(lián)系實際的應(yīng)用去理解知識比一大堆理論來的直接與清晰明了。此次設(shè)計，在我們小組中我主要設(shè)計了峰值包絡(luò)檢波電路，混頻電路，電容三點式振蕩電路，低頻放大電路。在設(shè)計中難免會遇到很多學(xué)習(xí)中不會注意到的問題，比如說在解調(diào)中在取某些值后輸出是失真的波形，在設(shè)計開始并沒有想過會存在那樣多的問題，當(dāng)著手時才發(fā)現(xiàn)要完成一個信號的解調(diào)，在元器件、電路和取值都要有一部分的要求，科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，這更讓我們一絲不茍起來。在設(shè)計中也得到很多見識，獲得或理解知識時的欣喜與在一個問題上的糾結(jié)都是很寶貴的，在這種情緒的反復(fù)中，認(rèn)識到學(xué)習(xí)就是這樣一個過程。不管過程怎樣，以小見大的反射出以后學(xué)習(xí)的態(tài)度。團隊交流可以加深學(xué)習(xí)，找出問題，相互彌補不足，在資料的采集方面提高了不少效率，也提高的每個個體的興奮度，真切體會團隊學(xué)習(xí)給我們帶來的快樂，學(xué)習(xí)是快樂的。至今我仍感慨頗多，的確，從選題到設(shè)計完成，從理論到實踐，在整整一個星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，比如以前沒有真正接觸到的元器件，以及在具體的電路中我迷們需要注意的元器件的額定功率，額定電壓，額定電流等等。同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說是困難重重，難免會遇到各種各樣的問題，最后在老師和同學(xué)的幫助下順利完成了這次任務(wù)。雖然這次實訓(xùn)只有兩周，但我卻過得相當(dāng)充實。通過實訓(xùn)，讓我清楚地認(rèn)識到了自己這方面知識的缺乏，更加激起我在今后的學(xué)習(xí)中去不斷地了解去學(xué)習(xí)頻電子線路設(shè)計知識。因為自己學(xué)的是電子信息專業(yè)，所以高頻知識顯得尤為要。學(xué)好高頻知識，對自己以后的工作及生活也是非常必要的。在這次的實訓(xùn)中，也不免遇到了一些搞不懂的地方，這樣的事情同樣鍛煉了自己的耐心以及遇到困難想辦法解決的能力。感謝老師以及同學(xué)們對我的幫助，這次的實訓(xùn)將為我今后的學(xué)習(xí)與工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

八、參考文獻[1]Multisim11電路設(shè)計及仿真應(yīng)用清華大學(xué)出版社2012年7月[2]高頻電路原理與分析。西安電子科技大學(xué)出版社。曾興雯，劉乃安2006年7月[3]通信電子線路