高頻電子線路課程設計

1、<p>　　高頻電子線路課程設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、整體概念和系統(tǒng)框圖1</p><p>　　二、單元電路原理及電路圖1</p><p><b>　　1.振蕩電路1</b></p><p>　　2.基極調幅

2、電路4</p><p><b>　　3.解調電路6</b></p><p><b>　　三、總電路圖8</b></p><p>　　四、元器件清單10</p><p>　　五、問題及解決方法11</p><p><b>　　六、總結11</b>

3、;</p><p>　　七、 心得與體會11</p><p><b>　　參考文獻：11</b></p><p>　　摘要：本次課程設計，我組主要是進行AM波調制與解調電路的設計，借助multisim軟件仿真，由信號發(fā)生器產生一低頻調制信號，用電容反饋式三端振蕩器產生高頻信號作為載波，通過基極調幅電路將調制信號附加到高頻載波上，得到已調信號

4、發(fā)送出去，再由包絡檢波電路進行解調，得到低頻調制信號。</p><p>　　一、整體概念和系統(tǒng)框圖</p><p>　　調制信號 基極調幅 包絡檢波 低頻信號 </p><p><b>　　載波</b></p><p><b>　　圖1系

5、統(tǒng)框圖</b></p><p>　　調制就是指在信號發(fā)送端將所要傳送的信號“附加”在高頻振蕩上，再由天線發(fā)射出去。這里的高頻振蕩波就是攜帶信號的“運載工具”，所以也叫載波。</p><p>　　檢波是指在信號接收端經過解調，把載波所攜帶的信號取出來，得到原有的信息的過程。包絡檢波得到的信號與高頻調幅波包絡基本一致。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖1所示

6、。</p><p>　　二、單元電路原理及電路圖</p><p><b>　　1.振蕩電路</b></p><p>　　振蕩器是不需外信號激勵、自身將直流電能轉換為交流電能的裝置。反饋式振蕩器是在放大器電路中加入正反饋，當這個反饋足夠大時，放大器就產生振蕩，成為振蕩器。振蕩器起振條件要求AF>1，振蕩器平衡條件為AF=1，這說明在平衡狀態(tài)

7、時振蕩器閉環(huán)增益等于1。在起振時A>，當振幅增大到一定程度后，由于晶體管工作狀態(tài)由放大區(qū)進入飽和區(qū)，放大倍數A迅速下降，直至AF=1，開始產生諧振；假設由于某種因素使AF<1，則振幅將會自動衰減，使AF逐漸增大到1。</p><p>　　本設計采用的是電容反饋式三端振蕩器。因為集電極和基極電流可通過對諧波為低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，所以高效諧波的反饋減弱，輸出的諧波分量減小，波形更加接近于正弦波，且

8、頻率穩(wěn)定度高，適于高頻段工作，其電路圖如圖2.1.1所示.</p><p>　　圖2.1.1 電容反饋式三端振蕩電路</p><p><b>　　參數計算：</b></p><p>　　為了維持振蕩，放大器的環(huán)路增益應該等于1，即AF=1，因為在諧振頻率上振蕩器的反饋系數為，所以維持振蕩所需的電壓增益應該是</p><p&g

9、t;<b>　　諧振頻率為 </b></p><p><b>　　設置參數為、、，</b></p><p><b>　　經計算</b></p><p>　　為了滿足三極管的工作及起振條件，設置參數、、、、、。</p><p><b>　　仿真：</b>&l

10、t;/p><p>　　利用multisim軟件，根據電路原理圖連接電路進行仿真，可得到振蕩波形如圖2.1.2，振蕩頻譜圖如圖2.1.3所示。</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　由仿真數據可看出，振蕩器所產生振蕩波形的振幅約為4V，由頻譜圖可知振蕩波形諧波主要分布在1.277MHz附近，即振蕩頻率為1.277MHz。與理

11、論計算基本一致，說明振蕩器電路符合要求。</p><p>　　圖2.1.2 振蕩器輸出波形</p><p>　　圖2.1.3 振蕩頻譜</p><p><b>　　2.基極調幅電路</b></p><p>　　本次設計中，我組選用的是高電平調幅中的基極調幅電路?；鶚O調幅就是利用調制信號的電壓來改變高頻功率放大器的基極偏壓

