高频电子线路课程设计-调幅发射机与接收机整机设计

提供全套毕业论文，各专业都有高频电子线路课程设计报告课题：调幅发射机与接收机整机设计学院：信息科学技术学院专业：通信工程姓名：组员：5二零一四年十一月高频电子线路设计报告摘要本次课程设计，我们利用高频载波的克拉泼震荡电路产生正弦波， 利用共集电极调幅电路进行调幅，产生 AM 调幅波。然后将调幅波通过包络检波器进行包络检波，由于波形失真较严重，我们在后面添加了 LC式集中选择性滤波器。借助Multisum12.0仿真软件进行仿真。得到了较理想的波形。【关键词】 Multisum AM波调制解调多级 RC滤波器一．设计目的熟悉使用仿真软件Multisum12.0，掌握仿真操作；加深对通信电子线路设计的认识；加深对振荡器，调幅电路，解调的理解；了解电路的工作原理以及参数变化所带来的影响；.设计的实现1．系统概述调幅波的设计可以分成两个主要的模块，高频载波信号采用了克拉泼震荡电路来产生；调幅电路由集电极调幅电路来产生。克拉泼电路是西勒电路的进一步改进，提高了频率的稳定度，减少了外界的不稳定的因素，但是也存在少许误差。集电极调制，调制信号控制集电极电源电压，以实现调幅。优点，集电极效率高，晶体管获得充分的利用，缺点是，已调波的边频带功率 由调制信号供给，因而需要大功率的调制信号源。电路实现模块：如图调制信号 集电极调制 调幅波1高频电子线路设计报告正弦波振荡器图1三、单元电路设计、原理以及仿真分析1、振荡电路原理分析：振荡电路一般分为两种工作原理，其一为反馈式振荡器，其二是负阻式振荡器，本实验中采用的是反馈式。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。它由放大器和反馈网络两大部分组成。放大器通常以某种选频网络（如振荡回路）作负载,是一种调谐放大器；反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。其通过噪声产生起振，从而形成一个起振、非线性放大、反馈，再放大、最终趋于稳定的过程。在该过程中需要满足三个条件，即起振条件，平衡条件以及稳定条件。起振条件要求ＡＦ>1,且相位相反（AF2n）。为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡。平衡条件要求ＡＦ＝１，且相位相反（ A F 2n ）。稳定条件要求A|VomVoQ0且z。0A|VomVoQVomw0振幅稳定条件Vom要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。z相位稳定条件0w同理，要使相位稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止相位变化的能力。其中振荡器起振条件要求 ＡＦ>1，振荡器平衡条件为ＡＦ＝１，它说明在平衡状态时其闭环增益等于 1。在起振时A>1/F，当振幅达到一定程度后，由于晶体管工作状态由放大区进入饱和区，放大倍数 A迅速下降，直至 AF=1，此时开始产生谐振。假设由于某种因素使 AF<1，此时振幅就会自动衰减，使A与1/F2高频电子线路设计报告逐渐相等。原理电路图：图2实际电路图：图3上图为改进型克拉波电路，电路中 C1>>C3，C2>>C3，Cb为基极耦合电容，C3为可变电容，他的作用是把 L与C1、C2分隔开，使反馈系数仅仅取决于 C1与C2的比值。而振荡频率则基本上由 C3和L决定。这样C3就减弱了晶体管和3高频电子线路设计报告震荡回路之间的耦合，从而提高了频率的稳定度。另一方面，不稳定电容（如分布电容）与C1、C2并联，基本上不会影响振荡频率。 C3越小，则频率的稳定性越好，但起振也越困难。所以 C3不能无限制的减小。回路的总电容：电路的振荡频率：选频回路由C1,C2,C3,和L构成。参数设置Cb=300PF，Rb1=10KΩ，Rb2=15KΩ，Re=15KΩ，Rc=15KΩ，Ce=1nF，Cc=100PF，C1=100PF，C2=400PF，C3=100PF,L=30uH，Vcc=10V；理想波形：图44高频电子线路设计报告仿真波形：图5频谱图：图6仿真分析：理论计算所得的 f0=5MHZ幅值为2V实际振荡产生的 f=4.505MHZ左右，幅值约等于2V，结果有一定误差，但与理论5高频电子线路设计报告波形接近。集电极调幅模块；用集电极调幅电路实现的调幅波电路电路原理分析：集电极调幅就是用调制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。低频调制信号Vcost与直流电源VCC相串联，放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形而变化。于是得到调幅波输出。在过压状态下，集电极电流的基波分量Icm1随集电极电源电压成正比变化，因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形变化而变化，于是得到调幅波。在集电极调幅中，需要低频调制信号提供边频功率，所以需要较大的低频信号，且调制效率较高。在设计调幅电路的过程中需要注意的有如下几点：1）工作于(甲乙类)过压状态。2）注意VBB1与VCC1的取值，VBB1较小，VCC1较大。3）Vbe=VBB1+Vc由于集电极调幅效率较高，其中Vc比较小。4）Vce=VCC1+V由于集电极调幅需要较大功率的V。