《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì)選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)

《《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì)選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì)選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)（34頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 題 目 《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) 學(xué)院(部) 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 通信二班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 2011.11.28 至 2011.12.9 共 2 周 指

2、導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 前言 課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的綜合性訓(xùn)練，該訓(xùn)練通過學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行某一課題的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試來完成。通過動(dòng)腦、動(dòng)手解決若干個(gè)實(shí)際問題，鞏固和運(yùn)用在高頻電子線路課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，基本掌握常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)技能，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研制電子產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。 本文設(shè)計(jì)了包括選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、三點(diǎn)式振蕩器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及AM高低電平、DBS、SSB調(diào)制解調(diào)在內(nèi)的振幅調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)。

3、 選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用非常廣泛，可以用作放大器的負(fù)載，具有阻抗變換、頻率選擇和濾波的功能；三點(diǎn)式振蕩器用于產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻振蕩波，在通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；振幅調(diào)制解調(diào)都屬于頻譜的線性搬移電路，是通信系統(tǒng)及其它電子線路的重要部件。 在設(shè)計(jì)過程中查閱了大量相關(guān)資料，對(duì)所要設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了初步系統(tǒng)的了解，并與同學(xué)進(jìn)行了充分的討論與交流，最終通過獨(dú)立思考，完成了對(duì)題目的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程及報(bào)告的完成中存在的不足，希望老師給予糾正。 應(yīng)用的主要軟件為Multisim11等。 目錄 摘要………………………………………………………

4、……………………………...4 一． 設(shè)計(jì)目的及任務(wù)要求：…………………………………………………………...4 1.1設(shè)計(jì)目的…………………………………………………………………….…4 1.2任務(wù)要求…………………………………………………………………….…4 1.3軟件簡介…………………………………………………………………….…4 二．選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)：…………………………………………………………………...5 2.1理論基礎(chǔ)……………………………………………………………………….5 2.1電路圖及仿真結(jié)果分析…………………………………………………….…6 三．三點(diǎn)式振蕩器設(shè)計(jì)：…

5、…………………………………………………………...10 3.1理論基礎(chǔ)………………………………………………………………………..12 3.2電路圖及仿真結(jié)果 …...…………………………………………… …………14 3.3結(jié)果分析………………………………………………………………………..18 四：AM調(diào)制與解調(diào)：…………………………………………………………………. 19 4.1理論基礎(chǔ)…………………………………………………………………………19 4.2電路圖及仿真結(jié)果………………………………………………………………21 4.3結(jié)果分析…………………………………………………

6、………………………25 4.4AM高電平解調(diào)電路理論基礎(chǔ)…………………………………………………..26 4.5AM高電平解調(diào)電路電路圖及仿真結(jié)果………………………………………..29 五：DSB調(diào)制與解調(diào)：…………………………………………………………………..27 5.1理論基礎(chǔ)………………………………………………………………………….27 5.2電路圖及仿真結(jié)果……………………………………………………………….28 七：心得體會(huì)：……………………………………………………………………………..33 高頻電子線路課程設(shè)計(jì) 摘要 本次課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成選頻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、

7、三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)這兩個(gè)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及調(diào)幅解調(diào)電路的綜合設(shè)計(jì)。 其中采用LC并聯(lián)諧振回路實(shí)現(xiàn)諧振頻率為1MHz；對(duì)三點(diǎn)式振蕩器的構(gòu)造原則和主要類型進(jìn)行簡明扼要地介紹，采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路完成一定振蕩頻率的振蕩器的設(shè)計(jì)；充分了解了調(diào)幅解調(diào)的原理并進(jìn)行詳細(xì)說明，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)幅度調(diào)制和解調(diào)電路。 一．設(shè)計(jì)目的及任務(wù)要求： 1.1 設(shè)計(jì)目的： 培養(yǎng)較為扎實(shí)的電子電路的理論知識(shí)及較強(qiáng)的實(shí)踐能力；加深對(duì)電路器件的選型及電路形式的選擇的了解；提高高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力及基本調(diào)試能力；強(qiáng)化使用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行電路的調(diào)試檢測能力。 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)要求： 內(nèi)容：1.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：(1) 設(shè)

8、計(jì)一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)(諧振頻率 ,通頻帶 )； (2) 設(shè)計(jì)一個(gè)三點(diǎn)式振蕩器（ ）。 2. 綜合設(shè)計(jì)：調(diào)幅解調(diào)電路的設(shè)計(jì) (1) 選擇合適的調(diào)制信號(hào)和載波的振幅，頻率。 (2) 分別利用高電平調(diào)制電路、低電平調(diào)制電路實(shí)現(xiàn)AM調(diào)幅；設(shè)計(jì)包絡(luò)檢波器進(jìn)行AM調(diào)幅的解調(diào)，并驗(yàn)證兩種失真的條件。 (3) 利用低電平調(diào)制電路分別實(shí)現(xiàn)DSB、SSB調(diào)制；利用同步檢波方法進(jìn)行解調(diào)。 要求：1.明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，合理選擇設(shè)計(jì)方案及參數(shù)計(jì)算； 2.利用Multisim2001進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；； 3.畫出相關(guān)的電路圖、波形圖、頻率特性圖。 1.3 軟件簡介：

