高频电子线路调幅发射机与接收机整机设计本科论文文档格式.docx

1、1.熟悉使用仿真软件Multisum12.0，掌握仿真操作；2.加深对通信电子线路设计的认识；3.加深对振荡器，调幅电路，解调的理解；4.了解电路的工作原理以及参数变化所带来的影响；二.设计的实现1系统概述调幅波的设计可以分成两个主要的模块，高频载波信号采用了克拉泼震荡电路来产生；调幅电路由集电极调幅电路来产生。克拉泼电路是西勒电路的进一步改进，提高了频率的稳定度，减少了外界的不稳定的因素，但是也存在少许误差。集电极调制，调制信号控制集电极电源电压，以实现调幅。优点，集电极效率高，晶体管获得充分的利用，缺点是，已调波的边频带功率由调制信号供给，因而需要大功率的调制信号源。电路实现模块：如图图1

2、三、单元电路设计、原理以及仿真分析1、振荡电路原理分析：振荡电路一般分为两种工作原理，其一为反馈式振荡器，其二是负阻式振荡器，本实验中采用的是反馈式。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。它由放大器和反馈网络两大部分组成。放大器通常以某种选频网络（如振荡回路）作负载, 是一种调谐放大器；反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。其通过噪声产生起振，从而形成一个起振、非线性放大、反馈，再放大、最终趋于稳定的过程。在该过程中需要满足三个条件，即起振条件，平衡条件以及稳定条件。起振条件要求1,且相位相反（）。为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡

3、开始时应为增幅振荡。平衡条件要求，且相位相反（稳定条件要求且。振幅稳定条件要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。相位稳定条件同理，要使相位稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止相位变化的能力。其中振荡器起振条件要求1，振荡器平衡条件为，它说明在平衡状态时其闭环增益等于1。在起振时A1/F，当振幅达到一定程度后，由于晶体管工作状态由放大区进入饱和区，放大倍数A迅速下降，直至AF=1，此时开始产生谐振。假设由于某种因素使AFC3，C2C3，Cb为基极耦合电容，C3为可变电容，他的作用是把L与、分隔

4、开，使反馈系数仅仅取决于与的比值。而振荡频率则基本上由C3和L决定。这样C3就减弱了晶体管和震荡回路之间的耦合，从而提高了频率的稳定度。另一方面，不稳定电容（如分布电容）与并联，基本上不会影响振荡频率。C3越小，则频率的稳定性越好，但起振也越困难。所以不能无限制的减小。回路的总电容：电路的振荡频率：选频回路由C1,C2,C3,和L构成。参数设置Cb=300PF，Rb1=10K，Rb2=15K，Re=15K，Rc=15K，Ce=1nF，Cc=100PF，C1=100PF，C2=400PF，C3=100PF,L=30uH，Vcc=10V；理想波形：图4仿真波形：图5频谱图：图6仿真分析：理论计算所

5、得的f0=5MHZ 幅值为2V实际振荡产生的f=4.505MHZ左右，幅值约等于2V，结果有一定误差，但与理论波形接近。2.集电极调幅模块；用集电极调幅电路实现的调幅波电路电路原理分析：集电极调幅就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。低频调制信号与直流电源VCC相串联，放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形而变化。于是得到调幅波输出。在过压状态下，集电极电流的基波分量Icm1随集电极电源电压成正比变化，因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形变化而变化，于是得到调幅波

6、。在集电极调幅中，需要低频调制信号提供边频功率，所以需要较大的低频信号，且调制效率较高。在设计调幅电路的过程中需要注意的有如下几点：（1）工作于（甲乙类）过压状态。（2）注意VBB1与VCC1的取值，VBB1较小，VCC1较大。（3）Vbe=VBB1+Vc 由于集电极调幅效率较高，其中Vc比较小。（4）Vce=VCC1+V由于集电极调幅需要较大功率的V（5）调制系数ma不能太大，不然容易产生过调制。图7实际电路：图8仿真波形图10频谱图图113包络检波器 电路如图所示：图12原理分析因UAM经由非线性器件后输出电流中含有能线性反映输入信号包络变化规律的音频信号分量（即反映调制信号变化规律）。所