12、，從而實現調幅。為了獲得有效的調幅，基極調幅電路必須總是工作于欠壓狀態(tài)。其原理電路如圖2.2.1所示。</p><p>　　圖2.2.1 基極調幅電路</p><p><b>　　參數計算：</b></p><p>　　為使三極管工作在欠壓區(qū)，可取，。</p><p>　　為使回路頻率為1.25MHz，由，可取C4=20

13、0pF，L取兩端電感的變壓器。</p><p>　　調幅系數，通過計算，可得</p><p><b>　　仿真：</b></p><p>　　利用multisim軟件，按照原理圖接好電路進行仿真，其中調制信號振幅為1V，頻率為100KHz，高頻載波振幅為4V，頻率為1.25MHz。</p><p>　　根據實際對電路進行

14、調整，取C4=250pF，變壓器兩端電感100時調幅波形最佳，調幅波形如圖2.2.2，其頻譜如圖2.2.3所示。</p><p>　　圖2.2.2 調幅波波形</p><p>　　圖2.2.3 調幅波頻譜</p><p>　　分析：由仿真數據可知，調幅波頻譜有3個峰值，中心頻率為1.25MHz，與輸入的載波頻率相等，兩邊頻率分別為1.152MHz和1.351MHz，

15、寬度為200KHz，與理論一致，所以此電路也能符合要求。</p><p><b>　　3.解調電路</b></p><p>　　本次設計選用的是包絡檢波電路，主要是利用二極管的單向導電特性和負載RC的充放電來實現檢波，其輸出波形與高頻調幅波包絡基本一致。原理圖如圖2.3.1。</p><p>　　工作原理：輸入調頻信號時，由于信號電壓Vi較大，

16、負載電容C5的調頻阻抗很小，因此高頻電壓大部分加到二極管D2上。在信號正半周，二極管導電，并對電容器充電，由于二極管導通時內阻很小，充電電流很大，使Vc很快就接近調頻電壓的最大值，這個電壓又反射地加到二極管D2的兩端。當調頻電壓由最大值下降到小于Vc時，二極管截止，電容器就會通過負載電阻R8放電。由于放電時間常數遠大于調頻電壓的周期，故放電很慢。電容器上的電壓下降不多時，調頻第二個正半周的電壓又超過二極管上的負壓，使二極管又導通。這樣不

17、斷地循環(huán)反復，就得到電壓Vc的波形與調幅波包絡基本一致。</p><p>　　圖2.3.1 包絡檢波電路</p><p><b>　　參數計算：</b></p><p>　　檢波器輸出是在一個直流電壓上疊加一個高頻交流信號，即：。為了有效地將檢波后的低頻信號耦合到下一級電路，要求，直流分量的大小近似為輸入載波的振幅，即</p>&

18、lt;p>　　⑴為了避免惰性失真，必須滿足，可取C5=100nF，</p><p>　　⑵為了不產生負峰切割失真，必須滿足，若取，可取</p><p>　　⑶為了不產生頻率失真，必須滿足，可取。</p><p><b>　　仿真：</b></p><p>　　在multisim軟件中，按照電路圖連接電路，輸入4V，

19、1.25MHz，1KHz的已調AM波，進行仿真，可得到解調波與調制信號波形對比圖如下圖2.3.2，解調后信號頻譜如圖2.3.3所示。</p><p><b>　　圖2.3.2</b></p><p><b>　　圖2.3.3</b></p><p><b>　　分析：</b></p>&

20、lt;p>　　由仿真數據，對比解調前后波形，可以看出，檢波后得到的信號與調幅波包絡基本一致，由其頻譜可看出，解調后波形中心頻率在1.05KHz，與實際1KHz基本一致，所以該檢波電路符合要求。</p><p>　　三、總電路圖（如圖3）</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　仿真：</b&g

21、t;</p><p>　　按總電路圖連好電路，其中函數發(fā)生器中產生的低頻信號振幅為1V，頻率為50KHz，進行仿真并根據實際情況對電路做出調整，將原振蕩電路中的電感改成單邊電感分別為10的1：1變壓器，并將調幅電路中的變壓器的電感改成10。最終可得到如下波形：</p><p>　　1.總電路中高頻振蕩波形及其頻譜如圖3.1，3.2所示。</p><p>　　圖3.1

22、 總電路振蕩波形</p><p>　　圖3.2 總電路中振蕩頻譜</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　由圖可知，振蕩波形沒有失真，分析頻譜圖可知其振蕩頻率為1.277MHz。所以符合要求。</p><p>　　2.總電路中輸出的調幅波與檢波輸出波形對比如圖3.2.1，調幅波頻譜如圖3.2.2，

