通信电子实线路验指导书

前言一、课程教学地位、作用与目的1本课程是电子与信息类专业的专业必修课“通信电子线路”的配套综合实践课程。2通过本课程，使学生从单元电路的实验，到复杂电路的理论设计、电路安装、指标调测；故障排除、撰写设计报告等全过程的训练。3培养学生通信电子线路方案理解与实现、初步设计、系统测试、维护检修等专业实践能力；4培养学生理论联系实际、分析和解决问题的能力和严谨的科学工作作风。二、课程选题内容及设计要点1课题选择课程设计选题主要从以下几个方面考虑（1）符合教学大纲要求。（2）题目应有一定深度与广度，含盖通信电子线路课程各章节内容。（3）具有一定实用性。2通信电子线路的一般设计方法电子电路种类很多，千差万别，设计方法和步骤也因不同情况而异。这里给出通信电路设计的一般步骤，以供参考，设计者应根据具体情况，灵活掌握。（1）总体实现方案的选择由课题要求实现的电路功能及性能指标，决定最终实现电路的构成。（2）单元电路形式的选择根据课题要求实现的电路性能指标，确定总体实现方案中各单元电路的形式。（3）电路参数的计算根据所选单元电路的形式，对组成电路的各元器件的值进行计算。（4）元器件的选择元器件的选择，除了要考虑计算出的参数值外，还要遵从节约电路成本，元器件购买方便，以及尽量利用现有条件实现的原则。以上各步骤之间不是绝对独立的，往往需要交叉进行，尤其是有时受到元器件选择的限制，常会推翻最初的设计方案，重新设计。所以，在进行电路设计之初，要先把可能限制电路实现的因素考虑好，再着手设计，往往可以达到事半功倍的效果。在完成电路设计之后，可以使用计算机辅助分析软件（例如MULTISIM）进行电路仿真，做初步调整，然后在实验室装调电路，在调试中分析和解决常见的电路故障。任务一幅度调制电路设计一、设计要求1用模拟乘法器实现图11所示幅度调制功能，要求实现调制和1496MCAM调制。DSB乘法器调制信号载波信号输出图11幅度调制框图2调制信号频率参考值正弦波，载波频率参考值正弦波。1KHZ10KHZ3关于的电路结构、管脚功能、工作原理，请阅读数据手册和相关资料。1496MC二、参考电路参考电路如图12所示。其中载波信号经高频耦合电容从10TUUCCMOSC1C脚输入，调制信号经低频耦合电容从1脚输入，为高频旁路电容，TUUMCOS24使8脚交流接地。为低频旁路电容，使4脚交流接地。调幅信号从12脚单端3C0UCUOUV10图12MC1496构成的振幅调制电路输出。、与电位器组成平衡调节电路，改变可以使乘法器实现抑制载波10R1PR1PR的振幅调制或有载波的振幅调制。三极管，电阻，构成射极跟随器，主要是10V2提高调幅器带负载的能力。1静态工作点设计1496MC电路采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件电阻、以14R5167R及为器件提供静态偏置电压确定。18R8104151262314/0I2/0I7V89V561V23V45R2R1R3R500500500YRCRCXUY0UCO图13MC1496内部结构静态偏置电压的设置应保证内部（内部结构如图13所示）各个1496MC1496晶体管工作在放大状态，即晶体管的集电极与基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据的特性参数，应用时，静态偏置电压（输入电压为0时）应满足下列关系。即，（1）108U4126U（2）VUV7,5,5410810826一般情况下，晶体管的基极电流很小，三对差分放大器的基极电流、和8I10I可以忽略不记，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。由于器件为双4I0I电源工作，引脚14接负电源（一般接），5脚通过电阻接地，因此，改EU8V18R变也可以调节的大小，即18R0I（3）5071850RUIE根据的性能参数，器件的静态电流小于，一般取左右。1496MC4MAMAI150器件的总耗散功率可由下式估算（4）21451465UIUIPD应小于器件的最大允许耗散功率（）。DP3W2接入负反馈电阻设计1496MC20R乘法器的12脚输出与反馈电阻及输入信号、的幅值有关。由U20CU于的接入，扩展了的线性动态范围，所以器件的工作状态主要由决定。20RC（1）当和皆为小信号时，由于三对差分放大器（、CU26MV1V23及、）均工作在线性放大状态，则输出电压可近似表示为4V560U（5）TTURUUUMCCTCTOSS20192019式（5）表明，接入负反馈电阻后，为小信号时，近似为一理想的C1496MC乘法器，输出信号中只包含两输入信号的和频与差频。