7、以包络检波仅适用于标准调制波的解调。1.1串联型二极管峰值包络检波器电路与原理图13电路由二极管D和 RLC 低通滤波器相串接构成。输入US 时,通过D的电流i在 RLC 电路产生平均电压UAV ,该电压又反作用于D上（称平均电压负反馈效应），影响通过二极管的电流。若Us=Vcm（1+Macost）cosCt则UAV=dVcm+dMaVcmcost=VAV+Uav 其中UavU所以实现了线性检波。电容两端存在锯齿脉冲电压 U0 称未滤净的残余高频电压，UAV 输出平均电压反映了包络变化规律。检波指标检波效率d=UAV/Vm（t）=cos1 输入电阻从能量观点来看： Pi=Vm2/2RiPL=V

8、AV2/RLPiPL , VmVAVRi=RL/2 非线性失真a） 惰性失真o当输入为调幅波时，过分增大RL 和 C 值，致使二极管截止期间C 通过 RL 的放电速度过慢，在某t1 时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。图14o为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内,使C 通过RL 的放电速度大于或等于包络的下降速度。单音调制时不产生惰性失真的条件，为兼顾检波性能，工程上取o结论：Ma 和越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的RLC 值也须越小。在多音调制时，作为工程估算，Ma 和均应取最大值（即） b）负峰切割失真o原因：检波器与下级电路连接

9、时，一般采用阻容耦合电路。Cc为隔直电容，对呈交流短路，Cc 两.端电压为VAV 。Ri2为下级电路输入电阻，VAV在RL、Ri2分压后在RL两端得VA电压反作用到二极管两端，若VAVsmmin ，D截止，使输出调制信号电压在其负峰值附近将被削平，出现负峰切割失真。o现象图15o克服失真条件：为了克服负峰切割失真，要求VAVsmmin可得到克服失真的条件（R为交流负载） 可见，交直流负载电阻越接近，不产生负峰切割失真所允许的Ma值越接近于1。Ma一定时，交直流负载电阻值的差别受到不产生负峰切割失真的限制。o克服办法：I） 若Ri2很大，可将RL分为RL1+RL2 取，R=RL1+RL2Ri2R

10、L1+RL2=RL II） 若Ri2很小，则在RL与Ri2之间接一射随器（高输入阻抗低输出阻抗）起到阻抗匹配的作用。图18图194、LC滤波器电路 由于级间电路的相互影响，波形失真较严重，在上次的基础上，我们添加了LC式集中选择性滤波器，框图如下。图205、总电路原理图图21三、问题讨论： 1、集电极调幅电路为什么要工作在过压状态？答：低频调制信号与直流电源Vcc相串联，因此放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。在过压状态下，集电极电流的基波分量Icm1随集电极电源电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形变化而变化，于是得到调幅波输

11、出。集电极调幅电路必须总是工作在过压状态。 2、为什么采用电容三端式振荡电路？电感反馈震荡电路容易起振，改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电路的反馈系数，但其振荡波形不够好。而电容三端振荡器的优点是输出波形较好，更接近于正弦波。调节电容三端振荡电路的C1或者C2来改变振荡频率时，反馈系数也会改变。而克拉波振荡电路实质是电容三端振荡电路的改进型，在L两端并上一个可变电容器，并令C1与C2为固定电容，则在调整频率时，基本不会影响反馈系数。3、产生惰性失真的原因以及如何避免失真？当输入为调幅波时，过分增大RL 和 C 值，致使二极管截止期间C 通过 RL 的放电速度过慢，在某t1 时刻跟不上输入

12、调幅波包络的下降速度。为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内,使C 通过RL 的放电速度大于或等于包络的下降速度。四、心得体会在实际的电路仿真过程中，我们遇到了许多的问题，理论知识不足，所以我们需要大量的查阅资料，这给我们工作带来了挑战。我先做的是电容三端式震荡电路，但遇到了许多的问题，经过不断的调整参数和修改电路，终于得到了较理想的结果。在接下来的部分里，我们也遇到了许多的问题。虽然每个模块都能独立工作并出结果，但当将它们进行组合时又变的很糟糕，所以还要进行修正。本次设计让我感受到了从无到有，从迷糊到清楚的一个变化过程。其中的成长和对理论知识的熟练掌握程度有着十分大的提高。我感到了自己理论知识方面的不足，所以在接下来的学习里，要学好基础知识，提高自己的动手能力，还有分析问题解决问题的能力。总之，这次的课程设计我学会了很多。