《通信电子线路》课程设计概述.docx

1、通信电子线路课程设计概述摘要 随着广播技术的发展，无论是发射机还是接收机都在不断更新换代。尤其以接收机的发展更为明显，目前的无线电接收机不单能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。其中，调幅接收机由天线回路、高频放大电路，混频电路、中频放大电路、检波器、低频放大电路等六部分组成，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（在我国为465KHz），然后再进行检波和放大。关键词：混频，检波，功放。目录一、前言 1二、设计指标 12.1单元电路设计及仿真 12.2 调幅接收系统整机电路设计 12.3高频实验平台整机联调 1三、系统总述 23.1射频功率放大器的工作原理 23.

2、2混频电路工作原理 23.3中频放大电路工作原理 33.4解调电路（检波电路）工作原理 33.5低频功率放大电路工作原理 33.6本地振荡电路工作原理 3四、单元电路设计及仿真 44.1高频功率放大器 44.2混频电路 54.3中频放大电路 64.4检波电路 74.5低频功率放大电路 84.6本地振荡电路 9五、整机电路设计图 11六、高频实验平台整机联调 12七、设计总结 13八、参考文献 14一、前言调幅接收的功能与发射的相反，它是将已调调信号进行处理，使其恢复处于发送端相应的基带信号。高频放大是将输入信号进行放大,需要调谐于接收机的工作频率;解调是将已调信号还原成低频信号;本机振荡则是为

3、解调器提供与输入信号载波同频的信号;最后的低频功放则是将声音信号放大。本文主要对包络检波的原理进行了详细的讲述，并用Multisim软件对整个系统的各个部分进行了设计仿真。二、设计指标2.1单元电路设计及仿真1）设计电容三点式振荡器本振电路设计指标：用差分式振荡器产生一个频率为5MHz的本地载波，作为接收系统混频部分的本地载波。使其经过混频电路后频率降为100KHz的中频信号。2）设计单（双）差分对构成的乘法器混频电路设计指标：分别用单差分对管和双差分对管实现乘法器的下混频电路。即本地载波的频率为0.9MHz与信号频率3KHz进行差频，得到中频100KHz。3）设计峰值包络检波电路设计指标：将

4、中频信号与本振信号进行加法运算后通过包络检波得到低频信号。4）设计中频谐振放大器电路设计指标：对经过混频电路后的中频调幅信号进行放大，放大倍数为10。5）设计低频功率放大器电路设计指标：将低频信号放大10倍，用以驱动负载工作。6）设计射频放大器设计指标：接收到的信号为已调小信号，放大倍数10倍。2.2 调幅接收系统整机电路设计整个调幅接收系统实现接收载波频率为1MHz，调制信号为3KHz，幅值为0.05的调幅小信号，并对其进行放大、混频、检波的操作，最终实现还原原始信号即。2.3高频实验平台整机联调三、系统总述本次设计的是调幅接收机的设计，电路主要有高频小信号放大器、本地振荡器、混频器、中频放

5、大器、包络检波器和低频放大器组成。采用晶体三极管设计电路实现，中频放大器是提高电压增益的作用。包络检波器有从调幅信号中取出调制信号的作用。此电路功能是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，产生载波信号，此载波信号再经过中频放大器将电压放大，从而通过二极管峰值包络检波器以提取包络检波实现检波，最后输出低频信号。再通过低频放大器将低频信号进行放大。系统原理框图3.1射频功率放大器的工作原理射频功率放大器（RFPA）用于对载波和已调波进行功率放大，是各种无线发射机的主要组成部分。射频功率放大器的工作频率很高，但相对频频带很窄。射频功率放大器一般都采用选频网络作为

6、负载回路，如LC谐振回路。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带、射频功率放大器。他不采用射频网络作为负载，这样它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不重新调谐。3.2混频电路工作原理在调幅接收系统中，对接收到的信号在解调之前要进行混频（也称变频）处理，即完成信号频率的加减法运算，实现将信号的中心频率及个分量频谱搬移至新的频段，各分量的频率间隔和相对幅值保持不变。进行这种频率变换时，新的频率等于原信号频率与某一参数频率之和或差，取其和者为上混频，取其差者为下混频。新的中心频率常称为中间频率，简称为中频，参考频率称为本机振荡频率，简称本振频率。3.3中频放大电路工作原理中频放大电路