23、檢波輸出頻譜如圖3.2.3。</p><p>　　圖3.2.1 總電路中調幅波與檢波輸出波形對比</p><p>　　圖3.2.2 總電路中調幅波頻譜</p><p>　　圖3.2.3 總電路中檢波頻譜</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　分析調幅波頻譜圖，可見該頻譜中

24、心頻率為1.277MHz，并且寬為100KHz=2，所以調幅電路符合要求。</p><p>　　對比檢波前后對比，可知檢波輸出波形與調幅波包絡基本一致，分析檢波輸出頻譜，可知檢波輸出波形頻率為50KHz，與信號發(fā)生器產生的信號頻率一致，所以檢波電路能正常工作，基本符合要求。</p><p><b>　　四、元器件清單</b></p><p>　

25、　三極管：2N2222A兩支、2N2218A一支；</p><p>　　二極管：1N6096兩支；</p><p>　　電源：12V電源一個；</p><p>　　變壓器：單邊電感分別為10的1：1變壓器兩個；</p><p>　　電容、電感、電阻若干。</p><p><b>　　五、問題及解決方法<

26、/b></p><p>　　直接將單元電路連接成總電路時，有時候某些模塊波形會產生較大的失真，這是為什么，如何解決？</p><p>　　答：將單元電路直接連接成總電路時，因為輸入輸出負載發(fā)生了變化，所以各部分相互影響，因而會使波形出現不同程度的失真。在容易發(fā)生級聯影響的模塊之間采用變壓器耦合方式，就能夠解決此類問題。</p><p>　　用理論計算得出的元件

27、參數連接電路，有時候波形也會出現失真，如何解決？</p><p>　　答：理論計算結果是理想的，實際操作中往往不能達到這種狀態(tài)，所以就會產生波形的失真。通過分析波形失真原因，然后對電路中某些元件參數進行相應的調整就可以解決此類問題。</p><p>　　電容反饋式三端振蕩電路有什么優(yōu)點？</p><p>　　答：電容反饋式三端振蕩電路中集電極和基極電流可通過對諧波為

28、低阻抗的電容支路回到發(fā)射極，所以高效諧波的反饋減弱，輸出的諧波分量減小。具有波形更加接近于正弦波，且頻率穩(wěn)定度高，適于高頻段工作等優(yōu)點。</p><p><b>　　六、總結</b></p><p>　　電容反饋式三端振蕩器優(yōu)點是輸出波形好，適用于較高的頻率，缺點是通過調節(jié)電容來改變振蕩頻率時，反饋系數也將改變。</p><p>　　改進方法：

29、在L兩端 并上一個可變電容，則在調整頻率時，基本不會影響反饋系統(tǒng)。</p><p>　　基極調幅電路和包絡檢波電路使用的器材簡單，電路也簡單易懂，實現也較易。</p><p>　　總體來說，該電路使用的器材簡單，實現起來較易，優(yōu)點很明顯；不過也有需要改進的地方，如在檢波后再加上濾波電路和低頻放大電路，可使輸出低頻信號波形更好。</p><p><b>　　

30、心得與體會</b></p><p>　　本次的課程設計難度可以說是很高的。從構思到選擇電路到選擇元件再到最后仿真過程中，我們遇到了種種困難。不過，經過我們團隊的合作，最終總算基本解決了這些困難。但是，由于種種因素，我們的電路并沒有做到盡善盡美，還有許多的不足，以后還需要更加努力。</p><p>　　這次課程設計，加深了我對高頻電子線路的理解，使我學到了知識，積累了經驗；更使我

31、明白了團隊合作的重要性，真是受益匪淺。通過這次設計，我還認識到我們要學的知識還很多很多，我一定要更加努力地學好每一門課程。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　《高頻電子線路》（第五版），張肅文，高等教育出版社</p><p>　　《高頻電子技術》，張建國，北京理工大學出版社</p><p&g

32、t;　　《模擬電子技術基礎》（第四版），童詩白，華成英，高等教育出版社</p><p>　　《Multisim&Labview虛擬儀器設計技術》，周潤景，郝曉霞，北京航天航空出版社</p><p>　　《Multisim 10 計算機仿真在電子電路實際中的應用》，聶典，丁偉，電子工業(yè)出版社</p><p>　　《電子電路設計與實踐》，姚福安，山東科學技術出版