通信电子线路论文

通信电子线路课程设计论文- 1 -通信电子线路课程设计(论文)任务书信息工程 学院 通信工程 专业 通信 091 班 一、课程设计(论文)题目 无线传输系统的调试与设计 二、课程设计(论文)工作自 2011 年 12 月 19 日至 2011 年 12 月 30 日三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、通信实验室 四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的1）使学生掌握无线传输系统各功能模块的基本工作原理； 2）培养学生基本掌握通信电路设计的基本思路和方法； 3）使学生掌握无线传输系统调试；4）培养学生分析、解决问题的能力；5）提高学生的科技论文写作能力； 6）学会使用 pspice 等电路设计软件。 2课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）分析无线传输系统各功能模块的工作原理及调试；（2）在硬件制作的基础上，为改善产品性能，通过理论分析及具体计算提出自己的系统设计方案，并提供详细的设计电路图；（3）选用合适的器件；（4）提高专业英文阅读能力。2）创新要求： 对性能改善后的电路图进行仿真验证，同时硬件实现。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文；（2）论文包括目录、中文摘要、绪论、正文、小结、参考文献、附录等；（3）按课程设计论文装订采用学校统一封面；4）评分要点： （1）完成原理分析； （2）完成仿真分析； （3）完成调试；（4）回答问题；（5）英文翻译；（6）格式规范；5）参考文献：通信电子线路课程设计论文- 2 -（1）董在望.通信电路原理 高等教育出版社 （2）张肃文.高频电子线路 高等教育出版社（3）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， （4）刘润华. 电工电子实习与设计石油大学出版社课程设计论文编写要求（5）李永平. Pspice 电路设计与实现国防工业出版社（6）/（7）/（8）/other_file/radio/mc3362.htm学生签名： 2010 年 1 月 4 日6）课程设计进度安排内容 天数 地点构思及收集资料 2 图书馆组装与调试 5 实验室撰写论文 3 图书馆、实验室课程设计(论文)评审意见（1）原理分析（15 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （2）计算分析（25 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）； （3）改进电路（25 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（4）系统联调（10 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（5）焊接水平（ 5 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（6）产品制作（10 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（7）英文翻译（10 分）：优（ ）、良（ ）、中（ ）、一般（ ）、差（ ）；（8）根据格式规范性、考勤及组成团队情况，决定是否降等级：是（ ）、否（ ）通信电子线路课程设计论文- 3 -评阅人：罗晖 职称：副教授 2011 年 1 月 15 日目 录摘要 .- 3 -第一章 绪 论 .- 4 -第二章 无线传输系统的工作原理及调试 .- 5 -2.1 无线传输系统的基本组成 .- 5 -2.2 无线传输系统的调试 .- 13 -第三章 无线传输系统的设计及仿真 .- 15 -3.1 高频小信号放大器的设计 .