7、是调幅接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电路。中频放大电路一般是由两级中频放大电路组成，每级放大器的前面和后面均设有中频选频回路，以对中频信号进行放大和选频。第一级中频放大的信号来自混频电路的中频信号，第二级中频放大器的输出信号经第三中频变压器耦合送入检波器进行解调。在该设计报告中，中频放大电路采用二极管混频电路实现下混频，即将其高频信号的频率降低达到中频，为下一级中频放大做准备。3.4解调电路（检波电路）工作原理检波过程实际就是一个解调过程，它与调制过程相反。检波器的作用是从振幅设置的高频信号中还原出原调制信号。检波器由检波器件、低通滤波器及负载电阻组成。3.5低频功率放

8、大电路工作原理在多级放大电路中，输出的信号往往是送去驱动一定的装置。在调幅接收系统中，低频功率放大器就是要求有一定的输出功率的输出级。它主要用于向负载提供功率的放大电路。而经过解调器输出的信号为低频功率信号，是我们所需要的信号。可信号功率太小，不能达到我们的要求，将它通过一个低频功率放大器后，其幅值和功率均得到提高，可以达到要求，以方便那观察和研究。3.6本地振荡电路工作原理振荡器是一个不需要外加入信号控制就能自动将直流能量转换为特定的频率和振幅的交流信号。而在调幅接收系统中的本地振荡电路是产生混频电路中所需频率载波的电路，该振荡器采用差分对管实现本地振荡的产生。四、单元电路设计及仿真4.1高

9、频功率放大器高频功率放大器是放大我们从信道中取出的高频小信号，要求它除具有放大功能外还应具有低噪声性能的特性。其电路图如图5-1所示，仿真波形如图5-2所示。 图5-1 电路图 图5-2 仿真波形4.2混频电路混频电路是将放大后的高频信号的频谱从高频段搬移到固定的中频段，使其得到更好的放大效果。其电路图和仿真波形图如图5-3和图5-4所示。图5-3 混频电路原理图图5-4 仿真波形图图5-4中上面的波形为输入的高频AM信号，下面的波形未经过混频器的信号，其频率明显降低了，实现了信号频谱从高频到中品地搬移。 4.3中频放大电路中频放大电路决定了接收机灵敏度及选择性。中频放大电路一般是由两级中频放

10、大电路组成，在该设计报告中只例举了一级中频放大电路作为中频选频回路，以对中频信号进行放大和选频。其电路原理图和波形仿真图如图5-5和图5-6所示。图5-5 一级中频放大电路原理图图5-6 中频放大电路仿真波形图中频放大电路是对经过混频器频率降低到中频的AM信号进行放大处理，在图5-6中，上面的波形为未经过放大的AM信号，下面的波形是经过放大后的信号。这只是一级放大，在实际电路中一般为两级放大，故其放大后的波形图应比上面的幅值大。4.4检波电路检波电路有包络检波和同步检波两大类，其中包络检波中又包含二极管峰值型均值包络检波两类。二极管峰值包络检波电路简单，元器件容易找到且成本低，检波效果也较好。

11、本设计主要对二极管峰值包络检波原理进行描述。其电路原理图和和仿真图如图5-7和图5-8所示。二极管包络检波器分为峰值包络检波和平均包络检波。二极管峰值包络检波需要输入信号电压幅度大于0.5V，检波器输出、输入之间是线性关系，故又称为线性检波。输入回路提供调幅信号源。检波二极管通常选用导通电压小、导通电阻和结电容小的点接触型锗管。RC电路有两个作用：一是作为检波器的负载，在两端产生解调输出的原调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。为此，RC网络必须满足式中，为载波角频率，为调制角频率。检波过程实质上是信号源通过二级管向负载电容C充电和负载电容C对负载电阻R放电的过程，充电时间常数为RdC，