9、 本次設(shè)計(jì)將主要使用Multisim11軟件進(jìn)行仿真。Multisim11包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，具有強(qiáng)大的仿真能力，能夠快速、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借Multisim，可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。 1、 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)： 選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì): 1.選頻網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)： 在無線通信過程中，通信信道數(shù)多，所占頻段范圍較寬, 工作頻率也較高。同一通信頻段內(nèi)，存在著許多被傳送的無線電信號(hào)及噪聲，而接收機(jī)則只選擇出所需要的信號(hào)進(jìn)行放大。因此，接收機(jī)中的放大器除了要有足夠的增益外, 還應(yīng)具有選擇不

10、同頻率的信號(hào)的能力，于是便產(chǎn)生了各種各樣的選頻放大器，但無論是哪一種類型的電路，它們主要由兩部分組成: 一部分是其核心器件—放大器件。另一部分是用作選擇信號(hào)的線性選頻網(wǎng)絡(luò)。 A）LC并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)： 1. LC并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成： LC并聯(lián)諧振電路如圖(a)所示。其中LC并聯(lián)諧振電路的損耗用電阻R來代表,主要是電感的電阻損耗。下面分析它的諧振頻率 ： 當(dāng)頻率低時(shí)容抗大，感抗小，并聯(lián)電路的特性由電感支路決定；當(dāng)頻率高時(shí)容抗小，感抗大，并聯(lián)電路的特性由電容支路決定。所以無論頻率低還是高，LC并聯(lián)電路均呈現(xiàn)低阻抗，其端電壓較低，只有處于低頻和高頻之間的某一個(gè)頻率，LC并聯(lián)電路呈現(xiàn)高的

11、阻抗，其端電壓會(huì)較高。 圖(a) 并聯(lián)諧振電路圖 2．諧振頻率： 3．諧振阻抗對(duì)于諧振頻率，LC并聯(lián)電路的阻抗為： 阻抗頻率特性及相頻特性圖： 圖9.2.5 并聯(lián)諧振電路及其諧振曲線 諧振時(shí)LC并聯(lián)電路的阻抗呈純阻性。 B）LC串聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)： 圖（b） 串聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò) 圖（c）串聯(lián)諧振電路的阻抗頻率特性曲線 無論頻率低還是高，LC串聯(lián)電路均呈現(xiàn)高阻抗，LC串聯(lián)電路兩端的電壓較高，只有處于低頻和高頻之間的某一個(gè)頻率，LC

12、串聯(lián)電路會(huì)呈現(xiàn)較低的阻抗，其兩端的電壓會(huì)較低， 諧振時(shí)的阻抗最?。? 諧振的角頻率為ω0： 串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)： 2.選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)： （1）設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)(諧振頻率 1MHz ,通頻帶39.5KHz)； （2）設(shè)計(jì)方案：高頻振蕩回路時(shí)高頻電路中應(yīng)用最為廣泛的無源網(wǎng)絡(luò)，也是構(gòu)成高頻放大器、振蕩器以及各種濾波器的主要部件，在電路中完成阻抗變換、信號(hào)選擇與 濾波，相頻轉(zhuǎn)換和移相等功能，并可直接作為負(fù)載使用。從電路的角度看，它總是有電感L和電容C以串聯(lián)和并聯(lián)的形式過程回路。

13、 采用并聯(lián)諧振回路：有電感與電容簡單并聯(lián)而成，當(dāng)頻率不是非常高時(shí)，并聯(lián)諧振回路的應(yīng)用最廣。所以本實(shí)驗(yàn)采用并聯(lián)諧振回路設(shè)計(jì)諧振頻率為1MHz的選頻回路，具體設(shè)計(jì)如下： 電路圖如圖1.2所示 ： 圖1.2 并聯(lián)諧振回路 （1）下圖為此時(shí)的波形圖： 可以看出輸出波形和輸入電流源的波形一致，由于P=1/2,輸出波形的電壓伏值為輸入電壓的1/2。 輸出的波形頻譜圖如下： 可以在大概1M赫茲，達(dá)到峰值，然后在兩側(cè)很快衰減為零，具有選頻特性，且選頻性良好。 諧振頻率：,設(shè)定為1M；

14、 兩個(gè)電容串聯(lián)，電容C1=C1=2nF,則C= 1nF，由已知參數(shù)得：電感L=1/(w^2*C) 25.33uH ; 將R折合到回路兩端，則電阻為4 ，由公式：，可以算出Q=4*1000/(2*3.14*25.33)=25.13 （2）當(dāng)增大R=1M時(shí)，Q值將增大1千倍，同時(shí)我們也可以看到輸出波形的幅值衰減了5千倍左右，可見諧振時(shí)的Q值的增大是以減小它的增益為代價(jià)的，圖如下 （3）當(dāng)改變電流源的頻率為f=100KHz時(shí)，從下圖可以看出它的幅值有了較大的衰減： b.回路的頻率響應(yīng)： 用multisim11仿真如下所示： 結(jié)果分析： 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖可看出，選頻網(wǎng)絡(luò)能選

