哈工大高頻課設(shè)

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《通信電子線路》課程設(shè)計(jì)

中波電臺(tái)發(fā)射與接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專業(yè)通信工程班級(jí)1205102學(xué)號(hào)1120510207姓名夏鵬

一.課程設(shè)計(jì)要求

把握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試，把握最基本的超外差接收機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。

表格1：發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)

載波頻率頻率穩(wěn)定度輸出負(fù)載總輸出功率調(diào)制指數(shù)調(diào)制頻率

表格2：接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)

載波頻率中心頻率輸出功率輸出負(fù)載靈敏度535-1605kHz465kHz0.25W8?1mV5351605kHz不低于10-351?50mW30％500Hz80％10kHz二.中波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)包括三個(gè)部分：高頻部分，低頻部分和電源部分。

高頻部分一般包括振蕩器、緩沖器、高頻放大器。振蕩器的作用是產(chǎn)生頻

率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，可以采用西勒電路，并在它后面加上緩沖級(jí)（射極放大器），以減弱后級(jí)對(duì)振蕩器的影響。

低頻部分包括聲電變換、低頻電壓放大級(jí)。

電源部分需要采用穩(wěn)壓電源，以減少對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

設(shè)計(jì)框圖如下：

載波信號(hào)振蕩器振蕩器緩沖電路緩沖電路高頻小信號(hào)高頻小信號(hào)放大放大振幅調(diào)制振幅調(diào)制電路電路高頻功率高頻功率放大電路放大電路天線天線調(diào)制信號(hào)聲電變換聲電變換低頻電壓低頻電壓放大放大低頻功放低頻功放2.1西勒振蕩電路

在無(wú)線電技術(shù)中，采用振蕩器來(lái)產(chǎn)生高頻電流。振蕩器可以看做將直流電能

轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔艿膿Q能器。振蕩器是無(wú)線電調(diào)幅發(fā)射機(jī)的基本單元。為了獲得較高的穩(wěn)定度，本次設(shè)計(jì)采用的西勒電路：

C1Q1C2C3L1C4

圖1：西勒振蕩電路

參數(shù)計(jì)算：

首先選擇適合的三極管，三極管的選擇應(yīng)滿足：特征頻率比系統(tǒng)要求的最大

頻率大，最大管耗比系統(tǒng)要求的輸出功率大，三極管跨導(dǎo)要大。為計(jì)算便利，本次設(shè)計(jì)采用理想晶體管。

直流電路分析：假設(shè)直流電源Vcc為12V，為了防止其他電路對(duì)電源的影響，

給電源并聯(lián)一個(gè)大電容。西勒電路應(yīng)具有適合的靜態(tài)工作點(diǎn)，若靜態(tài)工作點(diǎn)較低，正反饋較強(qiáng)則管子簡(jiǎn)單進(jìn)入乙類，丙類放大狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)較高，則簡(jiǎn)單在振蕩部分周期內(nèi)進(jìn)入飽和區(qū)，產(chǎn)生凹陷失真，穩(wěn)定度下降。為此，我們將靜態(tài)工作

點(diǎn)設(shè)置在遠(yuǎn)離飽和區(qū)，靠近截止區(qū)的位置。設(shè)UBQ為2.5V，由公式

UBQ?Rb1?Vcc，假設(shè)R1為20kΩ，則Rb2為77kΩ。

Rb1?Rb2西勒電路分析：L、C選擇應(yīng)滿足振蕩頻率的要求，假設(shè)振蕩頻率為1MHz，

不妨取L=0.7mH，則由f0?1可得CΣ=36pF。不妨設(shè)，C3=26pF，

2?LC?C2=C4=1000pF，則由C??C2C3C4?C5。由于C2=C4>>C3，故可忽略

C3C4?C2C3?C2C4C2、C4，C5=10pF.為了以后調(diào)理的便利，將C5換為可變電容，并將其靈敏度改為1%。最終西勒電路見(jiàn)下圖：

分析仿真結(jié)果可得，頻率穩(wěn)定度

?f1000-989??1%，波形無(wú)明顯失真，滿足技f1000術(shù)指標(biāo)。但是，電壓有效值較小，需要接放大器。

2.2射極跟隨器、高頻小信號(hào)放大器

緩沖級(jí)采用射極跟隨器，信號(hào)從基極輸入，從發(fā)射極輸出的放大器。其特點(diǎn)

為輸入阻抗高，輸出阻抗低，常作阻抗變換和級(jí)間隔離用，以減少電路間直接相連所帶來(lái)的影響，起緩沖作用。

2.3低頻小信號(hào)放大電路

由于傳統(tǒng)話筒直接輸出電壓在5mV以下，不能直接用來(lái)調(diào)幅，因此需要將其進(jìn)行放大然后送入乘法器進(jìn)行調(diào)幅。由于聲音信號(hào)屬于低頻信號(hào)，所以可以使用集成運(yùn)放進(jìn)行放大而不會(huì)失真。電路圖如下：

所采用的集成運(yùn)放為uA741，其引腳功能如下

引腳功能1同5構(gòu)成平衡調(diào)理（可空置）2反相輸入端3同相輸入端4負(fù)電源5同5構(gòu)成平衡調(diào)理（可空置）6輸出7正電源