5）调制系数ma不能太大，不然容易产生过调制。图76高频电子线路设计报告实际电路：图8仿真波形图10频谱图7高频电子线路设计报告图113．包络检波器电路如图所示：图12原理分析因UAM经由非线性器件后输出电流中含有能线性反映输入信号包络变化规律的音频信号分量（即反映调制信号变化规律）。所以包络检波仅适用于标准调制波的解调。1.1串联型二极管峰值包络检波器①电路与原理8高频电子线路设计报告电路由二极管D和RLC低通滤波器相串接构成。输入US时,通过D的电流i在RLC电路产生平均电压UAV,该电压又反作用于D上（称平均电压负反馈效应），影响通过二极管的电流。若Us=Vcm(1+MacosΩt)cosωCt则UAV=ηdVcm+ηdMaVcmcosΩt=VAV+Uav图13其中Uav∝UΩ所以实现了线性检波。电容两端存在锯齿脉冲电压U0称未滤净的残余高频电压，UAV输出平均电压反映了包络变化规律。②检波指标检波效率ηd=UAV/Vm（t）=cosφ≈1输入电阻从能量观点来看：2/2Ri2/RLimPL=VAVP=VPi≈PL, Vm≈VAV∴Ri=RL/2非线性失真惰性失真o当输入为调幅波时，过分增大RL和C值，致使二极管截止期间 C通过RL的放电速度过慢，在某 t1时刻跟不上输入调幅波包络的下9高频电子线路设计报告降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。图14o为避免产生惰性失真， 必须在任何一个高频周期内 ,使C通过RL的放电速度大于或等于包络的下降速度。单音调制时不产生惰性失真的条件 ，为兼顾检波性能，工程上取o结论：Ma和Ω越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的 RLC值也须越小。在多音调制时，作为工程估算， Ma和Ω均应取最大值(即 )负峰切割失真原因：检波器与下级电路连接时，一般采用阻容耦合电路。Cc为隔直电容，对Ω呈交流短路，Cc两.端电压为VAV。Ri2为下级电路输入电阻，VAV在RL、Ri2分压后在RL两端得VA电压反作用到二极管10高频电子线路设计报告两端，若VA>Vsmmin，D截止，使输出调制信号电压在其负峰值附近将被削平，出现负峰切割失真。现象图15o克服失真条件：为了克服负峰切割失真，要求 VA≤Vsmmin可得到克服失真的条件(RΩ为交流负载)可见，交直流负载电阻越接近， 不产生负峰切割失真所允许的Ma值越接近于1。Ma一定时，交直流负载电阻值的差别受到不产生负峰切割失真的限制。克服办法：若Ri2很大，可将RL分为RL1+RL2取 ， 图17RΩ=RL1+RL2∥Ri2≈RL1+RL2=RL11高频电子线路设计报告若Ri2很小，则在RL与Ri2之间接一射随器（高输入阻抗低输出阻抗）起到阻抗匹配的作用。仿真波形图18频谱图图194、LC滤波器电路由于级间电路的相互影响，波形失真较严重，在上次的基础上，我们添加了LC式集中选择性滤波器，框图如下。12高频电子线路设计报告图205、总电路原理图13高频电子线路设计报告图21三、问题讨论：14高频电子线路设计报告1、集电极调幅电路为什么要工作在过压状态？答：集电极调幅就是用调制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。低频调制信号与直流电源 Vcc相串联，因此放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。在过压状态下，集电极电流的基波分量 Icm1随集电极电源电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形变化而变化， 于是得到调幅波输出。集电极调幅电路必须总是工作在过压状态。2、为什么采用电容三端式振荡电路？答：电感反馈震荡电路容易起振，改变回路电容来调整频率时，基本上不影响电路的反馈系数，但其振荡波形不够好。而电容三端振荡器的优点是输出波形较好，更接近于正弦波。调节电容三端振荡电路的C1或者C2来改变振荡频率时，反馈系数也会改变。而克拉波振荡电路实质是电容三端振荡电路的改进型，在L两端并上一个可变电容器，并令C1与C2为固定电容，则在调整频率时，基本不会影响反馈系数。3、产生惰性失真的原因以及如何避免失真？答：当输入为调幅波时，过分增大RL和C值，致使二极管截止期间 C通过RL的放电速度过慢，在某 t1时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内 ,使C通过RL的放电速度大于或等于包络的下降速度。四、心得体会15高频电子线路设计报告在实际的电路仿真过程中，我们遇到了许多的问题，理论知识不足，所以我们需要大量的查阅资料，这给我们工作带来了挑战。我先做的是电容三端式震荡电路，但遇到了许多的问题，经过不断的调整参数和修改电路，终于得到了较理想的结果。在接下来的部分里，我们也遇到了许多的问题。虽然每个模块都能独立工作并出结果，但当将它们进行组合时又变的很糟糕，所以还要进行修正。本次设计让我感受到了从无到有，从迷糊到清楚的一个变化过程。其中的成长和对理论知识的熟练掌握程度有着十分大的提高。我感到了自己理论知识方面的不足，所以在接下来的学习里，要学好基础知识，提高自己的动手能力，还有分析问题解决问题的能力。总之，这次的课程设计我学会了很多。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机