0U（2）当为大信号（100MV）时，由于双差分放大器（、和、）处于C1V234开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压可近似表示为0U（6）UR2019上式表明，为大信号时，输出电压与输入信号无关。增大，线性范围CUOC20R增大，但乘法器的增益随之减少。3射极跟随器参数设计三极管，电阻、构成射极跟随器，射极跟随器具有高输入阻抗，低输出10V21R阻抗，放大倍数接近于1的特点。在此电路中使用，主要是提高调幅器带负载的能力。三极管选用（常温工作条件下），静态工作点ICQ25MA,VCE45V。1098S125三、电路调测1实现普通调幅（1）调节，使（为MC1496的1脚对4脚直流电压）。1PR01ABUVAB（2）在调制信号输入端接入的正弦调制信。375COS20UTMV（3）在载波信号输入端接入的正弦载波信。5C（4）观测调幅波在输出端用示波器观察输出波形，并记录。（5）用波形估算法和调制量仪测量法，得到调幅系数,填入表11。A表11波形估算值调制度仪测量值AM（6）调节，察和两种调幅波的波形情况，画出相应的波1PR0A10AM形图。2实现抑制载波调幅（1）调节，使（为MC1496的1脚对4脚直流电压）。1P0ABUVAB（2）在调制信号输入端接入的正弦调制信号。32COS0UTMV（3）在载波信号输入端接入的正弦载波信号。5C（4）观测调幅波在输出端用示波器观测输出波形，画出观测的波形，并与的信号进行比较（主要是过零点的变化）。10AMAM任务二幅度解调电路设计一、设计要求1采用大信号二极管峰值包络检波方案，实现如图21所示幅度解调功能。二极管包络检波器输入输出图21幅度解调框图2设检波器输入信号为，要求在不失35105SIN21SIN210IUTTTV真的前提下，检波效率，并完成相关数据测试分析。DK二、参考电路参考电路如图22所示。IUTLUT图22大信号二极管峰值检波参考电路1检波二极管选择为了提高检波电压传输系数，设计选用正向导通电阻和极间电容小（或最高DRDC工作频率高）的晶体二极管。为了克服导通电压的影响，以防止当输入信号比较29AP弱时，检波管工作点进入特性曲线底步弯曲部分而引起非线性失真。在设计电路中外加了一正向偏置电阻，利用输入信号的能量，提供检波二极管约静态工1R205A作点电流。根据工程经验，一般取。12LR2检波电阻、电容选择首先根据下述考确定的乘积值CL（1）从提高检波电压传输系数和高频滤波能力考虑，应尽可能大。工程上它CRL的最小值满足。510LCR（2）从避免惰性失真考虑，要求，工程分析时，取2MAX1LRC即可。MAX15LRC因此，要同时满足上述两个条件，可供选择的数值范围由下式确定L，值确定后，一般可按下列考虑分配LR和的数值。MAX0LCLRCC为保证所需的检波输入电阻，的最小值应满足下列条件或。L2LI3LIR为避免产生负峰切割失真，的最大允许值应满足下列条件MAX21LIR一般取25。2IRK因此，要同时满足上述两个条件，的取值范围应为L，在实际工程应用中，一般阻值取值范围为，MAX2123IILIR或LR310K图22中由和串联组成，且。LR12L120L当选定后，就可按求得。、的取值均可取。CMAX5LR1C2/2C为了有效的将检波后的低频信号耦合到下一级电路，要求，在实际421IR工程应用中，一般值取值范围在。4C10F三、电路调测1调测解调输出波形,并记录幅度和频率,画出连接图并自拟实验步骤。2测量检波效率并记录，自拟实验步骤。DK3自拟实验步骤，观察惰性失真波形并记录。任务三调频电路设计一、课程设计任务与要求1设计任务设计一套调频单路无线电话发射机，其框图如图31所示。其中虚线框内的调频器为主要设计内容。图31调频单路无线电话发射机2技术指标要求根据整机总体设计的要求，现对调频器提出如下设计指标（1）中心频率；65MHZ（2）频率不稳定度包括不准确度；350KHZ（3）输出电平大于（空载）；30MV（4）输入音频调制信号电平可变，输入阻抗不对称；7（5）输入音频电平为时，产生频偏，并有的可调范围；150Z20（6）输出信号寄生调幅度不超过；（7）电源供给，电流小于。2V3MA二、电路设计参考1设计方案确定根据设计任务书中提出的要求，本次设计任务是一个单路调频发射机中的调频器。调频器内包括三个部分音频放大器、调频级和缓冲级,设计电路的原理图见附录I，设计电路的印制板图见附录II。