集电极调幅.doc

辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书 论 文 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 高频电子线路高频电子线路 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 集电极调幅电路设计集电极调幅电路设计 学学 院 院 电子与信息工程学院电子与信息工程学院 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 签字 教师职称 教师职称 讲讲 师师 起止时间 起止时间 2012 06 29 2012 07 08 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 论文 II 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电子与信息工程学院 教研室 通信教研室 学 号学生姓名专业班级电子 091 班 课程 设计 论 文 题目 集电极调幅电路设计 课程设计 论文 任务 设计内容 1 用 EWB 仿真 能够观察输入输出波形 2 针对所设计的电路进行分析 并计算输出功率 3 三极管工作在丙类状态 4 采用单调谐做为负载 5 采用三极管作为放大器 设计参数 输入信号频率 15000HZ 电压 500mV 左右 输入直流电源 电压 12V 采用单调谐做为负载 采用三极管作为放大器 设计要求 1 分析设计要求 明确性能指标 必须仔细分析课题要求 性能 指标及 应用环境等 广开思路 构思出各种总体方案 绘制结构框图 2 确定合理的总体方案 以电路的先进性 结构的繁简 成本的高低及制 作的难易等方面作综合比较 并考虑器件的来源 敲定可行方案 3 设计各单元电路 总体方案化整为零 分解成若干子系统或单元电路 逐个设计 4 组成系统 在一定幅面的图纸上合理布局 通常是按信号的流向 采用 左进右出的规律摆放各电路 并标出必要的说明 指导教师评语及成绩 平时成绩 20 答辩成绩 30 论文成绩 50 总成绩 指导教师签字 年 月 日 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 论文 III 摘要 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化 也就是说 通过用调 制信号来改变高频信号的幅度大小 使得调制信号的信息包含入高频信号之中 通过天 线把高频信号发射出去 然后就把调制信号也传播出去了 这时候在接收端可以把调制 信号解调出来 也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 调幅主要由非线性器件和选择性电路构成 非线性器件实现频率变换 产生边带和 谐波分量 选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分 如高次谐波等 常用 的非线性器件有晶体二极管 晶体管 场效应晶体管和电子管等 选择性电路大多用谐 振回路或带通滤波器 集电极调幅 就是用调幅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 关键词 集电极 调幅 增益 仿真 本科生课程设计 论文 0 目录 第第 1 1 章章 集电极调幅设计方案集电极调幅设计方案 1 1 1 调幅 1 1 2 集电极调幅 1 1 3 集电极调幅的要求及设计参数 1 第第 2 2 章章 集电极调幅的工作原理分析集电极调幅的工作原理分析 2 2 1 集电极调幅的工作原理 2 2 2 集电极电路脉冲的变化情况 3 2 3 集电极调幅波形图 4 2 4 集电极调幅的静态调制特性 5 第第 3 3 章章 集电极调幅仿真集电极调幅仿真 7 3 1 设计电路 7 3 2 载波信号 8 3 3 调制信号 8 3 4 输出波形 9 第第 4 4 章章 参数计算参数计算 10 4 1 调幅度的计算 10 4 2 功率的计算 10 4 3 输出带宽 10 第第 5 5 章章 设计总结设计总结 11 参考文献参考文献 1 附录附录 I I 器件清单器件清单 2 本科生课程设计 论文 0 第 1 章 集电极调幅设计方案 1 1 调幅 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化 