调幅发射与接收的完整体系联调课程设计报告剖析.docx

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调幅发射与接收的完整体系联调课程设计报告剖析

湖南第一师范学院信息科学与工程学院

课程设计报告

所属专业：

通信工程

课程名称：

通信电子线路

课程设计名称：

学号：

姓名：

指导教师：

调幅发射与接收的完整体系的联调

1需求分析

1.1性能需求

目前，无线数据通信的应用领域越来越多，移动通信技术的飞速发展，越来越多的信息采集和远程控制系统采用了无线传输技术，由于无线数据通信不用布线，快速布局因此具有有线通信无法比拟的便捷性，扎物体运动场合具有不可替代性。

并且随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。

现在无线传输技术已经远远超出了广播通信的范围，应用日益广泛，如无线导航、数字音频、数字图像传输等生活的各个方面。

因此进行无线传输的研究的必要性就显而易见了。

1.2功能需求

这个任务是由无线电发射设备、无线电接收设备和发射天线、接收天线等来完成的。

这些设备和传播的空间，就构成了通常所说的无线电通信系统，是传送语言消息的无线电系统组成。

就是由发射机产生强大的经过调制的高频电流，通过发射天线，在天线周围产生电磁波向外传播。

由接收设备接收高频信号，经过一系列的处理最后音频输出。

调谐电路选中所需频率的信号；检波器将高频信号还原成声频信号（即解调）；解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动功率；最后经过电声转换还原出广播内容。

2．概要设计

2.1功能模块设计

2.1.1总体方案的基本构思

要完成调幅发射和接收完整体系的联调中，再这个体系中由发射端和接收端组成。

在发射端将高频信号源与音频信号源送入高频功放后，在本级进行调幅、放大，然后经过天线发射给接收端。

在发射的过程中高频信号会发生衰减，因此在接收端应该进行高频信号的调谐放大，再经过由混频模块，将高频信号调制为中频信号，中放及是对中频信号进行放大，再由经过调幅和AGC模块得到稳定电压,输出与发射端音频信号源一致的输出信号,再经过低频功放对音频信号进行放大。

2.1.2系统总体框架图

发射模块：

接收模块：

3.各模块电路的设计:

3.1高频功放模块:

要完成调幅发射与接收的完整联调，使接收端能够接收到信号，高频功放电路是比不可少的一部分，在本电路设计中，由两级放大电路组成，Q1工作为甲类放大，由R7和R12设置合适的静态工作点，在后级电路中当单刀双掷开关跳线去掉时，Q2为丙类高频功率放大电路，其基极偏置电压为零，通过发射级上的电压构成反偏，因此只有在载波的正半周期的且幅度足够大时才能使功率管导通，其集电极为LC选频回路。

3.2LC混频电路模块:

LC振荡器实质上是满足振荡条件的正反馈放大电路，由电感和电容组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正玄波信号。

常见的LC振荡电路有很多种，比如变压器反馈式、电感三点式以及电容三点式，选频网络

一般都采用LC并联谐振回路。

U1是一个5V稳压器，相比5V电源能够更精确的为整个电路提供5V电压，R9是一个定值限流电阻，RV2为一个可调电阻，方便调节输出电流的大小，C12、C13、C14构成输出整流滤波电容，在电源电路中，将交流变成脉动的直流。

L和C8是三极管的基极负载，R3、R1是分压电阻。

C1、C2、C3对交流视作短路，C8、C4（C5、C6、C7）和L组成选频网络。

3.3中频放大模块：

本模块采用两级中频放大器,其中R1和R2，R6和R7是偏置电阻，设置静态工作点，滑动变阻器（key=A）用来调整中频放大输出幅度，L1和C2作为第一级谐振回路，L2和C8作为第二级谐振回路，电容C4端接自动增益控制（AGC）模块的结点3。

3.4AGC自动增益控制模块：

AGC自动增益控制模块是闭环电子电路，是无线收发系统中的重要设计模块，对放大器A的放大倍数进行自动控制（调节），当高频头接收到弱信号时，它会自动控制放大管增加放大倍数，增益受控放大电路，反之利用负反馈的原理，对输出信号的幅值进行采样，得到一个控制电压，去反向调节A的放大倍数。

