高頻電子線路課程設(shè)計(jì)--小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題 目： 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系：培黎工程技術(shù)學(xué)院電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級： </p>

2、<p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　報(bào)告成績： </p><p&

3、gt;　　2013年12月20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)目的.....................................................2</p><p>　　二 設(shè)計(jì)思路............................................

4、.........2</p><p>　　三 設(shè)計(jì)過程.....................................................2</p><p>　　3.1 系統(tǒng)方案論證.............................................3</p><p>　　3.2 模塊電路設(shè)計(jì)............

5、.................................3</p><p>　　3.2.1 增益分配............................................3</p><p>　　3.2.2 本機(jī)振蕩電路和話音放大電路..........................3</p><p>　　3.2.3 調(diào)制電路...

6、.........................................4</p><p>　　3.2.4 功率放大級電路......................................5</p><p>　　3.2.5 整體電路設(shè)計(jì)........................................5</p><p>　　四

7、 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果...............................................6</p><p>　　4.1 晶體振蕩器的調(diào)試.........................................6</p><p>　　4.2 調(diào)制器的測試.............................................7</p

8、><p>　　4.3 整機(jī)聯(lián)調(diào)及其常見故障分析.................................8</p><p>　　五 主要元器件與設(shè)備.............................................8</p><p>　　六 課程設(shè)計(jì)體會與建議.....................................

9、......8</p><p>　　6.1 設(shè)計(jì)體會.................................................9</p><p>　　6.2 設(shè)計(jì)建議.................................................9</p><p>　　七 參考文獻(xiàn)...................

10、..................................9</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)利用到高頻電子線路中學(xué)習(xí)到的與實(shí)際生活實(shí)踐相緊密聯(lián)系的內(nèi)容：主要包括主振蕩器、緩沖級、倍頻器、高頻功率放大器、低頻功率放大器以及調(diào)制器等相關(guān)內(nèi)容。有利于復(fù)習(xí)鞏固課堂上所學(xué)理論知識，認(rèn)識課本所學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)

11、用功能，增強(qiáng)對該門課程的學(xué)習(xí)興趣，以便于以后往更深層次的學(xué)習(xí)，初步學(xué)習(xí)小型設(shè)計(jì)的基本步驟，擴(kuò)充自己的知識面。</p><p>　　本課設(shè)結(jié)合Multisim軟件來對小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法進(jìn)行研究。Multisim軟件能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證、和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。今天的Multisim軟件已不是單純的設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設(shè)計(jì)。使

12、用Multisim等計(jì)算機(jī)軟件對產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在機(jī)械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。</p><p>　　本課題的設(shè)計(jì)目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝對各級電路進(jìn)行詳細(xì)地探討，并利用Multisim軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)思路</b

13、></p><p>　　一條調(diào)幅發(fā)射機(jī)的組成框圖如下圖圖1所示，其工作原理是：第一本機(jī)振蕩產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的中頻信號，它的輸出送至調(diào)制器；話音放大電路放大來自話筒的信號，其輸出也送至調(diào)制器；調(diào)制器輸出是已調(diào)幅了的中頻信號，該信號經(jīng)中頻放大后與第二本振信號混頻；第二本振是一頻率可變的信號源，一般選第二本振頻率fo2是第一本振fo1與發(fā)射載頻foc之和，混頻器輸出經(jīng)帶通或低通濾波器濾波，是輸出載頻foc=fo2

14、-fo1;功放級將載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率。</p><p>　　圖1 調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)過程</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)方案論證</p><p>　　根據(jù)調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理和要求畫出組成框圖，如下圖2所示。圖中各組成部分作用如下:</p>

15、<p>　　本機(jī)振蕩：產(chǎn)生平率為4MHz的載波信號。</p><p>　　緩沖隔離級：將晶體振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對晶體振蕩級的影響；將功率激勵級與調(diào)制級隔離，減小功率激勵級對調(diào)制級的影響。</p><p>　　話音放大級：將話筒信號電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。</p><p>　　調(diào)制級：將話音信號調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波。</p>

16、;<p>　　功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。</p><p>　　末級功放：對前級送來的信號進(jìn)行功率放大，在負(fù)載上獲得滿足要求的發(fā)射功率。</p><p>　　圖2 擬定調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖</p><p>　　3.2 模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 增益分配</p><p>　　發(fā)射

