通信電子線路課程設(shè)計--調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機電路設(shè)計

1、通信電子線路課程設(shè)計一調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機電路設(shè)計JL州理工犬醪的1極計報音摘要隨著人類的文明不斷進步，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，人們之間的交流越來越多，相互交換 的信息也日益劇增，要傳送的信息類型也是越來越多樣化?？萍嫉倪M步也使得通信的技術(shù)得 到了發(fā)展，特別是無線電波的使用，使我們的通信更加實時、高效。科技的快速發(fā)展，將使 人們的通信更方便快捷。隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，無線電發(fā)射機在生活中得 到廣泛應(yīng)用，最普遍的有電臺、對講機等。人們通過無線電發(fā)射機可以把需要傳播出的信息 發(fā)射出去，接收者可以通過特制的接收機接受信息，最普通的模式是：廣播電臺通過無線電 發(fā)射機發(fā)射出廣播，收聽者通過收音機即

2、可接收到電臺廣播。調(diào)頻發(fā)射機目前處于快速發(fā)展 之中，在很多領(lǐng)域都有了很廣泛的應(yīng)用。它可以用于演講、教學(xué)、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng) 域。關(guān)鍵字：高頻電了線路，Multisim仿真，調(diào)頻發(fā)射。IJL州理工犬摩濮稅極計報音目錄一、前言1二、設(shè)計指標22.1題目22. 2設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標和要求22. 3內(nèi)容和要求22. 4主要技術(shù)指標2三、系統(tǒng)總述33. 1調(diào)頻基本概念33. 2工作原理33. 3整體原理框圖5四、單元電路設(shè)計與仿真64. 1壓控振蕩器調(diào)頻電路64. 2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路84. 3上混頻電路104. 4三極管倍頻電路114. 5丙類諧振功率放大電路12五、整機電路設(shè)計13六、高

3、頻實驗平臺整機聯(lián)調(diào)14七、設(shè)計總結(jié)16八、參考文獻17IIJL州理工犬醪的1極計報音一、前言頻率的調(diào)制和解調(diào)是通信電子線路中非常璽要且比較關(guān)鍵的一部分，調(diào)頻電路在通信電 子線路中運用非常廣泛且作用很大，如何學(xué)好此部分對我們來說非常重要。本課程設(shè)計的內(nèi) 容是學(xué)習(xí)基于Multisim的調(diào)頻電路設(shè)計與仿真。用Multisim仿真軟件進行調(diào)頻電路調(diào)頻和 解調(diào)，得到仿真結(jié)果。從仿真結(jié)果中更好地理解頻率的調(diào)制和解調(diào)。由于一般的低頻信號無法進行遠距離傳輸，所以得經(jīng)過調(diào)頻搬到高頻信號上傳輸，這個 過程就是我們常說的調(diào)頻。用待傳輸?shù)牡皖l信號去控制高頻載波參數(shù)電路稱為調(diào)制電路，解 調(diào)是調(diào)制的逆過程，從髙頻已調(diào)信號

4、中還原出原調(diào)制信號稱為解調(diào)電路。本文設(shè)計了基于 Multisim的變?nèi)荻O管的直接（間接）調(diào)頻電路，壓控振蕩器調(diào)頻電路，鎖相環(huán)調(diào)頻電路， 上混頻電路，三極管倍頻和鎖相環(huán)倍頻等倍頻電路，丙類諧振功率放大器。25二、設(shè)計指標2. 1題目調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機電路設(shè)計2. 2設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標和要求2.2.1單元電路的的設(shè)計及仿真(1) 設(shè)計變?nèi)荻O管直接(間接)調(diào)頻電路(2) 設(shè)計壓控振蕩器調(diào)頻電路(3) 設(shè)計鎖相環(huán)調(diào)頻電路(4) 設(shè)計上混頻電路(5) 設(shè)計三級管倍頻和鎖相環(huán)倍頻等倍頻電路(6) 設(shè)計丙類諧振功率放大器2. 2. 2調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機電路設(shè)計2. 23高頻實驗平臺整機聯(lián)調(diào)2. 3內(nèi)容和