15、出諧振頻率，對(duì)其它頻率具有幅值上衰減的作用，當(dāng)負(fù)載電阻變大時(shí)，選頻性變好，但是增益變小。 三點(diǎn)式振蕩器設(shè)計(jì): 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)三點(diǎn)式振蕩器（ ）。 A)理論基礎(chǔ)： （一） 反饋型振蕩器的基本工作原理： 1．自激振蕩的建立 振蕩器在電源開關(guān)閉合的瞬間，振蕩管的各極電流從零跳變到某一數(shù)值，這種電流的跳變?cè)诩姌OLC振蕩電路中激起振蕩，由于選頻網(wǎng)絡(luò)是由Q值很高的LC并聯(lián)諧振回路組成的，帶寬極窄，因而在回路兩端產(chǎn)生正弦波電Uo，該電壓通過互感耦合變壓器同相正反饋到晶體管的基極回路，這就是最初的激勵(lì)信號(hào)。這種起始振蕩信號(hào)開始十分微弱，經(jīng)不斷地對(duì)它進(jìn)行放大→選頻→反饋→再放大等多次

16、循環(huán)，一個(gè)與振蕩回路固有頻率相同的自激振蕩便由小到大地增長起來。 2．反饋型自激振蕩器的組成 ①包含兩個(gè)（或兩個(gè)以上）儲(chǔ)能元件的振蕩回路。在這兩個(gè)元件中，當(dāng)一個(gè)釋放能量時(shí)，另一個(gè)就接收能量。釋放與接收能量可以往返進(jìn)行，其頻率決定于元件的數(shù)值。 ②可以補(bǔ)充由振蕩回路電阻產(chǎn)生損耗的能量來源。在晶體管振蕩器中，這種能源就是直流電源VCC。 ③使能量在正確的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充到電路中的控制設(shè)備。這是由有源器件（晶體管、集成塊等）和正反饋電路完成的。 3．振蕩器的起振條件 反饋型正弦波振蕩器的起振條件是 振幅起振條件 相位起振條件 其中，A為振蕩電路工作點(diǎn)處的電壓放大倍數(shù)，F(xiàn)為振蕩電

17、路的反饋系數(shù)。 4．反饋型振蕩器的平衡條件 所謂平衡條件是指振蕩已經(jīng)建立，為了維持自激振蕩必須滿足的幅度與相位關(guān)系。振蕩器的平衡條件為 振幅平衡條件 相位平衡條件 式中，A表示平均電壓放大倍數(shù)。 5.振蕩器平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件 所謂平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件即指在外因作用下，平衡條件被破壞后，振蕩器能自動(dòng)恢復(fù)原來平衡狀態(tài)的能力。 振蕩平衡條件只能說明振蕩能在某一狀態(tài)平衡，但還不能說明這一平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。平衡狀態(tài)只是建立振蕩的必要條件，但還不是充分條件。已建立的振蕩能否維持，還必須看平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定。 穩(wěn)定條件也分為振幅穩(wěn)定與相位穩(wěn)定兩種。 （1）振幅平衡的穩(wěn)定條件 形成穩(wěn)定平

18、衡點(diǎn)的根本原因是在平衡點(diǎn)附近，放大倍數(shù)隨振幅的變化特性具有負(fù)的斜率，工作于非線性狀態(tài)的有源器件（晶體管、電子管等）正好具有這一性能，因而它們具有穩(wěn)定振幅的功能。 （2）相位平衡的穩(wěn)定條件 所謂相位平衡的穩(wěn)定條件，是指相位平衡條件遭到破壞時(shí)，線路本身能重新建立起相位平衡點(diǎn)的條件；若能建立，則仍能保持其穩(wěn)定的振蕩。 B)．振蕩器： 振蕩器是一種能自動(dòng)地將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路，本次課程設(shè)計(jì)主要研究的是LC三點(diǎn)式振蕩器，所用的最基本原理如下： 三點(diǎn)式振蕩器:： 三點(diǎn)式振蕩器是指LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而組成的一種振蕩器。根據(jù)具體元件選擇

19、與接法的不同又可以分為電容三點(diǎn)式振蕩器（考畢茲振蕩器）與電感三點(diǎn)式（哈特萊振蕩器）兩種，其主要特點(diǎn)如下： （1）電容三點(diǎn)式：反饋電壓中高次諧波分量很小，因而輸出波形好，接近正弦波。反饋系數(shù)因與回路電容有關(guān)，如果用該變回路的方法來調(diào)整振蕩頻率，必將改變反饋系數(shù)，從而影響起振。 線路特點(diǎn)： 圖3－1 電容三端振蕩電路 圖3－2（a）和（b）分別為電容反饋三端振蕩器的典型電路和交流等效電路。由圖3－2（b）可見，它的反饋電壓Uf是從電容C2上獲得的，晶體管的三個(gè)電極分別與回路電容的三個(gè)端點(diǎn)相連接。電路中集電極和基極均采取并聯(lián)饋電方式。Cb、Cc均為隔直電容。 （2）電感三點(diǎn)式：便于用改