17、機(jī)級需要有一定的功率才能將信號發(fā)射出去，而每一級的功率又不能太大，否則會引起電路工作不穩(wěn)定，容易自激。因此，應(yīng)根據(jù)發(fā)射機(jī)各組成部分的作用，合理地分配各級增益指標(biāo)。根據(jù)調(diào)制器的輸入特性確定本振信號和調(diào)制信號的振幅；由調(diào)制信號的輸出功率和發(fā)射機(jī)的輸出功率確定功率激勵和功放級的增益。</p><p>　　3.2.2 本機(jī)振蕩電路和話音放大電路</p><p>　　本機(jī)放大電路的輸出是發(fā)射機(jī)的載波

18、信號源，要求它的振蕩頻率應(yīng)十分穩(wěn)定。一般的LC振蕩電路，其日頻率穩(wěn)定度約為10-2~10-3，晶體振蕩電路的Q值可達(dá)數(shù)萬，其日頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-5~10-6.因此，本機(jī)振蕩電路采用晶體振蕩器。話音放大信號用來對話音信號進(jìn)行放大。</p><p>　　晶體振蕩器和話音放大電路的電路圖如圖3所示。其中，晶體，C1,C2,C3與T1構(gòu)成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路（克拉電路），振蕩頻率由晶振的等效電容和電感決定，電路中T

19、1構(gòu)成靜態(tài)工作點(diǎn)由R4、R5、R6決定。在設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先設(shè)定晶體管的集電極電流ICQ，一般取0.5mA~4mA，ICQ太大會引起輸出波形失真，產(chǎn)生高次諧波。設(shè)晶體管β=60，Icq=2mA，VEQ=（1∕2~1∕3）Vcc，則可算出R4=130k~200k，取中間值150k, 進(jìn)而算出 R5=100k、R3=3k。如圖所示。</p><p>　　圖3 晶體振蕩器和話音放大電路</p>&

20、lt;p>　　3.2.3 調(diào)制電路</p><p>　　根據(jù)題意及給定的主要元件，選定模擬乘法器MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路如圖4所示。</p><p>　　圖4 調(diào)幅電路圖</p><p>　　模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量(電壓或電流)相乘的電子器件。高頻電子線路的振幅解調(diào)，同步檢波，混頻，倍頻，鑒頻，鑒相等調(diào)制和解調(diào)的過程，均可視為兩個(gè)信號相乘或包含相乘的

21、過程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越。課設(shè)運(yùn)用Multisim軟件對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此MC1496需要自己搭建，其原理電路圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 MC1496</p><p>　　3.2.4 功率放大級電路</p><p>　　通過前面的電路以后，進(jìn)入功率放大級的是已調(diào)信號。但由于信號的功率太小，發(fā)射出去存在

22、很大衰減，影響信號的傳送，所以要進(jìn)行功率放大。功率放大電路如下圖6所示：</p><p>　　3.2.5 整體電路設(shè)計(jì)</p><p>　　將以上各級單元電路一次連接就構(gòu)成了小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)整體電路原理圖，如圖7所示：</p><p>　　圖6 功率放大級電路</p><p>　　圖7 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)整體電路</p><

23、;p>　　四 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果</p><p>　　4.1 晶體振蕩器的調(diào)試</p><p>　　調(diào)晶體振蕩器時(shí)，應(yīng)先斷開晶振，使振蕩器不振蕩，再用萬用表測三極管的各極電壓。VEQ應(yīng)滿足VEQ∕（R2+R3）≈Icq=2mA，若不滿足則可調(diào)整R1的值。將三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試正確以后，再接上晶振，測量振蕩器的振蕩頻率和輸出電壓幅度，如圖8所示:</p><p&g

24、t;　　圖8 晶體振蕩器的調(diào)試</p><p>　　4.2 調(diào)制器的測試</p><p>　　測調(diào)制器電路靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使本振信號V0=0.先測MC1496五角的電壓Vs，調(diào)整R5的值，是V5∕R5=I0；然后測量各點(diǎn)靜態(tài)工作電壓，其值應(yīng)與設(shè)計(jì)值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調(diào)制電壓vΩ=0，調(diào)節(jié)RP3使MC1496輸出信號為最小值，再使vΩ=100mV，這時(shí)測得的輸出波形應(yīng)

25、為載波被抑制的雙邊帶信號波形，在調(diào)節(jié)RP3使輸出波形為ma=50%的調(diào)幅波，如圖9所示：</p><p><b>　　圖9 測試器的調(diào)試</b></p><p>　　4.3 整機(jī)聯(lián)調(diào)及其常見故障分析</p><p>　　晶振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時(shí)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。產(chǎn)生的主要原因是緩沖級的輸入阻抗不夠大，使晶振級負(fù)載加重。這可通過