R5和X1，R4和X2为RC滤波电路，Q1和Q2为直流放大器，结点3与中频放大器的电容C4相连，构成闭合系统。

3.5双调谐放大模块：

在调谐的电路设计中，采用的是双调谐回路的设计，L2和C14组成初级初级回路，C8,C9和L5为次级谐振回路，其中两个三极管均工作于甲类。

3.6混频模块：

变频电路的作用是使接收到的高频信号变为中频信号，实现方法是加一个本地载波和接收信号一起加到混频器中，本地载波是变频电路自身产生的，它的频率等于调制是加的载波频率，通过变频后得到一个上边带频率和一个下边带频率，通过滤波器选择我们所需要的下边频带即中频信号。

高频电路中的混频器利用电路中的非线性，可以对两个输入信号进行频率加或减，产生和频信号或差频信号。

本实验采用晶体三极管作混频电路,产生茶品信号，将高频信号转化成低频信号。

晶体管混频电路原理图中，晶体管起信号的混频作用，两个输入信号分别为5TPO1和5TPO2；电容C1、C2为信号输入的耦合电容，起到隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性.

下图为电路中的谐振电路，起到的作用主要就是实现对输出信号的选择，放大和滤波。

下图为电路中的Π型电路，它的功能主要是实现对输入信号的保护和保护输入信号不受干扰。

下面是对本模块实验结果的问题思考

问题1、为什么混频电路的电压增益会随本振信号幅度（输入信号幅度不变）的增大而增大，当增大到一定程度后又逐渐减小？

答:

输入信号幅度不变时，逐渐增加本振信号的幅度，刚开始由于本振信号的幅度较小，晶体管的变频跨导较小，此时随着本振信号幅度的增加，晶体管的变频跨导也逐渐增加，混频器的变频增益逐渐增加。

当本振信号幅度达到一定大小时，再增加本振信号的幅度，晶体管工作点的变化更加剧烈，晶体管的变频跨导就会逐渐下降，混频器的变频增益也逐渐下降，并且混频器的噪声系数会大大增加。

问题2、混频器常用的非线性器件有哪些，对这些器件做些比较？

答：

混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。

 其中二极管混频器又可以分为二极管平衡混频器和二极管环形混频器等，目前二极管混频器的集成电路已经在市面上广泛使用。

二极管混频电路的主要特点是：

1.混频电路本身没有增益；2.混频后出现的非线性分量较少；3.混频电路的输入信号线性范围较大。

三极管混频器与场效应管混频器的混频原理差不多，但三极管混频电路和场效应管混频电路相比：

1.具有较大的电压增益； 2.电路噪声和非线性分量较多。

4.调幅发射与接收完整联调调试过程：

4.1实验箱介绍

实验连调就是在实验箱上把发射机的各个部分合理连接起来，发送音频信号，把接收接的各个模块合理连接，实现信号的接收。

由于条件限制，所以本次联调只做了发射部分。

首先对使用的实验箱进行简单介绍。

实验箱包含10个模块。

分别是：

模块1：

单元选频电路模块

模块2：

小信号选频放大模块

模块3：

正弦波振荡及VCO模块，这个模块的作用是保证输出信号和输入信号一致，是输出稳定；

模块4：

AM调制及检波模块，这个模块的作用是实现信号的标准调幅、双边带调幅、单边带调幅等各种条幅方式。

另外还可以通过这个模块可以实现同步解调；

模块5：

FM鉴频模块一

模块6：

FM鉴频模块二

模块7：

混频及变频模块，这个模块的作用是把高频信号变为中频信号；

模块8：

高频功放模块，这个模块的作用是对已调制的高频信号进行功率放大，确保信号可以正常传输；

模块9：

波形变换模块

模块10：

综合实验模块，这个模块是实现无线传输的关键模块，音频信号由此输出，也是由此接收，所以说无论是信号的发射还是接收都要通过这一模块。

实验箱布局

4.2联调过程

发射机部分使用到了发射机部分由实验箱上的模块4，8，10构成。

发射机搭建步骤是：

1.测试示波器、信号源、信号线的好坏

2.将模块10的S1的2拨上，即选通音乐信号，经U4放大从J6输出，调节W2使J6处信号峰-峰值为200mV左右，连接J6和J5将音频放大信号送入模拟乘法器的调制信号输入端。