20、變電容的方法來調(diào)整振蕩頻率，而不會(huì)影響反饋系數(shù)，但是反饋電壓中高次諧波分量比較多，輸出波形差。 線路特點(diǎn)： 圖3－2 電感反饋三端振蕩電路 圖3-1（a）及（b）分別為共發(fā)電感反饋三端振蕩器電路和交流等效電路。它的反饋電壓Uf是從電感L2上獲得，晶體管的三個(gè)電極分別與回路電感的三個(gè)端點(diǎn)相連接。 振蕩頻率：電路的振蕩頻率為 （3）串聯(lián)型改進(jìn)電容反饋互瑞振蕩器（克拉潑（Clapp）振蕩器）： 線路特點(diǎn)： 圖3－3 克拉潑振蕩電路 圖3－3（a）是克拉潑電路的實(shí)用電路，圖3－3（b）是其高頻等效電路。克拉潑振蕩電路的特點(diǎn)是在回路中增加了一個(gè)與L串聯(lián)的電容C3。各電容取

21、值必須滿足C3<

22、的設(shè)計(jì)依據(jù)及原理圖 : A)、三點(diǎn)式振蕩器構(gòu)成原則:（射同余異） 與發(fā)射極相連的電抗元件必須是是同性質(zhì)的（即同是電容或電感），不與射極相連的另一個(gè)電抗與它們的性質(zhì)相反（即若同性抗為電容，則異性抗為電感；或同性抗為電感，異性抗為電容），簡稱為“射同余異”。 B)、電路分析：在實(shí)驗(yàn)中為了減小晶體管極間的影響可采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路，即在振蕩回路電感支路中增加一個(gè)電容C3，其值比較小，要求C3<

23、路介入C3,晶體管最小負(fù)載會(huì)減小、放大器放大倍數(shù)減小、振蕩器輸入幅度減小，若C3過小，振蕩器會(huì)因不滿足起振條件而停止振蕩。因此，在添加C3的時(shí)候一定要選擇合適的值，不能為了減小極間電容的影響而使振蕩器不能振動(dòng)。 C）、我們知道LC振蕩器有基本放大器、選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分組成。為了維持震蕩，放大器的環(huán)路增益應(yīng)該等于1，即AF=1，因?yàn)樵谥C振頻率上振蕩器的反饋系數(shù)為C1/C2，所以維持振蕩所需的電壓增益應(yīng)該是：A=C2/C1 放大器的電壓增益可通過測量峰值輸出電壓Vop和輸入電壓Vip來確定，即：A=Vop/Vip 設(shè)計(jì)概述: 本次設(shè)計(jì)的電路主要由電容振蕩電路部分構(gòu)成。電容振蕩電路

24、部分振蕩器有基本放大器、選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分組成?；痉糯笃骱蜕錁O跟隨器都是由晶體三極管2N2222構(gòu)成，電路模型如下圖： 電容振蕩部分： 圖3.2.1-電容振蕩電路模塊 原理圖及Multisim10軟件仿真： 按照上述原理，總電路圖如下3.4所示： 圖3.4 電容反饋振蕩器總電路圖 用測量探針可測得電流值，調(diào)節(jié)R6，使電流符合要求,工作在合適的直流工作點(diǎn)上。 在上圖所示情況下，輸出圖形為： 輸出圖形的頻譜圖為： 只改變C3值，當(dāng)C3=3PF時(shí)，如下圖： C3=3000PF時(shí) 只改變C1，當(dāng)C1=30PF時(shí)： 當(dāng)C3=15PF，其它數(shù)據(jù)為原數(shù)據(jù)：

25、 可見為增幅振蕩。 仿真結(jié)果分析： 當(dāng)電容從C3減小至30pF變化時(shí)，觀察仿真結(jié)果可發(fā)現(xiàn)輸出波形振蕩頻率升高，但是波形仍然平滑，為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，無失真； 增大電容C3至3000pF后，觀察仿真結(jié)果可發(fā)現(xiàn)輸出波形振蕩頻率減小，但是波形仍然平滑，為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，同樣無失真。 當(dāng)改變C1時(shí)同樣也可以看到頻率發(fā)生改變。 這證明了電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器可以用改變電容的方法來調(diào)整振蕩頻率，而不會(huì)影響反饋系數(shù)，在很高振蕩頻率狀態(tài)下輸出波形也能保持很好。 但當(dāng)電容C3減少到一定值時(shí)，如圖中的15pf，輸出波形為增幅振蕩，如上圖所示。 同時(shí)從頻譜圖中可以看出輸出的波形具有多個(gè)頻率分量，不過諧振頻率

