哈爾濱工業(yè)大學高頻課程設計中波電臺發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)設計及仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上通信電子線路課程設計中波電臺發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)設計學院： 電信學院 專業(yè)： 通信工程 姓名： 學號： 日期：2013年11月1 引言隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的生活越來越科技化。正是這些科學技術(shù)的進步，才使得我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。這學期，我們學習了通信電子線路這門課，讓我對無線電通信方面的知識有了一定的認識與了解。通過這次的課程設計，可以來檢驗和考察自己理論知識的掌握情況，同時，在本課設結(jié)合Multisim軟件來對中波電臺發(fā)射機與接收機電路的設計與調(diào)試方法進行研究。既幫助我將理論變成實踐，也使自己加深了對理論知識的理解，提高自己的設計能力。1.1 發(fā)射機原

2、理概述及框圖發(fā)射機的主要任務是完成有用的低頻信號對高頻載波的調(diào)制,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。通常，發(fā)射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分，和電源部分。高頻部分一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，主振級往往采用石英晶體振蕩器，并在它后面加上緩沖級，以削弱后級對主振器的影響。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調(diào)制。因此，末級低頻功率放大級也叫調(diào)制器。超外差式調(diào)

3、幅發(fā)射機系統(tǒng)原理框圖如圖1.1所示。1.2 接收機原理概述及框圖接收機的主要任務是從已調(diào)制AM波中解調(diào)出原始有用信號，主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、低頻放大器、低頻功率放大電路和喇叭或耳機組成。原理框圖如圖1.2所示。輸入電路把空中許多無線電廣播電臺發(fā)出的信號選擇其中一個，送給混頻電路?；祛l將輸入信號的頻率變?yōu)橹蓄l，但其幅值變化規(guī)律不改變。不管輸入的高頻信號的頻率如何，混頻后的頻率是固定的，我國規(guī)定為465KHZ。中頻放大器將中頻調(diào)幅信號放大到檢波器所要求的大小。由檢波器將中頻調(diào)幅信號所攜帶的音頻信號取下來，送給低頻放大器。低頻放大器將檢波出來的音頻信號進行電壓放大。再由功率放

4、大器將音頻信號放大，放大到其功率能夠推動揚聲器或耳機的水平。由揚聲器或耳機將音頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇簟? 調(diào)幅發(fā)射機電路設計與工作原理2.1 主振蕩器的設計與仿真本機震蕩電路的輸出是發(fā)射機的載波信號，要求它的振蕩頻率應十分穩(wěn)定。本次設計頻率穩(wěn)定度要求為10-3，可采用西勒振蕩器滿足其要求。電路原理圖如下：靜態(tài)工作點：由電阻R1，R2，R3，R4為三極管提供直流偏置工作點，考慮到要避免頂部失真和底部失真的出現(xiàn)，所以最終選定電阻阻值為R1=21k，R2=5k，R3=1k，R4=1.8k,從仿真結(jié)果也可以看出波形較好。電感L2為高頻扼流圈，應該采用較大的電感值，查閱相關(guān)資料后初始設定為L2=20mhH。

5、電容C1，C2為旁路電容，C7為耦合電容，應取較大值，這里取0.6uH。電容C3，C4，C5，C6與電感L1組成諧振回路，其中C6為可調(diào)電容，并且由C6和L1組成LC諧振回路，并且使其呈感性。此時主要考慮諧振頻率是否能夠符合要求，以及是否能夠滿足起振條件。諧振頻率計算公式：。起振條件為：AF1，其中F=C3/C4。根據(jù)題目中所給的要求，經(jīng)過反復調(diào)試取此時振蕩頻率可穩(wěn)定在f0=1.001MHz比較理想。任務書中給出三極管型號3DG6以及3DG12在軟件中無法找到，故采用在與之效果類似的2N2222代替。用Mulitisim仿真結(jié)果：波形圖頻率圖2.2 緩沖放大器的設計緩沖隔離級將振蕩級與功放級隔

6、離,以減小功放級對振蕩級的影響,因為功放級輸出信號較大,工作狀態(tài)的變化會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度或波形失真或輸出電壓減小。為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級經(jīng)常采用射極跟隨器電路，如圖所示。調(diào)節(jié)射極電阻，可以改變射極跟隨器輸入阻抗，如果忽略晶體管基極體電阻的影響，則射極輸出器的輸入電阻輸出電阻式中，很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源，電壓放大倍數(shù)一般情況下，所以圖示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似于1的特點。晶體管的靜態(tài)工作點應位于交流負載的中點，一般取，對于圖示電路，若取，則取電阻，電位器2.3 振幅調(diào)制電路的設計與仿真MC1596模

7、擬乘法器是一種能完成兩個模擬量的相乘的電子元件。高頻電子線路中的振幅調(diào)制就是載波和調(diào)制信號相乘的過程，MC1596內(nèi)部電路如下圖所示：MC1596內(nèi)部電路圖由于在Multisim軟件中沒有現(xiàn)成的MC1596乘法器可用，所以只好自己用元件搭接MC1596乘法器，課本上給出的乘法器調(diào)幅的電路是雙邊帶調(diào)幅，我就據(jù)此進行了改裝。首先先做出了MC1596的內(nèi)部電路圖，然后搭接其外圍電路。MC1596構(gòu)成的振幅調(diào)制電路靜態(tài)工作點的設定：靜態(tài)偏置電壓的設置應保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集-基極間的電壓應大于或等于2V，小于或等于最大允許工作電壓。在MC1596內(nèi)部電路中，同樣采用2N2222三級