- 16 -3.2 高频小信号放大器的电路仿真 .- 19 -第四章 无线传输系统的硬件实现 .- 20 -4.1 电路板的焊接 .- 20 -4.2 电路的调试 .- 21 -小结 .- 23 -谢辞 .- 24 -参考文献 .- 24 -附录 .- 25 -通信电子线路课程设计论文- 4 -摘要通信的一般含义是从发信者到收信者之间消息的传递，我们在这所讲的通信限于利用电磁系统传递消息的特定范围，并以电信号作为消息载荷者。一般的通信系统由五部分组成，它们分别是信源、发射机、传输信道、接收机以及受信者。我们日常生活中的音频信号以及图像信号一般是低频小信号，不利于用天线发送或接收，因此要对此类信号进行放大、调制，发送以后，接收端则要对接收到的信号进行还原，使之变成我们人类能够识别理解的信息。无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信 号 可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年在信息通信领域中，发展最快、应用最广，在移动中实现的无线通信又通称为移 动 通 信 ，人们通常把二者合称为无 线 移 动 通 信 。 关键词：无线通信系统 高频小信号放大 发送与接收设备第一章 绪 论通信的一般含义是从发信者到收信者之间消息的传递，用电信号（或光信号）传输消息的系统称为通信系统，也称为电信系统。通信系统一般由五部分组成，其框图如图 1.1 所示图 1.1通常信源产生的信号称为基带信号，但其形式不一定适合在信道上传输，需要在发射机中利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的工作频率范围内，常用的调制方法有幅度调制和频率调制。传输信道是信号传输的通道，又称为传输媒介，它可以是信源和受信者之间简单的连接，也可以是复杂的网络连接，不同的信道有不同的传输情况，在设计具体系统时要考虑到信道的衰减特性、工作频率范围、频率特性、干扰特性以及时变与时不变特性，有关信道特性的具体特性在这里不再详细介绍。接收机从信道接收被传输的信号并进行解调、放大、滤波、将其变换到受信者可以处理的形式。受信者就是信息的接受方。在设计一个通信系统时，我们应结合通信系统的基本特性，注意以下几个问题：1、系统的传输距离，是指信号从发送端到达接收端并能被可靠接收的最大距离。一般情况下，我们总希望传输距离足够远，但当信号通过信道时总要产生损耗，使到达接收端的信号能量随距离而减小，再加上噪声和干扰，系统的传输距离会进一步缩短，信源 信道 接收机 受信者发射机通信电子线路课程设计论文- 5 -因此要注意选择合适的信道，合理的通信体制，并要考虑发送端能提供足够的信号功率和接收端有较高的接受灵敏度。2、通信容量，希望所建立的信道能同时传送尽可能多的信源信息数量，以提高通信系统的经济效益，减少信道的拥挤状况。3、信号失真度，在实际通信系统中，由于信道特性的不理想和对信号处理的电路特性的不理想，总会产生失真，为了减少失真，需要注意信道的状况并选择合适的电路形式及工作状态。4、抗干扰能力，信号通过信道时，总会混入各种形式的干扰和噪声，使接收机输出信号的质量下降，为了提高系统的抗干扰能力，需要选择合适的通信体制并选用高质量的调制、解调电路。第 2 章 无线传输系统的工作原理及调试2.1 无线传输系统的基本组成无线通信系统由信源、发射机、传输信道、接收机、和受信者组成，其组成见图1.1。其中，系统中的发射和接收设备是系统的核心，其中所用的信号处理技术和电路技术都在迅速发展。从总体上说，发送和接收设备是为了使基带信号在信道中有效和可靠地传输而设置的。它的主要任务是对基带信号进行处理，使之适宜于所采用信道的传输特性。不同通信系统的发送、接收设备的组成是不同的，图 2.1 所示的是一种典型发送、接收设备的组成框图。图 2.1在发送设备中，基带信号经放大器放大，然后经过变换电路变换成适于信道传输的形式，再经功率放大器，进入耦合电路。