5、要求要求完成各單元電路設(shè)計及仿真，利用Multisim開發(fā)軟件完成整機電路設(shè)計；通過實際電路方案的比較分析，參數(shù)計算，元件選取，仿真測試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單 實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法；T解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計任務(wù)書的技術(shù)要 求，編寫設(shè)計說明，能正確反映設(shè)計和實驗成果，能正確繪制電路圖；掌握常用儀表的正確使用方法，學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和整機指標測試方法。2. 4主要技術(shù)指標(1) 中心頻率二12MHz(2) 頻率穩(wěn)定度WO. 1MHz(3) 最大頻偏10kHz(4) 輸出功率30mW(5) 電源電壓Vcc=12V三、系統(tǒng)總述3. 1調(diào)頻基本概念調(diào)制信

6、號(低頻信號)去控制載波信號的幅度而實現(xiàn)的調(diào)制稱為調(diào)幅；同樣，若用調(diào)制 信號去控制載波的頻率或相位而實現(xiàn)的調(diào)制分別稱為調(diào)頻或調(diào)相。由于調(diào)頻或調(diào)相兩種調(diào)制 都改變了載波的瞬時相位，通稱角度調(diào)制。在模擬調(diào)制中，調(diào)頻具有較為優(yōu)越的性能，因此，調(diào)頻技術(shù)廣泛應(yīng)用于立體聲廣播、電 視伴音、無線麥克風(fēng)、微波傳輸及衛(wèi)星通信。同樣，完整的調(diào)頻通信系統(tǒng)也由發(fā)射機與接收 機兩部分組成，與調(diào)幅通信系統(tǒng)比較，除了調(diào)制與解調(diào)的原理方法不同外，其他部分如超外 差變頻接收技術(shù)、中頻放大電路等基本相同。使載波頻率按照調(diào)制信號改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號的 大小決定，變化的周期由調(diào)制信號的頻率決定。已調(diào)波

7、的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就 像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母FM表示。3. 1. 1調(diào)頻波(FM)載波代=化cos(H；t),調(diào)制信號_(r)；通過FM調(diào)制，使得-頻率變化量與調(diào)制信號g(r)l的大小成正比。即已調(diào)信號的瞬 時角頻率雄)=化+町臥)已調(diào)信號的瞬時相位為此)=雉=呼+心腫此3.1.2 FM性能指標因為頻率調(diào)制不是頻譜線性搬移過程，它的電路就不能采用乘法器和線性濾波器來構(gòu) 成，而必須根據(jù)調(diào)頻波的特點，提出具體實現(xiàn)的方法。對于調(diào)頻電路的性能指標，一般有以 下幾方面的要求：(1) 線性的調(diào)制特性。即已調(diào)波的瞬時頻率變化與調(diào)制信號成線性關(guān)系。(2) 具有較高的調(diào)制靈敏度

8、。即單位調(diào)制電壓所產(chǎn)生的振蕩頻率偏移要大。(3) 最大頻率偏移與調(diào)制信號頻率無關(guān)。(4) 未調(diào)制的載波頻率(即已調(diào)波的中心頻率)應(yīng)具有一定的頻率穩(wěn)定度。(5) 無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。3. 2工作原理3. 2.1直接調(diào)頻原理直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其反映調(diào)制信號變 化規(guī)律。要用調(diào)制信號去控制載波振蕩器的振蕩頻率，就是用調(diào)制信號去控制決定載波振蕩 器振蕩頻率的元件或電路的參數(shù)，從而使載波振蕩器的瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地 改變，就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻。(1) 改變振蕩回路的元件參數(shù)實現(xiàn)調(diào)頻在LC振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是LC振蕩回路的電感L和電