12、Rd为二极管正向导通电阻。放电时间常数为RC，通常RRd,因此对C而言充电快、放电慢。经过若干个周期后，检波器的输出电压V0在充放电过程中逐步建立起来，该电压对二极管VD形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流导通角很小。当C的充放电达到动态平衡后，V0按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号的包络变化规律相同，从而实现了AM信号的解调。图5-7 电路原理图图5-8 仿真图4.5低频功率放大电路在调幅接收系统中，低频功率放大电路的特性直接决定了负载的工作状态。它是为负载提供功率的放大电路。其电路图和仿真波形图如图5-10和图5-1

13、1所示。图5-10 低频功率放大电路原理图图5-11 低频功率放大电路仿真波形图低频功率放大器是对解调出来的单音频信号进行功率放大，以驱动负载工作。如图5-11所示，上面的波形为景低频功率放大后的信号波形，明显比下面的波形幅值大。因为其工作在丙类状态，工作效率高。4.6本地振荡电路本地振荡器在调幅接收系统中产生本地载波。其电路形式有多种，如LC振荡器，单差分对和双差分对振荡器。图5-12 电路原理图图5-13 仿真波形图在该调幅接收系统中用的是单差分对振荡器，其电路原理图和仿真波形图如图5-12和图5-13所示。五、整机电路设计图 六、高频实验平台整机联调 如下图7-1、7-2、7-3所示分别

14、为接收到的调幅小信号、经混频器后产生的中频信号和解调出来的低频信号。图7-1 接收到的调幅小信号图7-2 中频图7-3 解调后的信号七、设计总结 通过这次设计让我们真正理解了生活中日常见到的电子的装置的基本工作原理，认识到理论与实践之间的差距，联系实际的应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。此次设计，在我们小组中我主要设计了峰值包络检波电路，混频电路，电容三点式振荡电路，低频放大电路。在设计中难免会遇到很多学习中不会注意到的问题，比如说在解调中在取某些值后输出是失真的波形，在设计开始并没有想过会存在那样多的问题，当着手时才发现要完成一个信号的解调，在元器件、电路和取值都要有一部分的要求

15、，科学是严谨的，这更让我们一丝不苟起来。 在设计中也得到很多见识，获得或理解知识时的欣喜与在一个问题上的纠结都是很宝贵的，在这种情绪的反复中，认识到学习就是这样一个过程。不管过程怎样，以小见大的反射出以后学习的态度。团队交流可以加深学习，找出问题，相互弥补不足，在资料的采集方面提高了不少效率，也提高的每个个体的兴奋度，真切体会团队学习给我们带来的快乐，学习是快乐的。至今我仍感慨颇多，的确，从选题到设计完成，从理论到实践，在整整一个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，比如以前没有真正接触到的元器件，以及在具体的电路中我迷们需要注意的元器件的额定功率，额定电压，额定电流等

16、等。同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重，难免会遇到各种各样的问题，最后在老师和同学的帮助下顺利完成了这次任务。虽然这次实训只有两周，但我却过得相当充实。通过实训，让我清楚地认识到了自己这方面知识的缺乏，更加激起我在今后的学习中去不断地了解去学习频电子线路设计知识。因为自己学的是电子信息专业，所以高频知识显得尤为要。学好高频知识，对自己以后的工作及

17、生活也是非常必要的。在这次的实训中，也不免遇到了一些搞不懂的地方，这样的事情同样锻炼了自己的耐心以及遇到困难想办法解决的能力。 感谢老师以及同学们对我的帮助，这次的实训将为我今后的学习与工作打下了坚实的基础。八、参考文献 1 Multisim11 电路设计及仿真应用 清华大学出版社 2012年7月2 高频电路原理与分析。西安电子科技大学出版社。曾兴雯，刘乃安 2006年7月3 通信电子线路 主编：候丽敏 清华大学出版社 2008年12月4 电子线路设计、实验、测试 主编：谢自美 华中理工大学出版社5 张肃文. 高频电子线路. 第四版. 高等教育出版社，2004年。6 杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计. 哈尔滨工程大学出版社，2001年。7 樊昌信 曹丽娜 通信原理（第六版）国防工业出版社，20107 高频电子线路实验平台说明书 南京润众科技有限公司