26、的幅值就大。要獲得好的單正弦波需要濾波。 二 、綜合設(shè)計(jì) ：調(diào)幅解調(diào)電路的設(shè)計(jì) 所謂調(diào)制，就是用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)的過程。解調(diào)則是調(diào)制的逆過程，是將載于高頻振蕩信號(hào)上的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來的過程。 調(diào)制原理：振幅調(diào)制是由調(diào)制信號(hào)去控制載波的振幅，使之按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，嚴(yán)格地說，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系，其他參數(shù)（頻率、相位）不變。這是使高頻振蕩的振幅再有消息的調(diào)制方法。調(diào)幅電路是把調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)同時(shí)加在一個(gè)非線性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。它保持著高頻載波的頻率特性，調(diào)幅波振幅的包絡(luò)變化規(guī)

27、律與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致。 當(dāng)輸入的調(diào)制信號(hào)有直流分量時(shí)，稱為AM調(diào)制；沒有直流分量時(shí)，稱為雙邊帶調(diào)制（DSB調(diào)制）。 1.AM調(diào)制: AM調(diào)幅指的是用需要傳送的信息（低頻調(diào)制信號(hào)）去控制高頻載波的振幅，使其隨調(diào)制信號(hào)線性變化。其原理如圖1所示， + * 常數(shù) uc 圖1 AM信號(hào)產(chǎn)生原理圖 若設(shè)載波為uC (t)=UC cosωCt，調(diào)制信號(hào)為單頻信號(hào)，即uΩ(t)=UΩcosΩt,， 普通調(diào)幅信號(hào)為：uAM(t) = Uc(1+m cos Ωt)cosωct 普通調(diào)幅波的波形和頻譜圖如圖2所示： 圖2 AM調(diào)幅波形與頻譜

28、由圖可知，頻率的中心分量就是載波分量，他與調(diào)制信號(hào)無關(guān)，不含消息，而兩邊分量則以載頻為中心對(duì)稱分布，兩個(gè)邊頻幅度相等并與調(diào)制信號(hào)幅度成正比，邊頻相對(duì)于載的位置取決于調(diào)制信號(hào)的頻率，這說明調(diào)制信號(hào)的幅度及頻率消息只包含于邊頻分量中。 高低電平調(diào)制： 被調(diào)放大器如果使用小功率小信號(hào)調(diào)諧放大器,稱為低電平調(diào)幅;反之,如果使用大功率大信號(hào)調(diào)諧放大器,稱為高電平調(diào)幅。 1、基極調(diào)幅電路 載波信號(hào)經(jīng)過高頻變壓器加到的基極上,低頻調(diào)制信號(hào)通過一個(gè)電感線圈L與高頻載波串聯(lián),由于晶體管的ic=f(ube)關(guān)系曲線的非線性作用,集電極電流ic含有各種諧波分量,通過集電極調(diào)諧回路把其中調(diào)幅波選取出來,基極調(diào)

29、幅電路的優(yōu)點(diǎn)是要求低頻調(diào)制信號(hào)功率小,因而低頻放大器比較簡單。其缺點(diǎn)是工作于欠壓狀態(tài),集電極效率較低,不能充分利用直流電源能 量。 2、集電極調(diào)幅電路 低頻調(diào)制信號(hào)從集電極引入,由于它工作于過壓狀態(tài)下,故效率較高但調(diào)制特性的非線性失真較嚴(yán)重,為了改善調(diào)制特性,可在電路中引入非線性補(bǔ)嘗措施,使輸入端激勵(lì)電壓隨集電極電源電壓而變化,例如當(dāng)集電極電源電壓降低時(shí),激勵(lì)電壓幅度隨之減小,不會(huì)進(jìn)入強(qiáng)壓狀態(tài);反之,當(dāng)集電極電源電壓提高時(shí),它又隨之增加,不會(huì)進(jìn)入欠壓區(qū),因此,調(diào)幅器始終工作在 弱過壓或臨界狀態(tài),既可以改善調(diào)制特性,又可以有較高的效率. 采用低電平調(diào)制設(shè)計(jì): (1)普通調(diào)制信號(hào)

30、為 : mv 載波為：mv (2).調(diào)幅電路如下圖所示： 圖4.1 AM低電平調(diào)制電路 調(diào)幅波形如下： 圖4.2 兩信號(hào)源的原始輸入數(shù)據(jù) 圖4.3 AM低電平調(diào)制波形圖 輸出的頻譜圖為： 圖4.4 AM低電平調(diào)制的輸出頻譜圖 當(dāng)增大調(diào)制電壓值為70mv時(shí)，，調(diào)制度變大，圖形如下： 圖4.5 AM低電平調(diào)制m增大時(shí)圖形 當(dāng)增加調(diào)制電壓至200mv時(shí)，處于過調(diào)制狀態(tài)，圖形如下：

