通信电子线路课程设计(王琨).doc

湖南工程学院课程设计报告课 程 设 计 报 告课程名称 通信电子线路 课题名称 小信号谐振放大器 专 业 通信工程 班 级 0981 学 号 200813120108 姓 名 王琨 指导教师 张鏊烽 2012 年 3 月 5 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 通信电子线路 课 题 小信号谐振放大器 专业班级 通信0981 学生姓名 王琨 学 号 200813120108 指导老师 张鏖烽 罗敬 审 批 任务书下达日期 2012 年 2 月 27 日任 务 完成日期 2012 年3 月 5 日一、课程设计内容1.课程设计目的：通过课程设计，使学生加强对通信电子电路的理解，学会查寻资料方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与仿真分析，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。2.课题题目1) 小信号谐振放大器2) 晶体二极管检波器3) 晶体三极管混频器4) 变容二极管调频器与相位鉴频器二、课程设计要求：要求：掌握LC振荡器和晶体振荡器、晶体二极管检波器、晶体三极管混频器与变容二极管调频器与相位鉴频器的基本原理和电路设计方法；掌握应用OrCAD/Pspice软件对电路进行仿真、分析。培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。通过实际电路方案的分析比较，设计计算元件选取OrCAD仿真分析等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和仿真方法。了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。培养严谨的工作作风和科学态度。三、课程设计进度安排 序号设 计 内 容所 用 时 间1根据课题的技术指标，确定整体方案，并进行参数设计计算2天2根据实验条件进行全部或部分电路的绘制与仿真分析，并完成基本功能3天3总结编写课程设计报告2天合 计1周四、课程设计说明书与图纸要求课程设计说明书包括内容：1.设计任务及主要技术指标和要求。2.选定方案的论证及整机电路的工作原理。3.单元电路的设计计算，元器件选择，电路图。4.整机电路仿真结果（包括偏置点分析、DC扫描、瞬态分析和AC扫描）。5.列出元件器件明细表。6.对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见；目 录一、课程设计目的和要求1二、设计方案和基本原理1三、设计电路1四、电路仿真1五、元器件明细表1六、总结1小信号谐振放大器一、课程设计目的和要求目的： 通过课程设计，使学生加强对通信电子电路的理解，学会查寻资料方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与仿真分析，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。主要技术指标：课题1：放大倍数、中心频率以及频率稳定性课题2：检波效率、输入电阻、非线性失真和滤波特性课题3：混频增益、1dB压缩电平和滤波特性课题4：调制特性、最大频偏、调制灵敏度要求： 掌握LC振荡器和晶体振荡器、晶体二极管检波器、晶体三极管混频器与变容二极管调频器与相位鉴频器的基本原理和电路设计方法；掌握应用OrCAD/Pspice软件对电路进行仿真、分析。培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。通过实际电路方案的分析比较，设计计算元件选取OrCAD仿真分析等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和仿真方法。了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。培养严谨的工作作风和科学态度。二、设计方案和基本原理 设计方案：高频小信号调谐放大器简述： 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器 ，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍数要大。（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2f0.7，品质因数Q=fo/2f0.7. （3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。图2-反馈导纳对放大器谐振曲线的影响（4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。 根据上面各个具体环节的考虑设计出下面总体的电路：图3-接受天线端及高频小信号放大器基本原理：小信号谐振放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大， 以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内 的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划 分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器 通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大 器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或 其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能 量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。 在 “低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同， 将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o， 适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o；丙 类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放 大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于 低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调 谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工 作于开关状态的了类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的 还高，理论上可达100，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的 器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进， 使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是 戊类放大器。 我们已经知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必 须采用低频功率放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能 量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特 点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大， 决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带 宽度却很宽。例如，自20至 20000 Hz，高低频率之比达 1000倍。因此它们都 是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百 kHz一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台 （5351605 kHz的频段范围）的频带宽度为 10 kHz，如中心频率取为 1000 kHz， 则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此， 高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这 两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或 乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情 况可工作于乙类）。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 高频功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输 线作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。 综上所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率 大，效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络 和工作状态也不同。 高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波 抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应 根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路，防止干 扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。 功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接 的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率， 它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的 放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号 的频率覆盖系数大，不能采用谐振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽 电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐 振回路作负载，故通常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集 电极电流中的谐波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功 率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。 高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态，不能用线性等效电路分析， 工程上普遍采用解析近似分析方法折线法来分析其工作原理和工作状态。 这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态方便，但计算准确度较低。 以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率放大器：用于提供足够强的以 载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信号或实现倍频的功能，通常工作 于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用于对某些载波信号频率变化范围大得 短波，超短波电台的中间各级放大级，以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。三、设计电路 设计电路四、电路仿真 偏置点分析 AC扫描五、元器件明细表 原件清单 电阻 200k 1 电阻 60k 1 电阻 2k 1 电阻 1k 1 电容 10nF 1 电容 1uF 1 电容 33Nf 1 瓷片电容 48pf 1 电感线圈 1六、总结在此次设计时我们也遇到了不少的困难和问题，但在同伴们的共同努力下，辛苦的去专研去学习，最终都克服了这些困难，使问题得到了解决。其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须自己查找相关资料，利用图书馆和网络，这是一个比较辛苦和漫长的过程，你必须从无数的信息中分离出对你有用的，然后加以整理，最后才学习到变为自己的并用到设计中的问题去。也正是在这个查找与整理的过程中，使我们初步学会了如何去找到于自己有用的资源。因为在信息高度发达的现代社会，一个人要想获得成功，除了自己的努力外，还必须学会利用更多其他人的知识，这样我们才