9、容C。在RC振蕩 器中，決定振蕩頻率的主要元件是電阻和電容。因而，根據(jù)調(diào)頻的特點，用調(diào)制信號去控制 電感、電容或電阻的數(shù)值就能實現(xiàn)調(diào)頻。調(diào)頻電路中常用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路。常用的可控電感元件是具有鐵 氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路，而可控電阻元件有二極管和場效應(yīng)管。(2) 控制振蕩器的工作狀態(tài)實現(xiàn)調(diào)頻在微波發(fā)射機中，常用速調(diào)管振蕩器作為載波振蕩器，其振蕩頻率受控于加在管子發(fā)射 極上的發(fā)射極電壓。因此，只需將調(diào)制信號加至發(fā)射極即可實現(xiàn)調(diào)頻。若載波是由多諧振蕩器產(chǎn)生的方波，則可用調(diào)制信號控制積分電容的充放電電流，從而控制 其振蕩頻率。3. 2. 2間接調(diào)頻原理調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表示式，

10、在調(diào)制信號為m(t)時，為u(t)=U« cos o et+kf可見調(diào)頻波的相位偏移為kf與調(diào)制信號u°(t)的積分成正比。若將調(diào)制信號先通過積分器得然后再通過調(diào)相器進行即可得到調(diào)制信號為u(t)的調(diào)相波， 即u (t) =Uc cos co et+kr因此，調(diào)頻可以通過調(diào)相間接實現(xiàn)。通常將這樣的調(diào)頻方式稱為間接調(diào)頻。這樣的調(diào)頻 方式采用頻率穩(wěn)定度很高的振蕩器(例如石英晶體振蕩器)作為載波振蕩器，然后在它的后級 進行調(diào)相，得到的調(diào)頻波的中心頻率穩(wěn)定度很高。3.3整體原理框圖調(diào)頻二功率放四、單元電路設(shè)計與仿真4.1壓控振蕩器調(diào)頻電路壓控振蕩器由兩只晶體三極管及變?nèi)荻O管等電路

11、組成，及周圍電路組成頻率可變的電 容反饋三點式振蕩器(又稱考必茲振蕩器)?；芈冯娙轂榫w管極間電容，串聯(lián)后構(gòu)成回路 電感。變?nèi)荻O管的作用是，當外加控制電壓經(jīng)電阻加到它上面，變?nèi)莨艿牡刃щ娙蓦S外加 電壓變仃而附奪-由幽比播游同幽鮒白缺諧福炳倉殖少冊奪-U而當林加梯制電壓變化時，能改變丿體管的jHI.昜頻率高，晶圖4-1-1壓控振蕩器原理圖壓控振蕩器工作原理及應(yīng)用指輸出頻率與輸入控制電壓有對應(yīng)關(guān)系的振蕩電路，常以符號(VCO)。其特性用輸出角頻 率30與輸入控制電壓uc之間的關(guān)系曲線來表示。圖中,Uc為零時的角頻率3 0, 0稱為自由 振蕩角頻率；曲線在30,0處的斜率K0稱為控制靈敏度。使振蕩

12、器的工作狀態(tài)或振蕩回路的 元件參數(shù)受輸入控制電壓的控制，就可構(gòu)成一個壓控振蕩器。人們通常把壓控振蕩器稱為調(diào)頻器，用以產(chǎn)生調(diào)頻信號。在 電壓，壓控振蕩器是環(huán)路中於環(huán)路中，輸入控制電壓是誤差信號圖4-1-4壓控振蕩器波形4. 2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其反映調(diào)制信號變 化規(guī)律。要用調(diào)制信號去控制載波振蕩器的振蕩頻率，就是用調(diào)制信號去控制決定載波振蕩器振蕩煒立士飲66冬粘 11拆屆曲血矩竝廖66咚時妬支址；田生d潔且亦化規(guī)律線性地改變,變 電壓的U會隨著反偏路如下所示:圖4-2-2變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路4逵這示滾iiXSCl光這分祈儀XSA1