31、 圖4.5 AM低電平調(diào)制m>1時(shí)圖形 過調(diào)制時(shí)的頻譜圖如下： 4.6 AM低電平過調(diào)制時(shí)頻譜圖形 高電平調(diào)制設(shè)計(jì)： (1)普通調(diào)幅信號(hào)為 : 載波信號(hào)為: 輸出信號(hào)頻率大概在1KHz左右，所以加一選頻網(wǎng)絡(luò)，中心頻率為1KHz，通頻帶為200， L1=C1時(shí)算出值為L1=C1=158，通頻帶為，Q值為 Q=5,同時(shí)，可算出需要并聯(lián)一個(gè)5 的電阻 (2).調(diào)幅電路如下圖所示： 圖4.7 AM高電平調(diào)制電路圖 調(diào)幅波形如下：

32、 圖4.8 AM高電平調(diào)制載波波形圖 圖4.9 AM高電平調(diào)制輸出波形圖 圖4.10 AM高電平調(diào)制輸出波形頻譜圖 圖4.11 AM高電平調(diào)制m為1時(shí)輸出波形圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出低電平和高電平調(diào)制都可以實(shí)現(xiàn)AM波調(diào)幅，AM已調(diào)波形隨著調(diào)制信號(hào)的波形變化，且當(dāng)調(diào)制度大時(shí)，圖形受調(diào)制電壓影響大，當(dāng)處于過調(diào)制時(shí)，輸出圖形失真。 對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，采用的低電平調(diào)制，它的輸入電壓要小

33、于26mv，它的輸出電壓也比較小。對(duì)于高電平調(diào)制，本實(shí)驗(yàn)中采用集電極調(diào)制方法，它的輸入電壓Ucc也不能太大，否則將不再工作在過壓狀態(tài)。 2.檢波電路設(shè)計(jì)： 從調(diào)幅波中取出調(diào)制信號(hào)的過程,稱為幅度檢波,常用的檢波電路有三種:小信號(hào)平方律檢波,大信號(hào)包絡(luò)全波和乘積檢波,對(duì)檢波器的要求有以下三點(diǎn): (1)檢波效率(電壓傳輸系數(shù)) 若檢波器輸入等幅高頻電壓峰值為Uc,檢波后的輸出電壓為Uo,則檢波效率K定義為:K=Uo/Uc。若檢波器輸入為包絡(luò)調(diào)幅波,則檢波效率寂靜義為輸出低頻電壓幅度UΩ與輸入高頻電壓包絡(luò)幅度 mUc之比: K=UΩ/mUc。式中:m是調(diào)幅系數(shù)。K越大說明同樣的輸入情況下可

34、以得到較大的低頻輸出信號(hào),即檢波效率高。 (2)檢波失真 它反映輸出低頻電壓波形和輸入已調(diào)波包括形狀的符合程度。 (3)輸入電阻Ri 由檢波器輸入端看進(jìn)去的等效電阻稱為輸入電阻Rio,通常檢波器接于中頻放大器的輸出端,Ri看作是它的負(fù)載。因此,Ri越大對(duì)中頻放大器的影響就會(huì)越小, 大信號(hào)峰值包絡(luò)檢波： 其特點(diǎn)是: (1)輸入電壓幅度一般500毫伏以上;(2)沒有偏置電壓E,由于輸出電壓的反作用,實(shí)際上工作點(diǎn)處于u<0的區(qū)段。因此,大信號(hào)檢波二極管,在載波一周期內(nèi),只有一段時(shí)間尋通,而另一段時(shí)間截止。大信號(hào)峰值二極管檢波器的主要參數(shù)計(jì)算如下:K=cosθ，式中:θ為半導(dǎo)通角,它取決

35、于rd/R值,兩者關(guān)系為rd/R=(tgθ-θ)/π (2)輸入阻抗Ri： Ri/R=(tgθ-θ)/(θ-sinθcosθ)，很小時(shí)，。 (3)檢波失真： 常有兩類失真:一類惰性失真,二是底邊切割失真。 對(duì)于惰性失真情況,產(chǎn)生該失真的原因是濾波時(shí)間常數(shù)RC選得過大,以致濾波電容的放電速率跟不上包絡(luò)變化速率所造成的,要防止對(duì)角切割失真現(xiàn)象,時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿足下式關(guān)系: 另一種切割失真是由于檢波器的低頻交流負(fù)載與直流負(fù)載電阻不同而引起的,通常檢波被輸出的低頻電壓經(jīng)耦合電路再送至低頻放大器中去由于C數(shù)值很大,它的兩端降有直流電壓為載波幅度的平均值Uco若

36、端上,以致在音頻包絡(luò)負(fù)半波時(shí),輸入電壓可能低于R兩端的直流電壓,于是二極管截止,輸出信號(hào)不再隨輸入信號(hào)包絡(luò)的下降而改變,產(chǎn)生底邊切割失真,要避免此失真,應(yīng)滿足下式：，式中:R為直流電阻,交流電阻。 參數(shù)計(jì)算：設(shè)定電容為1uF。 1.為避免惰性失真，由上面分析可算出R 8.5K 2. .為避免惰性失真，由上面分析可算出 3.調(diào)制解調(diào)電路如下圖所示： 圖4.12 AM高電平解調(diào)制電路圖 輸出波形為： 圖4.13 AM高電平解調(diào)輸出波形圖 可看出解調(diào)信號(hào)波形基本正確，沒有出現(xiàn)惰