在接收设备中，与传输信道相适应的耦合电路将信号接收，送入放大器放大，再经变换电路变换为基带信号，经放大后送给受信装置。发送：如果设法用电报或电话信号控制这载波信电流，则这电磁能中就含有所要发送的电报或电话信息，这就是无线电信号的发送过程。下面以调幅发射机为例作简要说明，其方框图如图 2.2 所示。放大器 变换电路功率放大器耦合电路信道耦合电路放大器 变换电路放大器主振荡器缓冲级倍频器调制器功放推动功率放大器放大级通信电子线路课程设计论文- 6 -图 2.2高频部分一般包括主振荡器（简称主振） ，缓冲放大（简称缓冲） ，倍频器（不一定要） ，中间放大，功放推动级与末级功放（受调放大） ；主振器：产生频率稳定的载波，提高频率稳定度，一般采用石英晶体振荡器，并加有缓冲级以减弱后级对主振器的影响；倍频器：是频率提高到所需的数值；若干级放大器：逐步提高输出功率；功放推动级：将功率提高到能推动末级功放的电平；末级功放：将输出功率提高到所需的发射功率电平，经过发射天线辐射出去。在发送设备部分，这里只重点讲一下调制部分，小信号放大部分放在后面的接收设备部分再一一叙述。调制有许多方法，我们常用的有幅度调制和频率调制，幅度调制又分为标准幅度调制（AM） 、双边带幅度调制（DSB） 、单边带幅度调制（SSB） 、残留边带调制（VSB） 、正交幅度调制；频率调制又分为角度调制和相位调制。在联调中我们使用的是 AM 调制，所以这里只对这种调制加以解释，其他类型的调制这里不再赘述假定调制信号为：载波信号为：进行标准幅度调制后其中 称为调幅指数，在标准幅度调制中，为保证不出现过调制，要求 mA 1。下面我们用 Systemview 进行波形的仿真调制:在联调中我们使用的调制信号是方波信号，所以在这里，我们以方波为例调制电路如图 2.3 所示；调制信号波形和频谱如图 2.4 所示；载波信号波形和频谱如图 2.5 所示；已调波信号波形和频谱如图 2.6 所示；图 2.3低频放大低频功放tVtvmf cos)(cccttVmtVttKtvccAccmcAAM ososs)s1( o)( cmAVK通信电子线路课程设计论文- 7 -图 2.4图 2.5图 2.6结合接收设备接收信号的特点，为了得到较高的接收质量，目前广泛采用超外差接收方式。超外差原理如图 2.7 所示。它是利用本地振荡产生的正弦信号 )(1tf（频率为f1 与输入信号 （载波频率为 fc)在混频器中混频，得到中频信号 i，中频频率)(tfc是预先确定的，通常取中频频率 fi=f1-fc,如果输入信号载波频率改变，则相应改变本地振荡，使之仍保持混频后的中频不变。图 2.7超外差接收机的方框图如上图所示,下面我们对它的各部分功能做简要介绍：输入回路混频器 中频放大器解调器 低频放大器本地振荡自动增益控制高频放大器 00cc上边频下边频0ccc通信电子线路课程设计论文- 8 -1. 输入回路从天线接收进来的高频信号首先进入输入调谐回路。输入回路的任务是：(1)收集电磁波，使之变为高频电流；(2)选择信号。在众多的信号中，只有载波频率与输入调谐回路相同的信号才能进入收音机。2. 变频和本机振荡级电子学理论指出：当两个不同频率的正弦交流电通过非线性器件时（例如三极管或二极管） ，就会产生许多新的频率成份，其中之一就是这两个频率的差频。为了达到变频的目的，收音机必须自身有一个产生等幅波的高频振荡器，这个振荡器就叫做本机振荡器，简称“本振” 。从输入回路接收的调幅信号（电台）和本机振荡器产生的高频等幅信号一起送到一个三极管高频放大器。为了产生新的频率成份，我们使三极管工作在非线性区，这样在三极管的输出端就会产生许多新的频率成份，当然，其中就有我们希望得到的差频。我们把这一过程称为“变频” 。为了得到一个固定的差频，本振频率必须始终比输入信号的频率高一个固定值，我国工业标准规定该频率值为 465kHz。例如，输入信号的频率是 535kHz，本振频率就应该是 535 kHz + 465kHz 1000 kHz；当输入信号是 1605kHz 时，本机振荡频率也跟着升高，变成 1605 kHz + 465kHz 2070kHz。