高频电子线路课程设计说明书.docx

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高频电子线路课程设计说明书

兰州理工大学

计算机与通信学院

2010年秋季学期

题目：

高频电子线路课程设计

专业班级：

08级通信1班

姓名：

王庆森

学号：

08250105

指导教师：

彭铎

目录

1、摘要、关键词................................................................3

2、前言………………………………………………………….4

3、正文………………………………………………………….5

3.1基本原理……………………………………………………..5

3.2课程设计内容………………………………………………...5

3.3设计任务及主要技术指标和要求…………………………..5

3.4总体设计方案及整机电路的工作原理…………………….....6

3.4.1整体方案设计………………………………………....6

3.4.2整体方案分析………………………………………....7

3.4.3部分电路方案分析………………………………….....8

3.5单元电路的设计、选择、计算及能指标测试结果…………...9

3.5.1载波部分………………………………………………9

3.5.2基带信号部分………………………………………..11

3.5.3调制信号部分………………………………………..12

3.6总原理图……………………………………………………14

4、参考文献………………………………………………………15

5、课程设计总结…………………………………………………16

1、摘要、关键字

摘要:

调制在通信系统中具有重要的作用。

通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。

调制方式往往决定了一个通信系统的性能。

调制技术是把基带信号变成传输信号的技术。

基带信号是原始电信号，一般是指基本的信号波形，用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号。

已调信号通过信道传送到接收端，在接收端经过解调后恢复成原始基带信号。

关键字：

高频；载波；调幅；调制信号

2、前言

在通信系统中，从消息变换过来的原始信号所占用的有效频带往往具有频率较低的频谱分量，如果将这种信号直接在信道中进行传输，则会严重影响信息传送的有效性和可靠性，因此这种信号在许多信道中均是不适宜直接进行传输的。

在通信系统的发射端通常需要有调制过程，将调制信号的频谱搬移道所希望的位置上，使之转换成为适于信道多路复用的已调信号；而在接受端需要有解调过程，以恢复原来有用的信号。

调制解调方式常常决定了一个通信系统的性能。

调制在通信系统中具有重要的作用。

通过调制，不仅可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输可靠性有着很大的影响。

调制方式往往决定了一个通信系统的性能。

调制技术是把基带信号变成传输信号的技术。

基带信号是原始电信号，一般是指基本的信号波形，用来控制高频载波参数的基带信号称为调制信号。

已调信号通过信道传送到接收端，在接收端经过解调后恢复成原始基带信号。

3、正文

3.1基本原理

振幅调制信号按频谱结构可分为：

1）标准振幅调制信号（AM）

2）抑制载波的双边带调制信号（DSB）

3）抑制载波的单边带调制信号（SSB）

这三种条幅信号的共同点是：

在频谱结构上，将输入信号的频谱不是真地搬移道载波信号的高频上去，因此也称之为线性频谱变换。

从发射功率的效率上看，单边带SSB波只需发射一个边带，因此单边带SSB最省功率，而AM波的发射效率最低。

从带宽上来看，单边带SSB波的传输只需AM波或DSB波传输带宽的一半，节省了50%的带宽。

但AM波的解调电路简单、成本低，而单边带SSB波的解调则需要一个载波恢复电路和一个同步电路，加大了课程设计的难度，因此，本次课程设计选用普通条幅波。

幅度调制的原理：

幅度调制即按照原始基带信号（调制信号）的变化规律去改变高频正弦载波振幅的过程。

其组成模型如下：

设载波信号为：

调制信号为：

已调信号为：

3.2课程设计内容

利用以往所学知识，设计一个调幅发射机，并利用multisim进行仿真实验，以验证整机性能。

3.3设计任务及主要技术指标和要求

1、单元电路设计：

1）设计高频载波信号发生器

2）设计音频信号发生器

3）设计乘法器

2、整机联调

将单元电路整合。

3.4总体设计方案及整机电路的工作原理

3.4.1整体方案设计

1、在此我们设计了一个简易的振幅调制器。

、高频载波部分

我们使用了高频载波部分的（第三类：

利用选频网络，甲类、丙类放大器输出产生正弦波（载波））作为载波。

载波由高频信号发生器产生，经高频功率放大器放大后，作为调幅波的载波。

、调制信号部分

我们使用低频信号发生器产生的低频信号作为调制信号。

、调幅电路部分

我们使用了调幅电路部分的（第二类：

模拟乘法器作为调制）作为调制电路

载波及调制信号经乘法器后产生普通调幅波和抑制载波的调幅波。

2、技术指标

振幅调制的载波部分采用高频信号发生器输出幅值为0.5V，频率为6MHz的正弦波。

设计高频功率放大器，输出信号的幅值U>1V，集电极利用效率大于70%。

振幅调制器的设计采用乘法器产生普通调幅波及抑制载波的双边带调幅波，其中普通调幅波的调幅度0.3

低频信号可以利用已有的信号发生器产生，输出1~5KHz的正弦波信号，幅值根据实际需要自行确定。

根据要求选定高频三极管，以及各个谐振回路的元件参数。

3、课题所涉及的范围及理论意义

本课题主要涉及模拟电子线路中的放大器工作原理、通信电子线路中高频功率放大器的工作原理，以及对振幅的普通调制和双边带调制原理。

除此之外，本课题还涉及到电子领域中一些比较基础的概念，例如：

乘法器、加法器、选频网络等等。

3.4.2整体方案分析

本课题的原理框图如下：

原理框图

载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，工作原理如下图。

双边带调幅波产生原理框图

3.4.3部分电路方案分析

（1）放大部分方案分析

根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如图4。

第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大优点是效率比较高。

如下图。

功率放大器的原理框图

（2）调幅电路的方案分析

方案一：

采用模拟集成运放构成的加法器时，由于输入的是频率高的信号，因此这要就导致输出的波形会严重失真，而且电路极其不稳定，故舍弃此方案。

方案二：

乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其优点是效率较高而且输出稳定，此方案可行，故选择此方案。