也就是说 通过用调制 信号来改变高频信号的幅度大小 使得调制信号的信息包含入高频信号之中 通过天线 把高频信号发射出去 然后就把调制信号也传播出去了 这时候在接收端可以把调制信 号解调出来 也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 调幅主要由非 线性器件和选择性电路构成 非线性器件实现频率变换 产生边带和谐波分量 选择性 电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分 如高次谐波等 常用的非线性器件有晶 体二极管 晶体管 场效应晶体管和电子管等 选择性电路大多用谐振回路或带通滤波 器 低电平调幅 调制过程是在低电平级进行的 因而需要的调制功率较小 属于这种 类型的调制方法有 平方律调幅 斩波调幅 高电平调幅 调制过程在高点评级进行 通常是在丙类放大器中进行调制 属于这一类型的调制方法有 集电极调幅 基极调幅 1 2 集电极调幅 所谓的集电极调幅 就是用调幅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 集电极调幅的特点 1 因过压工作 高 与 m 无关 用于大功率调幅发射机 2 以调波的边频带功率有调制信号供给 因而要求提供较大的驱动功率的信 号源 3 m 较大时 调幅波非线性失真 1 3 集电极调幅的要求及设计参数 要求 1 用 EWB 仿真 能够观察输入输出波形 2 针对所设计的电路进行分析 并计算输出功率 3 三极管工作在丙类状态 本科生课程设计 论文 1 4 采用单调谐做为负载 5 采用三极管作为放大器 设计参数 输入信号频率 15000HZ 电压 500mV 左右 输入直流电源电压 12V 采用单调谐做为负载 采用三极管作为放大器 本科生课程设计 论文 2 第 2 章 集电极调幅的工作原理分析 2 1 集电极调幅的工作原理 集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压 通过集电极电压的变 化 使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化 从而实现调幅 实际上 它 是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器 属高电平调幅 调幅管处于丙类 工作状态 要完成无线电通信 首先必须产生高频率的载波电流 然后设法将电报 电 话等信号 加到 载波上去 将声音电流加在高频电流上 这个过程称为调制 一个载 波电流有三个参数可以改变 即振幅 频率和相位 本次设计要求采用调幅方式 它的 基本原理是 将要传送的调制信号 这里我们以话音信号为例 从低频率搬移到高频 使它能通过电离层反射进行传输 在远距离接收端我们用适当的解调装置再把原信号不 失真的恢复出来 就达到了传输话音低频信号的目的 即载波的频率和相角不变 载波 的振幅按照信号的变化规律而变化 高频振幅变化所形成的包络信号就是原信号的波形 通过载波传输声音信号 一是高频产生电磁波的要求 二则增添了许多频率段可供 人们选择使用 便于滤波 集电极调幅的基本原理电路如图 2 1 所示 图 2 1 集电极调幅原理电路 本科生课程设计 论文 3 2 2 集电极电路脉冲的变化情况 调制信号电压加在集电极电路中 与集电极直流电压串联 因此 集电极有 VoVcc 效电源电压为式中 为集电极固定电源电压 为调幅指数 由式可见 集电极的 VoVccMa 有效电源电压 V 随调制信号压变化而变化 由图 2 2 所示 图中 由于与不变 故为常数 又 RP 不变 因此动态特性曲线的斜率也不 VbbUb 变 若电源电压变化 则动态线随值的不同 沿平行移动 由图可以看出 在欠 VccUc 压区内 当由变至 临界 时 集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小 Vcc1Vcc2Vcc 因此分解出的的变化也很小 因而回路上的输出电压的变化也很小 这就是说 1Icm Uc 在欠压区内不能产生有效的调幅作用 2 3 集电极调幅波形图 在这种情况下 分解出的随集电极电压的变化而变化 集电极回路两端的1IcmVcc 高频电压也随而变化 输出高频电压的振幅 不变 随VccVcc1IcmRpRp1Icm 而变化 而是受控制的 回路两端输出的高频电压也随变化 因而实现VccVcc UoUo 了集电极调幅 