之所以采用兩級(jí)運(yùn)放是由于單級(jí)運(yùn)放增益過(guò)大可能會(huì)造成波形失真，所以采用兩

級(jí)運(yùn)放。運(yùn)放U1的電壓增益為，運(yùn)放U2的增益為，則總的增益為，

圖中電壓增益為10。測(cè)試結(jié)果如下：

2.4調(diào)制電路及其仿真

振幅調(diào)制電路采用模擬乘法器，得到所需的調(diào)制信號(hào)，電路圖如下：

其中x,y為輸入，分別接調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)，V0為調(diào)幅信號(hào)輸出端。經(jīng)過(guò)上述乘法器后得到的信號(hào)為：u(t)?Ucm(1?macos?t)cos?ct。Ucm為載波信號(hào)幅度，?c為載波信號(hào)頻率，?為調(diào)制信號(hào)頻率，其值在500Hz到1kHz1KHz之間。設(shè)計(jì)指標(biāo)要求調(diào)制指數(shù)在30?%，其調(diào)制指數(shù)為ma?A?B。仿真結(jié)果如下：A?B

ma?由仿真結(jié)果，其波峰值A(chǔ)為64.0mV，波谷值B為21.6mV，則其調(diào)制指數(shù)為

A?B?50.7%。A?B2.5高頻功率放大器

三.中波接受系統(tǒng)

接收機(jī)主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、低頻放大電路、

功率放大電路和揚(yáng)聲器或耳機(jī)組成。其系統(tǒng)框圖見(jiàn)下：

混頻器混頻器帶通濾波帶通濾波器器放大器放大器大信號(hào)檢大信號(hào)檢波器波器低頻功放低頻功放輸出跟隨器跟隨器振蕩器振蕩器

AM信號(hào)輸入系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)混頻器和本地載波混頻后產(chǎn)生465kHz的中頻調(diào)幅信號(hào)，中頻信號(hào)進(jìn)入中頻濾波器取出中頻波段信號(hào)，信號(hào)進(jìn)入中頻電壓放大器，經(jīng)中頻放大電壓到0.5V以上進(jìn)入檢波器進(jìn)行檢波，輸出調(diào)制信號(hào)，調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)低頻功放最好輸出。

3.1混頻器及仿真電路

由于軟件仿真限制，本次采用理想模擬相乘器，在模擬相乘器的輸入端輸入

不同頻率的兩個(gè)信號(hào)，在輸出端將產(chǎn)生一個(gè)和頻信號(hào)和一個(gè)差頻信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)帶通濾波器選出差頻信號(hào)。原理框圖如圖3所示。

射頻信號(hào)輸模擬相乘器帶通濾波器中頻信號(hào)輸本振信號(hào)本機(jī)振蕩帶通濾波器選用RLC串聯(lián)諧振電路，如圖4所示。

RLC串聯(lián)諧振電路的轉(zhuǎn)移電壓比為：Au?U2?RC?22222U1(1??LC)??RC當(dāng)???0?1時(shí)，Au達(dá)最大值，當(dāng)?高于或低于?0時(shí)Au將下降，因而LCR、L、C串聯(lián)諧振電路可以作為帶通濾波器使用。又根據(jù)通頻帶的定義可得：BW?R。諧振頻率465kHz，從而確定參數(shù)L=234uF，C?500pF，R?100?。L

仿真結(jié)果如下：

3.2中頻放大器及仿真

中頻放大器的主要作用是將混頻器中輸出的465kHz的中頻信號(hào)進(jìn)行選頻放

大，使其幅度達(dá)到二極管包絡(luò)檢波的要求。這里采用三極管調(diào)諧放大器，混頻后的中頻信號(hào)從基極輸入，在集電極加選頻網(wǎng)路進(jìn)行選頻放大。

選頻網(wǎng)路采用電感部分接入的LC并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率為465KHz，由諧振頻率

f0?12?LC，令C?3nF，由f0?12?LC，f?f0?465KHZ，得：

L?11??39?H?L2?L3。2232?94?2f0C4???(465?10)?3?10令L2?30??,L3?9??。為保證品質(zhì)因數(shù)取R2?500k?，R4?2k?。由此可求得：

PL?L39??0.231L39R4'?R4?37.48k?PL2R??R2//R4'?34.87k?

Q?R??306?0LBW?f0?1.52KHzQ選頻網(wǎng)路的選頻效果好。令R3?18k?，R6?2.5k?，保證三極管工作在放大狀態(tài)，

C7為隔直電容。中頻放大器電路圖如下：

仿真結(jié)果如下：

由示波器圖形可知ma?50%

3.3二極管包絡(luò)檢波電路及仿真

二極管包跡檢波是一種應(yīng)用十分廣泛，而且工作頻率高的電路，而且電路簡(jiǎn)

單，易于實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的檢波電路就是采用二極管包絡(luò)檢波。對(duì)于二極管包絡(luò)檢波電路，由于二極管只是在輸入信號(hào)正半周的峰值附近一部分時(shí)間導(dǎo)電，二極管一直處于充放電狀態(tài)，形成鋸齒狀波形。二極管包絡(luò)檢波易產(chǎn)生失真：1.不產(chǎn)生惰性失真的條件為：RC?1-mama?2

由ma?0.5，??2?f0?2?3.14?1000?6.28?103rads，

1?0.52?4故RC?，令C9?55.2nF，R9?5k?。?2.76?1030.5?6.28?102.負(fù)峰切割失真條件為：ma?

由ma?0.5，R9?6k?

R8

R8?R9具體電路原理圖如下圖：

3.4低頻功率放大電路

路圖所以采用集成運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用TDA2030集成運(yùn)算放大器，電路

如下：

仿真結(jié)果如下：