13、S2住檔距控制頻率開始; 中心: 末端:全檔距1輸入1104kHz檔距052HzkHzkHz里程:參考:頁甌§E10104dB?DivdBkHz4.000 kHzIrwriEi 反向丨丨顯示參老丨1貳輸入觸發(fā)圖4-2-4變?nèi)荻O管直接調(diào)頻頻譜R5200mVpk 1275kHzOv ：V3 J12V2 CT2-T1時間180.025 us180.025 us0.000 S通追34.472 nnV3X72 mV0.000 V通逍一B謹?shù)?C4.301 V-5.619mV30 1 V-5.619mV0.000 V0.000 V通逍_D反向保存GND時基標度：“X制伐移（格并11|y7t|a

14、/b 淪|卜48 卻20 us/t>iv通道/刻度二|50冊竽C 丫軸位移（格）：-2交流。直流:觸發(fā)邊沿二 h弋Ext水平：0I V單次正常自動無>>|，圖4-3-2上混頻電路波形4. 4三極管倍頻電路已知丙類放大器集電極電流ic是調(diào)諧于n次諧波上（n為正整數(shù)），那么輸出回路對基 波和其他諧波的阻抗很小，近對n次諧波的阻抗達到最大值，且呈電阻性。于是輸出諧振回 XJ5C1 圖4-4-2三極管倍頻電路波形LC振圖4-5-2丙類諧振功率放大電路波形五、整機電路設(shè)計mos工亡cm1<"£91vW J3 S皿gS?-jUO9S H S5-S。>N”s

15、etSTsNX0W.A /) lAsv UVH1112圖5-1調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)整機電路六、高頻實驗平臺整機聯(lián)調(diào)RIGOL STOP iR F宀-宀w.-jf O " 16 .SrriUFre-i(l) = 1.006kHz Fre：2) = l-009kHzUH1 如 500mU200mU Time 1.000ms One.0000s圖6-1調(diào)頻信號相位鑒頻RIGOL STOP (jh 2Ljwwyrvvbsi f O 40 -SmU109.99977 kHzFre(l) = 10.60kHz Fre=<2) = 19.75kHzUHl如 2.00U WSBl 500mU Time

16、 50.00US fl0.0000s圖6-2脈沖計數(shù)式鑒頻RISOLSTOP109.99981kHznn40.9mUFre(l) =9.960kHz Fre2) = 192.3kHznn匚:Hi® 2.00U 剛血 2-90U Time 19.©Qus &>9-60005圖6-3鎖相環(huán)調(diào)頻圖6-4鎖相環(huán)倍頻七、設(shè)計總結(jié)在這次課程設(shè)計中我承擔(dān)的具體任務(wù)是壓控振蕩器調(diào)頻電路設(shè)計仿真，以及外圍電路的 調(diào)試仿真。在分配了具體設(shè)計任務(wù)后，先從通信電子線路書中査找相關(guān)內(nèi)容，從網(wǎng)上査 找相關(guān)電路仿真。然后使用軟件Multisim開發(fā)軟件設(shè)計電路，經(jīng)過不斷的修改調(diào)試最終仿 真出波形。最后和同組同學(xué)一起完成了整機電路的設(shè)計。在此次課程設(shè)計中，我充分體會到了熟練運用相關(guān)軟件的重要性，不像之前的電子技術(shù) 課程設(shè)計，并沒有多少工作在計算機里實現(xiàn)的，就僅僅畫出了電路圖之后用元器件在面包板 上搭電路就行了。本次課設(shè)都高度依賴計算機，從仿真到繪制原理圖，再到參數(shù)調(diào)節(jié)，可以 說每一步都很艱難，每一步都是我們一步一個腳印結(jié)結(jié)實實踩下去的。通過課程設(shè)計，我們 增強了對通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會査尋資料、比較方案，學(xué)會通信電路的設(shè)計