音频放大器的作用是将送来的低电平话音信号放大后，去对调频振荡器进行频率调制，即使振荡器的振荡频率按照话音信号的变化规律而变化，音频放大器的放大量要视调频器的频偏要求、调制灵敏度而定。根据一般话筒性能放大器频率特性范围可定为。调频级是本课程设计的核心，其作用是使等幅振荡变成频率按调制015KHZ信号变化的调频振荡。调频级的关键问题是产生一个频率为的振荡信号。振荡65MHZ电平要满足任务书规定的幅度。频率不稳定度，也应满足技术指标要求。缓冲级的作用是将振荡级与输出隔离开来，避免输出部分对振荡级的影响，并做到与后面放大级良好的连接。由以上的叙述，我们考虑电路作如下按排输入级采用一般共发射级放大电路。调频级采用变容二级管直接调频振荡器。振荡电路采用高稳定度的改进型三点式电LC路。采用变容二级管调频的原因是为了不使电路太复杂的情况下获得较大的频偏。虽然这种调频的方式中心频率稳定度差一些，但对满足本任务中书中提出的频率2310稳定度来说，还是可以的。缓冲级采用共发射极放大器和一级射极350/6KHZM跟随器组成，放大器既可作为隔离级，又可使振荡级与下级的耦合减弱一些。有利于提高频率稳定度，未级射级输出器可减小下一级对振荡器的影响。2各级电路设计（1）音频放大器设计图32音频放大器电路如图32所示。其中三极管选用硅管。放大器静态工作点36DG,其中选小是为了减小噪声。08CQIMA4CEVCQI元件值计算并取标称值。电压增益估算。要求音频放大器增益可调，以满足频偏要求。（2）调频级设计调频电路如图33所示。振荡部分是一个共基极电路，晶体管基极通过、6C接地。这是一种改进型高稳定度电容三点式振荡器，与电抗性质相同15CLCCEXB容性，VTOV图33调频振荡电路的电抗性质相反感性，满足振荡器相位平衡条件，振荡器的频率由及，CBX2L3C、和变容管决定，如果很小，则对频率影响较大。45784C4从图33中可看出加在变容二极管上的反向电压，包括直流偏压和调制音频信OV号电压，即，结电容在的控制下随时间发生变化，变容二VTROTVVTJRVT极管与并接，则振荡器频率，就受到的控制，只要适当选择变容管的状态，4CRTO可以使振荡频率的变化与成线性关系，从而实现调频。FOV调频器的，、设计及中心频率估算。3C4578C0F振荡器直流工作状态估算。调频级的晶体管直流工作点通过来调节，便于满足起振条件。3W变容二极管的直流偏置电路设计。图34变容二极管直流偏置直流电源电压，通过一个可调节的直流分压器加到变容二极管D上，为变容12V二极管的提供偏压（如图34所示），调整，使变容管两端电压等于厂家建议值2W。4V调频信号输出调频信号输出采用阻容耦合的形式，通过一个小容量的电容送给下级，这30PF是为了减小后级对振荡频率的影响。（3）隔离放大级和射级输出器电路见附录I的总电路图，设计计算与音频放大器相似，故此从略。三、电路调测1静态工作点测试（1）晶体管的静态工作点调测各级工作电流参考值分别为，108CQIMA23CQIA3CQIMA。调测各级晶体管的静态工作点，使晶体管工作正常，并进行实际测试，480CQIMA填入表31。表31BEVCEVCQIMA第一级第二级第三级第四级（2）变容管直流偏压调测调节，使变容管两端的直流电压在范围内变化。2WOV210实际变化范围是2振荡电路的调测（1）振荡频率的调试测试方框图如图35所示。调节振荡回路电容，使。065FMHZ调频器示波器频率计图35振荡器频率和幅度测试方框图振荡频率实际测量值是（2）振荡幅度调测调测不失真的振荡输出最大电压有效值大于（空载）。30MV振荡幅度实际测量值是3静态调制特性的测量静态调制特性是振荡频率随变容管直流偏置电压而变化的关系。为了获得线0FO性调频，通常选择在静态调制特性曲线较直部分的中点。测试数据填入表32，并OV绘制出静态调制特性曲线。表32OV225335456789100FMHZ4动态调制特性调测（1）调频信号调测在调频器输入端，输入频率为、幅度为的低频信号。先监测低频放大1KHZ10MV器工作是否工作在放大状态，再用示波器监测输出是否有不失真的调频波输出，若不失真，画出调频波。（2）频偏调测当输入频率为、幅度为的低频信号时，用调制度测试仪测试输出调频1KHZ10MV信号的频偏应为（变容管两端的偏压为4V）。频偏测量框图如图36所示。50调频器示波器频率计调制度仪音频信号发生器图36动态调制特性调测方框图频偏实际测量值是（3）动态调制特性曲线测量当变容管得偏压保持固定不变时，振荡器频率随调制信号幅度变化的关系0FV称为动态调制特性。