37、性失真和底部切割失真。 當(dāng)增大R2時(shí)（此實(shí)驗(yàn)中取了20 ），出現(xiàn)惰性失真，波形如下： 圖4.14 AM高電平解調(diào)惰性失真輸出波形圖 當(dāng)調(diào)節(jié)R3和R4，使時(shí)，出現(xiàn)底部切削失真，波形如下： 圖4.15 AM高電平解調(diào)底部切削失真輸出波形圖 下圖為底部切削更加嚴(yán)重時(shí)的波形，此為并聯(lián)電阻更小時(shí)的情況（R3,R4都取了500 ）： 圖4.16 AM高電平解調(diào)底部切削失真輸出波形圖 結(jié)果分析： 對(duì)于AM波，可以用包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)，因?yàn)锳M波的包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)和波形一致，但是在設(shè)計(jì)檢波電路的時(shí)候要注意兩種失真，要選好參數(shù)。 雙邊帶調(diào)制： 設(shè)載波為uC(t)=Ucosωct

38、，單頻調(diào)制信號(hào)為uΩ(t)=UΩcosΩt (Ω〈〈ωc)，則雙邊帶調(diào)幅信號(hào)為: uDSB(t)=kuΩ(t)uc(t)=kUΩcosΩtcosωct =［cos (ωc+Ω)t+cos (ωc-Ω)t］， 其中k為比例系數(shù)。 可見雙邊帶調(diào)幅信號(hào)中僅包含兩個(gè)邊頻, 無載頻分量, 其頻帶寬度仍為調(diào)制信帶寬的兩倍。圖4.3顯示了單頻調(diào)制雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的有關(guān)波形與頻譜圖。 需要注意的是, 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)不僅其包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號(hào)波形的變化, 而且在調(diào)制信號(hào)波形過零點(diǎn)處的高頻相位有180的突變。可以看出, 在調(diào)制信號(hào)正半周, cosΩt為正值, 雙邊帶

39、調(diào)幅信號(hào)uDSB(t)與載波信號(hào)uc(t)同相；在調(diào)制信號(hào)負(fù)半周, cosΩt為負(fù)值, uDSB(t)與uc(t)反相。 所以, 在正負(fù)半周交界處, uDSB(t)有180相位突變。另外，雙邊帶調(diào)幅波和普通調(diào)幅波所占有的頻譜寬度是相同的，為2Fmax。 圖5.1 DSB調(diào)幅波形與頻譜 因?yàn)殡p邊帶信號(hào)不包含載波，所以發(fā)送的全部功率都載有信息，功率有效利用率高。 電路設(shè)計(jì)：載波頻率=1MHz ，載波幅值50mV 調(diào)制頻率=10kHz ，調(diào)制幅值 10mV 圖5.1 DSB調(diào)制電路圖 （5）電路經(jīng)頻譜分析儀和示波器的仿真如下

40、： 圖5.2 載波信號(hào)圖 圖5.3 調(diào)制信號(hào)圖 圖5.4 已調(diào)信號(hào)輸出圖 分析：由仿真圖可看出，形成調(diào)幅波以后，它的載波頻率維持不變，與未調(diào)之前一樣，其包絡(luò)波形與調(diào)制信號(hào)大體相同。 圖 5.5 已調(diào)電路信號(hào)頻譜圖 2、解調(diào)電路的設(shè)計(jì)： (１)解調(diào)原理 ＤＳＢ信號(hào)不同于調(diào)制信號(hào)，不能讓那個(gè)應(yīng)包絡(luò)檢波，必須用同步檢波。同步檢波的恢復(fù) 載波應(yīng)與調(diào)制器的載波

41、電壓完全同步。同步檢波又分為乘積型和疊加型。本設(shè)計(jì)采用同步檢波方式，。雙邊帶調(diào)幅波中不含載波分量，用相乘器進(jìn)行檢波時(shí)，需要在接收端產(chǎn)生一個(gè)載波。其原理如圖4.7所示， 低通濾波器 X us ur Uo 圖4.7 同步檢波器原理圖 設(shè)輸入為單頻調(diào)制的雙邊帶信號(hào) uDSB(t)= UscosΩtcosωct (Ω〈〈ωc) 并假設(shè)載波信號(hào)與原載波信號(hào)同頻不同相，即有相差φ，則 ur(t)= Urcos(ωct+φ)， 相乘器的輸出信號(hào) uo(t)=KmUsUrcosΩtcosωctcos(ωct+φ) =0.5KmUsUｒ cosΩt[c