8、管，畫出如上差分對管電路。在外圍電路中，兩個10k電阻R4與R5構(gòu)成的電路，通過調(diào)節(jié)50k的電位器，使1管腳電位比4管腳高Vy，調(diào)制信號V與直流電壓Vy疊加后輸入Y通道，調(diào)節(jié)電位器可改變Vy的大小，可以調(diào)節(jié)Q6、Q8兩端電位差，即改變調(diào)制指數(shù)Ma。輸入載波頻率為1MHZ，調(diào)制信號頻率1KHZ，輸出端LC回路數(shù)值分別選用L=200uH，C=115pF,使諧振輸出回路中心頻率在1MHz左右。用Mulitisim仿真結(jié)果： 2.4 低頻放大器的設計與仿真本設計是將音頻信號放大后輸入調(diào)制電路，本次采用Ua741運算放大器完成本設計，放大倍數(shù)大約100倍。電路原理圖如下：用Mulitisim仿真結(jié)果：波

9、形圖頻率圖2.5 高頻功率放大器的設計與仿真高頻功率放大電路由寬帶功放和丙類功放兩級組成。丙類諧振功率放大器是利用選頻網(wǎng)絡作為負載回路的功率放大器。電路原理圖如下：功率放大器是依靠激勵信號對放大管電流的控制，起到把集電極電源的直流功率變換成負載回路的交流功率的作用。在同樣的直流功率的條件下，轉(zhuǎn)換效率越高，輸出的交流功率越大。集電極瞬時電壓為VcVcmVcc其最大值為Vcmax=VCM +VCC=Vcc（ma1）當ma0.8時Vcmax21V高頻一周的品均輸出功率Po=50mW,當導通角為70時，所以=0.1A用Mulitisim仿真結(jié)果：波形圖可知其滿足功率要求。3 調(diào)幅接收機電路設計與工作原

10、理3.1 本機震蕩電路的設計為混頻器產(chǎn)生fi，而且要求其必須是可調(diào)的，且能夠跟蹤fc，以實現(xiàn)變頻功能。本地振蕩器原理圖如下：3.2 混頻電路的設計兩個輸入信號：fc為高頻已調(diào)信號，fi為本振信號。將fc不失真的變換為f = | fi-fc |混頻電路的目的就是將調(diào)幅波的載波頻率調(diào)至固定值465KHz。參考課本電路圖，并結(jié)合前面用到的由MC1596構(gòu)成的調(diào)幅電路，這里選擇MC1596構(gòu)成的混頻器。故要改變輸出端的諧振回路的參數(shù)，選取L=6mH，C=10pF，以使其調(diào)諧到465KHz，其他參數(shù)無需改變。電路原理圖如下：用Mulitisim仿真結(jié)果：用ma為0.5，載波頻率為1MHz，調(diào)制信號頻率為

11、1KHz的調(diào)幅波測試，仿真結(jié)果中波形不太規(guī)則，效果不甚理想。3.3 中頻放大電路的設計用Mulitisim仿真結(jié)果：輸入電臺信號與本振信號差出的中頻信號 fI 恒為某一固定值465kHz ，它可以在中頻“通道”中暢通無阻，并被逐級放大，即將這個頻率固定的中頻信號用固定調(diào)諧的中頻放大器進行放大。而不需要的鄰近電臺信號和一些干擾信號與本振信號所產(chǎn)生的差頻不是預定的中頻，便被“拒之門外”，因此，接收機的選擇性也大為提高。中頻放大器的設計指標為：中心頻率f0=465KHZ，帶寬為2f0.7=8KHZ。負載ZL為下級一個完全相同的晶體管的輸入阻抗。3.4 檢波電路的設計但本處采用二極管包絡檢波器，利用二

12、極管包絡檢波時應注意防止惰性失真和負峰切割失真,電路原理圖如下：如果不產(chǎn)生惰性失真，則需滿足:ma=0.46, max=1KHz；如果不產(chǎn)生負峰切割失真，則需滿足：R1=0.2R2，C1=C2，RC=(R1+R2)C1+R2C2，取C=0.010uF，所以R30.7K，取R2=15K，則R1=3K，所以C1=C2=8nF,取C3=10uF，RL=45K。最后接諧振回路進行選頻可得C4=200nF，L1=127mH。 檢波后得到的波形也很好:用Mulitisim仿真結(jié)果：3.5 低頻功率放大電路的設計功率放大器的功能：將直流功率轉(zhuǎn)化為交流功率，工作在非線性狀態(tài)，即丙類。功率放大器的特點：輸入為大

13、信號；要求輸出功率盡可能大；管子工作在接近極限狀態(tài)；效率要高；非線性失真要?。籅JT的散熱問題低頻放大器原理圖及仿真4.心得體會：本次課程設計可以說是對我自己的一個很大的挑戰(zhàn)，不過經(jīng)過多日忙碌以及數(shù)日的熬夜苦戰(zhàn)，雖然還有很多不足和問題，但我終于在期限之前完成了，看著自己的勞動成果，心里感覺特別充實，此次課程設計，我學到了很多東西，并對以后的畢業(yè)設計有了一個初步的了解。做好一個課程設計或畢業(yè)設計不僅需要具備扎實的書本知識并會善于應用，還要學會查閱資料，對以前學過的知識不清楚的地方還要進行復習，實在搞不懂的地方要向老師和同學請教，這樣才能做出一個比較不錯的課程設計。同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，