通过动态调制特性，确定调制灵敏度和最大线性频偏。测试数DK据填入表33，并绘制出动态调制特性曲线。表33V0上0DFA下0任务四鉴频电路设计一、设计要求1采用调频调幅调频变换方案，实现如图41所示鉴频功能。线性变换电路包络检波FMUFMAUOU输入输出图41鉴频电路框图2对载波频率、载波振幅为，频偏和调制信号频率为65ZH30MV50KHZ的调频信号实现鉴频，要求输出信号振幅大于，并完成相关数据测试1KHZSUOU2V分析。二、参考电路参考电路如图42所示。SUOU图42双失谐回路不平衡输出斜率鉴频电路中有两个单失谐回路斜率鉴频器，晶体管输出端的并联谐振回路、1L8C和、的谐振频率分别为和，它们对称处于输入调频波的载频中6C2L791OF2SU心频率的两边，设，则集电极输出调频调幅波形。它的特点是频率OF21OFV高时幅度大，频率低时幅度小；的集电极也输出调频调幅波形。它的特点是频率高时幅度小，频率低时幅度大。与之间串接一个电位器，从电位器中间抽头再串接一个电容取出鉴9R103PR12C频电压，则其对称性可以微调。由两个二极管包络检波器电流和之差决定，OVOU1LI为了得到电流之差，图42中将二极管D2反接，这也为空载时构成了检波直流通路。在图43中画出了电容和的放电电流流过负载的情况，和以相反的方向8C9LR1LI2流过,在负载电阻上形成电压，在负载电阻上形成电压，则输出电LR1ILR1LU2ILU压，即。2OU12OUI2LI1LI图43电路输出电压合成图解1小信号单调谐放大器设计高频小信号放大器一般用于放大微弱的高频信号，此类放大器应具备如下基本特性只允许所需的信号通过，即应具有较高的选择性，放大器的增益要足够，放大器工作状态应稳定且产生的噪声要小，放大器应具有一定的通频带宽度。电路采用了共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图42所示。已知晶体管、选用（常温条件下）,回路电感，级的谐1V236DG8010LH1V振频率，级的谐振频率。电源供电，负载电阻7OFMHZ26OFMHZ2。以下设计参考叙述均以图42中级设计为例。480RK及均为1V（1）偏置电阻设计计算电路静态工作点Q主要由和、确定。设计电路中取，考虑1PR23R1CQIMA调整静态电流的方便，用电位器与电阻串联。CI68K1（2）回路参数设计根据己知参数，计算出谐振回路总电容，其中为微C86803PF调电容。（3）其他参数设计耦合电容、的值，可在之间选择，一般用高频瓷片电容。1C210PF旁路滤波电容、的取值一般为。35412包络检波参数设计该部分设计参考任务二。三、电路调测1测量各静态工作点，计算并填表41。表41实测计算判断是否工作放大区BEVECICEV122调测小信号谐振放大器调测放大器谐振曲线和通频带将扫频仪射频输出送入电路输入端，扫频仪检SU波头输入端分别接至TP1和TP2测试点。衰减档位选择适当位置，逐渐增大Y增益，即可看到谐振曲线。调回路电容，使谐振曲线峰点为，调回路电容，8C1V17OFMHZ9C使谐振曲线峰点为，观察回路谐振曲线。画出谐振曲线，测量上、下限2V26OFMHZ截止频率，填入42表。表421F1F221V通频带12BF2V通频带12BF3调测小信号谐振放大器放大倍数利用高频信号发生器产生有效值20MV的信号接到电路输入端，调节高频信号SU发生器频率，分别在TP1和TP2测试点测量，两级电路在各自谐振点的谐振输出1V2电压，并计算放大倍数。记录并填表43。OUTU表434调测鉴频特性S曲线扫频仪输入检波探头改用双夹子电缆线，接至鉴频器输出端OUT即可看到S型曲线。如果曲线不理想，可适当调节、和。调好后，画出S曲线。测量8C91PR2曲线需对照图参照曲线标明上下二峰点频率和二峰点高度格数，即、MAXFINMV。NV图44参照曲线5观察对调频波的解调用高频信号发生器产生中心频率为、频偏为的调频信号，送入鉴频65MHZ50KZ器的输入端。用双踪示波器观测解调信号，若解调输出波形不理想，可适当调节鉴频器微调电容、，画出不失真解调波形，需标明周期和幅度。8C9附录I调频器电路原理图（V）INU（V）OUTUUA1V0022002附录II调频器印制板图附录III电阻基本常识及三极管检测方法1、阻值标示方法（1）直标法用数字和单位符号在电阻器表面标出阻值，其允许误差直接用百分数表示，若电阻上未注偏差，则均为20。（2）文字符号法用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值，其允许偏差也