42、osφ+ cos(2ωct+φ)]， 有用分量為 u1(t)=0.5KmUsULcosφcosΩt， 無用分量為 u1(t)=0.5KmUsUｒcosΩt cos(2ωct+φ) =0.5KmUsUｒcos[（2ωc－Ω）t+φ] + 0.5KmUsUｒcos[（2ωc+Ω）t+φ]， 由上式可知，相乘器輸出的無用分量的頻率為2ωcΩ，故濾波器對(duì)有用頻率分量的傳輸系數(shù)應(yīng)盡可能大，對(duì)無用頻率分量2ωcΩ的傳輸系數(shù)應(yīng)盡可能小。設(shè)濾波器對(duì)有用品頻率分量Ω的傳輸系數(shù)為Kf,則整個(gè)檢波器輸出的有用信號(hào)為 uo(t) =KFu1(t)=0.5KfKmU

43、sUｒcosφcosΩt， uo(t)與us(t)的幅度之比，即為檢波器傳輸系數(shù)Kd，且由以上公式可得 Kd＝0.5KfKmUｒcosφ ． 電路設(shè)計(jì): 電路圖如下圖： 圖5.6 同步檢波器（解調(diào)）電路圖 圖5.7解調(diào)輸出圖 圖5.8解調(diào)輸出圖頻譜 結(jié)果分析：DDSB的輸出信號(hào)沒在了載波信號(hào)，所以它的頻譜利用率高，但是DSB的解調(diào)只能用同步檢波法，因?yàn)樗陌j(luò)發(fā)生了變化。 設(shè)計(jì)體會(huì): 這次的設(shè)計(jì)是通過自己在圖書館和網(wǎng)上查閱資料所完成的，課程設(shè)計(jì)的任務(wù)需要綜合運(yùn)用“高頻電子線路”課程的知識(shí)，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定；設(shè)計(jì)選取電路和元器件；組裝

44、和調(diào)試電路，測試指標(biāo)及分析討論，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在這次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路。動(dòng)手能力得到很大的提高。從中發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練去使用所學(xué)到的數(shù)電知識(shí)。在以后學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)對(duì)使用電路的設(shè)計(jì)和選用能力。把過去熟悉的定型分析、定量計(jì)算逐步和工程估算、實(shí)驗(yàn)調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計(jì)的步驟和方法，了解科學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序和實(shí)施方法。這對(duì)今后從事技術(shù)工作無疑是個(gè)啟蒙訓(xùn)練。通過這種綜合訓(xùn)練，可以掌握高頻電子線路設(shè)計(jì)的基本方法，提高動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)和從事高頻電子線路實(shí)驗(yàn)實(shí)際工作打下基礎(chǔ)。 在設(shè)計(jì)的過程中我遇到很多困難

45、，例如multisim軟件的學(xué)習(xí)，資料的查找，編輯好的文檔沒有及時(shí)保存，以至于從頭再來，浪費(fèi)了很多時(shí)間。但吃一塹長一智，現(xiàn)在遇到這些問題，及時(shí)解決，以后再做這類事情就會(huì)多一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，就會(huì)少出一些類似問題。在兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)之后，我覺得不僅實(shí)際動(dòng)手能力有所提高，更重要的是懂得設(shè)計(jì)流程，從開始設(shè)計(jì)思路，到實(shí)現(xiàn)，到糾正完善，再到最后設(shè)計(jì)論文的撰寫，進(jìn)一步激發(fā)了我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，并能夠結(jié)合實(shí)際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)。 經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)前面的路有了更多的信心，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中，我學(xué)到了不少實(shí)用的東西，對(duì)于高頻電子電路有了更深層次的掌握，并且提高了獨(dú)立解決問題的能力

46、。雖然這次課程設(shè)計(jì)中我對(duì)電路進(jìn)行了仿真，并且認(rèn)真的對(duì)電路的每一部分進(jìn)行了修正，但最后出來的波形還是不很穩(wěn)定。本次課程設(shè)計(jì)沒有要求制作電路板并且對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，但我相信要是調(diào)試的話也一定回去的滿意的效果。 我們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)還要努力培養(yǎng)自己的動(dòng)手操作能力，對(duì)于通信工程的我們更是如此，通過這次課程設(shè)計(jì)我也看到了自己的差距，今后會(huì)努力提高自己的動(dòng)手操作能力，以求真正領(lǐng)會(huì)通信專業(yè)里邊的各種知識(shí)，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。 總而言之，通過這次課程設(shè)計(jì)，我們獲得了很多，但學(xué)海無涯，我們還得一如既往的努力踏實(shí)的學(xué)習(xí)，只有這樣才能成為合格的人才。 四．主要參考資料 1.《高頻電子電路》曾興雯編著，北京：高等教育出版社 2.《高頻電子電路》張肅文編著，北京：高等教育出版社 3.《電子通信系統(tǒng)（第四版）》[美]Wayne Tomasi， 北京：電子工業(yè)出版社 4. 《高頻電子線路學(xué)習(xí)與解題指導(dǎo)》陽昌漢編著，哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社 5. 《通信電子線路》高如云等編著， 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 6. 《Multisim10》原理圖仿真與PowerPCB5.0.1印制電路板設(shè)計(jì)，背景：電子工業(yè)出版社