其波形如图 2 3 所示 图 2 2 同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形 本科生课程设计 论文 4 2 4 集电极调幅的静态调制特性 当没有加入低频调制电压 即 0 时 逐步改变集电极直流电压的大小 UoUoVcc 同样可使电流脉冲发生变化 分解出的或也会发生变化 我们称集电极高频IcIco1Icm 电流随变化的关系线为静态调制特性曲线 根据分析结果可作出静态调制特性1IcmVcc 曲线如图 2 4 所示 图 2 3 集电极调幅波形图 图 2 4 集电极调幅的静态调制特性 本科生课程设计 论文 5 静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程 因为没有加入调制信号 输出电 压中没有边频存在 只有载波频率 不是调幅波 通常调制信号角频率要比载波角频 率低得多 因此对载波来说 调制信号的变化是很缓慢的 可以认为在载波电压交变o 的一周内 调制信号电压基本上不变 这样 静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过 程 我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小 由图 2 4 可知 为了减小非 线性失真 当加上调制信号电压时 保证整个调制过程都工作在过压状态 所以工作点 Q 应选在调制特性曲线直线段的中央 即 处 为临界工作状态时的集 Vccqcco V 电极直流电压 否则 工作点 Q 偏高或偏低 都会使已调波的包络产生失真 在本设计 中会得到证实 cco V 1 本科生课程设计 论文 6 第 3 章 集电极调幅仿真 3 1 设计电路 集电极调幅电路具有调制线性好 集电极效率高的优点 广泛用于输出功率较大的 发射机中 所需调制信号功率大是该调制电路的缺点振幅调制电路的功能是将输人的调 制信号和载波信号通过电变换成高频调幅信号输出 普通调幅波调辐电路的输出电压是 普通调幅信号是载波信号振幅按调制信号规律变化的一种振幅调制信号 简称调幅信号 图 3 1 整体电路图 本科生课程设计 论文 7 3 2 载波信号 由图可知 10kHz 0 5 V fo Vo 3 3 调制信号 1500Hz 0 5 v f V 图 3 2 载波信号 本科生课程设计 论文 8 3 4 输出波形 如图 3 3 所示 如图所示 4 7 mv maxV 2 1 mv minV 3 mv Vo 图 3 3 输出波形 本科生课程设计 论文 9 第 4 章 参数计算 4 1 调幅度的计算 43 0 6 1 27 4 a m 4 2 功率的计算 负载电阻 1 RL 直流输入 12 v Vo 载波输出功率 w 0 72 w Pot L R v2 2 1 Pot 边带功率 w 0 288 w P 4 1 2 MaOT P P 输出总功率 2 w 7 76 w t P P Pot t P 输入总功率 1 w 8 98 w av P t P 2 2 a M av P 集电极平均效率 w 0 92 av av t P P av 4 3 输出带宽 BW 2 BW 2000Hz f 0 minmax 2V VV ma 本科生课程设计 论文 10 第 5 章 设计总结 本次课程设计 通过老师的指导和广泛的查阅资料 已经完成了对集电极调幅电路 的设计 同时也完全实现了实验任务所要求的各项性能指标 是我对调幅电路的设计有 了新的思路 特别是对集电极调幅电路 在这次课程设计的过程中使我学会了绘图软件的使用 如 EWB 因为这几个软件有 它们很大的优势 在学习使用过程中我也深有体会 特别是 EWB 功能很强大 基本上 能满足我在设计中的任何要求 为我在画电路图时提供了很大的方便 还有设计时所采 用的公式 我可以利用 Microsoft Word 来对公式进行设计和编辑 这次课程设计可能有的地方做的不是那么十分准确 但我觉得这是一次很好的锻炼 机会 对自己以后的课程设计积累了经验 通过本次课程设计 使我了解了电子科技及 其应用之广 使我为更好的掌握这门学科大下了坚定的基础 对以后的学习都产生很大 的影响 使我懂得只有不断的努力学习才能适应当代日益竞争激烈的社会 本科生课程设计 论文 0 参考文献 1 李东生 信号与电子系统原理及 EDA 仿真 中国科学技术大学 2000 年 2 陈尔绍 电子控制电路实例 电子工业出版社 2004 年 3 李新平 实用电子仿真技术 北京 机械工业出版社 2