同时将1MHz（峰-峰值500mV左右）的载波从J1端输入。

3.调节W1使得有载波出现，调节W2从J3处观察输出波形，使调幅度适中。

4.将AM调制的输出端（J3）连到集成线性宽带功率放大器的输入端J7，从TH9处可以观察到放大的波形。

5.将已经放大的高频调制信号连到模块10的天线发射端TX1,并按下开关J2，这样就将高频调制信号从天线发射出去了，观察TH3处波形。

6.观察各处波形的作用是检验各部分输出的信号是否正常，这样才能确保信号可以发射出去。

4.3实验现象

步骤1得到音频信号，输出波形是方波，幅度是200mV。

载波信号是正弦波，频率是1MHz，幅值是500mV，这两个信号输入到模拟乘法器中，便可以得到已调信号，得到的调制信号是方波包络，幅值是284mV。

已调信号输入到集成线性放大电路进行功率放大，放大后的信号是幅值增大方波包络。

输出波输入到模块10后按下发射开关，信号就可以发射出去了。

接收机由天线回路、变频电路、中频放大电路、检波器、音频功放、耳机等六部分组成，各部分电路中元件的功能与作用前述单元电路中己讲述，参见各章。

实验箱上由模块2，4，7，10构成。

接收机调试过程如下：

1.将模块10的天线接收到的高频信号（中波调幅发射机发射的信号，由另一台实验箱提供）送入模块7的J4，将模块7的J6连到模块2的J5。

2.将模块2的J6连到模块4的J7，从模块4的J10输出的信号连接到模块10的耳机输入端。

3.慢慢调谐模块7的双联电容调谐盘，使接收到音乐信号。

5系统分析与结果

5.1调试分析

1.对设备及仪器的性能进行检测；

2.连接实物之前，先将信号源和示波器直接连接，检测示波器的自身衰减，这样可以对实物进行更准确的性能评价；

3.根据电路图，将合适的信号从电路板输入端输入，直流电接到5V直流电源，然后将电路板的输出接到示波器输入端，电路连接完成；

4.电路连接好以后，通过调节示波器，得到合适的波形。

如果无法得到波形，可以改变信号源的输出频率，输出频率一定要在8MHz——15MHz之间，知道得到合适的输出波为止；

5.得到稳定的输出波形后，通过调节示波器，读出实际波形的频率和幅度，然后和理论值进行比较，分析后得出实际性能结论；

6.波形优劣的评价标准主要有以下几点：

①改变信号源的输出幅度，输出波形是否会相应的发生变化；②改变信号源的输出频率，输出波是否会有想应变化，波形正常的话偏离中心频率波形肯定会变坏，因为选频网络的选频特性已定；③波形是否有失真；④放大倍数是否符合要求。

5.2测试波形图

5.2.1调幅发射模块高频放大波形图

5.2.2LC混频模块混频前波形图

5.2.3LC混频模块混频后波形图

5.2.4中频放大模块放大前波形图

5.2.5中频放大模块放大后波形图

5.2.6混频模块混频前波形图1

5.2.7混频模块混频前波形图2

5.2.8混频模块混频后波形图

6.总结

通过此次实验，让我掌握了高频系统设计的概念,掌握调幅发射接收和整机组成原理,加强电路设计和仿真能力,掌握系统联调的方法。

经过两周的高频电子线路课程设计，我越来越认识到了，在学习、工作中独立思考问题，解决问题的重要性，刚开始我拿到这个题目完全一头雾水，根本不知道从哪里下手，做的效率也很低，感觉学到的知识不知道从哪里用，只有请教同学，在同学简单的指点之下，我逐渐认清了方向，最终完成了这个课程设计。

虽然完成了课程设计，也取得较好的效果，但也发现了自己的不少问题，