这个新产生的差频比原来输入信号的频率要低，比音频却要高得多，因此我们把它叫做中频。不论原来输入信号的频率是多少，经过变频以后都变成一个固定的中频，然后再送到中频放大器继续放大，这是超外差式收音机的一个重要特点。以上三种频率之间的关系可以用下式表达：本机振荡频率输入信号频率中频3. 中频放大级由于中频信号的频率固定不变而且比高频略低，所以它比高频信号更容易调谐和放大。通常，中放级包括 12 级放大及 23 级调谐回路，这与前面我们介绍过的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多。可以说：超外差式收音机的灵敏度和选择性在很大程度上就取决于中放级性能的好坏。4. 检波与 AGC 电路经过中放后，中频信号进入检波级，检波级也要完成两个任务：一是在尽可能减小失真的前提下把中频调幅信号还原成音频。二是将检波后的直流分量送回到中放级，控制中放级的增益（即放大量） ，使该级不致发生削波失真。由于各电台的发射功率大小不同，电台距离收音机的远近也相差很大，所以它们在收音机天线中产生的感应电压也相差十分悬殊，强弱之间可能相差上万倍。如果收音机对这些信号都一视同仁地放大，结果强台的音量就会声振屋瓦，而弱台的音量则细如蚊蚋。显然为了平衡强弱之间的差异，我们必须要使整机的增益（放大量）能自动地进行控制。那么，怎样才能达到这一目的呢？通常我们是通过调整中放级的工作点（集电极电流）来实现的。电台信号强时，把中放级的电流调小，使这一级的增益降低；反之，电台信号弱时将中放级的电流适当调大，使它的增益增加。完成这种作用的电路通常称为自动增益控制电路，简称 AGC 电路，下面我们会对 AGC 电路作单独介绍。5. 低频前置放大级低放也称电压放大级。从检波级输出的音频信号很小，大约只有几毫伏到几十毫伏。电压放大的任务就是将它放大几十至几百倍。6. 功率放大级电压放大级的输出虽然可以达到几伏，但是它的带负载能力还很差，这是因为它的内阻比较大，只能输出不到 1mA 的电流，所以还要再经过功率放大才能推动扬声器还原成声音。一般，袖珍收音机的输出功率约在 50100 毫瓦（mW）左右。超外差式的接收通信电子线路课程设计论文- 9 -方式不仅用于收音机中，而且广泛地用于其它电子通讯设备中。所以，熟悉掌握超外差式收音机的工作原理是十分有用的。7.直放收音机的灵敏度和选择性直接放大式收音机电路简单，容易成功。但是你在收听时会发觉它的性能并不十分满意。这种收音机能收到的电台不多。更糟糕的是：这里是强者为王的世界，强力的电台几乎占据了度盘的半壁江山，频率接近它的弱台简直没有立足之地。用一句专业术语来说，就是直接放大式收音机的灵敏度和选择性都很差。直放式收音机的灵敏度和选择性比较差的症结究竟在什么地方呢？原来，要想提高收音机的灵敏度，就得增加高频放大的级数，或者说增加总的高放增益。可是，高频增益过高，后级输出信号产生的电磁场只要有一点点泄露，被前级接收，就会引起自激。显然频率越高，辐射电磁波的能力就越强，高频放大级的工作就越不容易稳定。选择性的好坏又取决于什么因素呢？选择电台的任务是由 LC 谐振回路来完成的，LC 回路越多选择性就越好。这么说，只要多加几个 LC 回路问题不是就解决了吗？事情同样不是那么简单。假如收音机中有 4 个 LC 回路，那么，当我们每次重新接收一个电台时，都必须同时调整 4 个 LC 回路的谐振频率，这实在是很麻烦，很不容易实现。2.超外差式收音机的灵敏度和选择性所谓超外差接收，就是不论接收什么频率的信号，首先都把它的频率变换成某一特定的频率。为了提高稳定性，这个频率选得相对低一些，通常把它称为“中频” ，我国的工业标准规定调幅收音机的中频为 465kHz。放大中频相对来说就容易多了，而且，为了提高选择性完全可以多加几个 LC 回路，因为被放大的频率时固定不变的，所以 LC回路仅仅只需要在装机时一次调准就可以了，以后改换电台时，这个中频是不变的，相应的中频调谐回路自然就无须重复调整了。超外差接收