26、增大緩沖級的射極電阻RP1來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C4，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本級振蕩級、緩沖級、話語放大級以及調(diào)制級聯(lián)調(diào)時(shí)，往往會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是經(jīng)射級跟隨器輸出的本振電壓v0偏小或者是話音放大級輸出的調(diào)制電壓vΩ過大?？梢哉{(diào)節(jié)RP2使v0=100~150mV，并測量調(diào)制器輸出的波形。調(diào)整話音放大級增益，以滿足調(diào)幅度ma=50%的技術(shù)指標(biāo)要求。&l

27、t;/p><p>　　功率激勵級與功率放大級聯(lián)調(diào)時(shí)，往往會出現(xiàn)低頻調(diào)試、高頻自激、輸出功率小、波形失真大等現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是級間通過電源產(chǎn)生串?dāng)_或是甲類功放與丙類功放的阻抗不匹配，級間相互影響。這可在每一級單元電路的電源上加低、高頻去耦電路，以消除來自電源的串?dāng)_，也可以重新調(diào)整諧振回路，使回路諧振。</p><p>　　五 主要元器件與設(shè)備</p><p>　　根

28、據(jù)以上的原理，要求設(shè)計(jì)一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p>　　已知+Vcc=+10V、-VEE=-10V；話音放大級輸出電壓為5mV；負(fù)載電阻RL=75Ω。</p><p>　　主要元器件：主要元件有MC1496、3DG100、3DG130、4MHz晶振、NXO-10磁環(huán)；</p>

29、<p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo)：</b></p><p>　　工作頻率 f=10MHz，發(fā)射功率P0=100mW，調(diào)制度ma=50%，整波效率大于40%。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：</b></p><p>　　Multisim軟件：</p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生

30、器∕計(jì)數(shù)器EE164B 一臺</p><p>　　調(diào)制度測量儀器HP8901A或BD5 一臺</p><p>　　高頻信號發(fā)生器 一臺</p><p>　　超高頻毫伏表DA-36A 一臺</p><p>　　雙蹤示波器（COS5020

31、）或數(shù)字存儲示波器</p><p>　　數(shù)字萬用表 一臺</p><p>　　六 課程設(shè)計(jì)體會與建議</p><p><b>　　6.1 設(shè)計(jì)體會</b></p><p>　　一周的高頻電子線路課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的很快，眨眼就過去了，雖然只有一周的時(shí)間但是感覺卻是那么漫

32、長，當(dāng)我選定題目時(shí)我不知道從何下手，急得我不知如何是好，我想著主要原因是沒學(xué)好高頻電子線路這門課。但是車到山前必有路，我相信我雖然不能做到最好，但我能盡力做到更好。老師公布了題目之后我就去圖書館或上網(wǎng)查找相關(guān)資料,通過查閱有關(guān)資料尋找解決問題的出路。</p><p>　　仔細(xì)看了下設(shè)計(jì)要求，我就查找相關(guān)的資料，但是動手設(shè)計(jì)起來，并不是想象中的那樣簡單。我在網(wǎng)上找到相似的內(nèi)容，這無疑給我提供了很大的幫助。</

33、p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)過程中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，我學(xué)會了把書本在知識和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這就是理論結(jié)合實(shí)際，雖然這次設(shè)計(jì)電路時(shí)磕磕碰碰，但用到的知識反映了書中的核心內(nèi)容和重要知識點(diǎn)，我想這對我們以后的學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)過程中

34、我也基本會了multisim的基本功能和用法，在下階段的學(xué)習(xí)中我一定會更加努力。</p><p><b>　　6.2 設(shè)計(jì)建議</b></p><p>　　我認(rèn)為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)茉诤艽蟪潭壬襄憻捨覀兊膭邮趾蛣幽X的能力，所以建議老師可以適當(dāng)?shù)慕o我們布置一些相關(guān)性的課題讓我們?nèi)プ?。?dāng)然老師要給我們適當(dāng)?shù)闹v解和指導(dǎo)；我相信通過這樣的反復(fù)練習(xí)，我們的綜合能力將在很大程度上得到提

35、高，相應(yīng)的理論知識也將進(jìn)一步得到鞏固。</p><p><b>　　七 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 楊翠娥 主編 哈爾濱工程大學(xué)出版社</p><p>　　2、《高頻電路設(shè)計(jì)與制作》 何中庸 譯 科學(xué)出版社</p><p>　　3、《高頻電子線路》 第四版 張肅文 主編