3.5单元电路的设计、选择、计算及能指标测试结果

3.5.1载波部分

振荡器的频率稳定度是振荡器的一项重要指标。

所谓频率稳定度，就是在各种外界发生变化的情况下，要求振荡器的实际工作频率与标称频率之间的偏差最小。

振荡器的频率稳定度主要取决于振荡回路的标准性和品质因数，LC振荡器由于受到LC贿赂的标准型和品质因数的限制，其频率稳定度只能达到

量级，很难满足许多应用场合的要求。

石英晶体振荡器采用了适应晶体谐振器来决定振荡器的频率。

与LC回路相比，石英晶体谐振器具有很高的标准性和品质因数，使石英晶体振荡器可以获得极高的频率稳定度。

由于采用石英晶体的精度和稳频措施不同，石英晶体振荡器可以获得高达

到

量级的频率稳定度。

晶体振荡器的电路类型很多，从晶体振荡器的作用来看，主要分为并联型和串联型两大类。

本实验采用并联型晶体振荡器。

实验电路如下图所示。

载波信号

3.5.2基带信号部分

运算放大器是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出的高增益电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。

一个理想的运算放大器必须具备下列特性：

无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。

最基本的运算放大器。

一个运算放大器模组一般包括一个正输入端、一个负输入端和一个输出端。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端连接，形成一负反馈组态。

原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。

但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈，相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

调制信号

3.5.3调制信号部分

用乘法器实现DSB调制

经放大后的载波与调制信号经过乘法器MC1596后，可观察到双边带的调幅波。

载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波，如下图

3.6总原理图

4、参考文献

●Multisim电路设计及仿真应用清华大学出版社

●高频电路原理与分析曾兴文刘乃安西安电子科技大学出版社2006年7月

●通信电子线路主编：

侯丽敏清华大学出版社2008年12月

●电子线路设计、实验、测试主编：

谢自美华中理工大学出版社

●模拟电子电路基础王卫东西安电子科技大学出版社2003年

●谢沅清,邓钢.通信电子线路.[M]北京:

电子工业出版社,2007年。

●李秀人.电子技术实训指导.[M]北京:

国防工业出版社,2006年。

●R.F.格拉夫.电子电路百科全书（第二卷）.[M]北京:

科学出版社,1989年。

●王卫东,傅佑麟.高频电子线路.[M]北京:

电子工业出版社,2004年。

●铃木雅臣.晶体管电路设计.[M]北京:

科学出版社,2004年。

●何希才.新型电子电路应用实例.[M]北京:

科学出版社,2005年。

●Multisim9的入门及应用主编：

庄俊华机械工业出版社

●XX百科

5、课程设计总结

电路的安装、调试顺序一般从前级单元电路开始，向后逐级进行。

从第一级开始调整单元电路的静态工作点，以及交流状态下的性能指标；然后与下一级连接，进行逐级联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试。

单元电路的调试，以振荡器为例。

常见的故障是，电路安装完毕，上电后，没有信号输出。

在确认硬件电路连接没有问题后，检查电路是否起振。

可以通过测量发射极直流电压进行判断：

起振后的射极电压值应大于静态（未振荡时）射极电压值。

若电路未起振，多是由于静态工作点设置不当引起的，可将基极偏置电阻之一安装电位器，以便调节工作点。

在逐级联调时，往往会出现调试合格的单元电路在联调时性能参数发生很大变化的现象，这时，切不可盲目更改元件参数。

故障原因多是由于单级调试时没有接负载，而与下一级连接后，下一级的等效输入阻抗必然对本级性能产生一定的影响；或是所接负载与实际电路中的负载不等效；或是整机的联调又引入了新的分布参数。

因此，整机调试时需仔细分析故障原因。

例如，振荡器与下级缓冲级相连后，振荡器的输出电压幅度明显减小或波形失真严重。

这是由于缓冲级的输入阻抗不够大，使振荡器等效负载值下降，引起输出信号的变化。

可通过调节缓冲级射极电阻，提高缓冲级的输入阻抗加以解决。

在逐级联调时，还会出现这样的现象：

单独加测试信号调试合格的单元电路，在与前级或下级电路连接后，没有输出或输出信号不正常。

这时要考虑，各级相连的电路对其输入信号幅度及功率的要求是否达到，也就是说，单元电路仅仅有输入信号是不够的，还要保证其输入信号的参数满足本级电路的要求。

例如调幅接收机中的二极管大信号包络检波器，就要求输入调幅波的幅度达到几百mV以上。

在单独调试单元电路时，可借助测试仪器（如信号发生器、示波器等）确定电路达到最佳工作状态所需的输入信号幅值及频率参数等。

在整机联调时，重点应关注整机性能是否达到指标要求。

在整机各项指标均达到要求的前提下，中间各别单元电路输出波形的轻度失真是允许的。

随着计算机仿真技术的发展，在电路设计中可利用合适的仿真软件来辅助设计。

但同时也必须注意到，在电路的实际安装、调试中，尤其是高频模拟电路的安装、调试过程中，经常会出现仿真中所不能发现的故障现象，这是由于实际电路环境中各种条件，如电路板材质、元器件参数、温度、湿度、辐射等等因素的不确定性所导致的结果。

而这些条件在仿真软件中是很难模拟的。

成绩：