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1、兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告目录一、前言.1二、设计指标.1三、系统总述.2四、单元电路设计与仿真.54.1 电容三点式振荡器.54.2 集电极调幅调制电路.64.3 上混频电路.74.4 三极管倍频电路.84.5 丙类谐振功率放大电路.9五、整体电路设计.10 六、设计总结.12 七、参考文献.12 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告1一、前言通信系统中的发送设备是将信息发送者送来的非电量原始信息（信源）如语音、文字和图像等转变成电信号，再把信号处理成适合于信道传输的信号形式送至信道。信源
2、信号在通信系统中称为基带信号。基带信号是频谱在零频附近的宽带信号，这种信号一般具有从零频开始的较宽的频谱，而且在频谱的低端分布较大的能量，所以称为基带信号，这种信号不宜直接在信道中传输。如果将消息信号对频率较高的载波进行调制，就能使信号的频谱搬移到适合信道的频率范围内进行传输。例如声音基带信号的频率范围是20Hz20kHz，这样的基带信号是不能在无线信道上传输的。即使在某些可以传输直流的有限信道上，为了提高信道的通信容量，基带信号的传输方式也很少采用。一般是用基带信号去改变某个高频正弦电压（载波）的参数，使载波的振幅、频率或相位随基带信号而变化，这一过程称为调制。在通信系统中，调制有三个主要作
3、用：1 调制的过程就是一个频谱搬移的过程，将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上，然后传输至信道；2 调制的另一个重要作用是实现信道复用，即把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输，以提高信道容量；3 调制可以提高通信系统抗干扰的能力，例如将信号频率搬移，从而离开某一特定干扰频率。对不同的信道，根据经济技术等因素，可以采用不同的调制方式。以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，亦即载波的参数随着调制信号的作用而变化，这种调制方式称为模拟调制。二、设计指标 2.1输出功率 P0=0.5W 2.2 工作频率 f0=7MHz 2.3 调幅度 ma=100%2.4
4、 电源电压 12v 2.5 频率准确度 f/f0 510-4 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告2三、系统总述通信系统中的发送设备若采用调幅方式则称为调幅发射机，一般调幅发射机的组成框图如图所示，工作原理是：本机振荡产生一个固定频率的载波信号，载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路；话音放大电路将低频信号（例如语音信号）放大至足够的电压送到振幅调制电路；振幅调制电路的输出信号经高频功率放大器，高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率，然后经天线输出。由调幅发射机的工作原理和给定的参数，得（1）点频调幅发射机框图
5、图 1 点频调幅发射机框图（2）各部分的作用：本机振荡：产生频率为MHz4的载波频率缓冲级：将振荡级与调制级隔离，减小调制级对振荡级的影响；将功率放大级与调制级隔离，减少功率放大级对调制级的影响。低频放大级：将低频信号放大到调制器所需的电压V1。调制级：将低频信号调制到载波上产生调幅信号。匹配网络：高效率输出所需功率。1本机振荡不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路称为振荡器。按照产生的波形，振荡器可以分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器。按照产生振荡的工作原理，振荡器分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。所谓反馈式振荡器，就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前用的最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振
6、荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路，有变压器反馈式振荡电路，电感三点式振荡电路，电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告32倍频电路倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道：同时经倍频器处理后，调频信号的频偏也可成倍提
7、高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。3.缓冲电路缓冲隔离级将振荡级与功放级隔离,以减小功放级对振荡级的影响,因为功放级输出信号较大,工作状态的变化会影响振荡器的频率稳定度或波形失真或输出电压减小。为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级经常采用射极跟随器电路。图 3.2 射极跟随器电路图 2 射极跟随器电路图4调制电路设调制信号为tf，其平均值_)(tf=0。f(t)叠加直流0A后对载波的幅度进行调制，就形成了常规调幅信号，也称为标准调幅信号或完全调幅信号，其时间波形表达式为CCAMttfAtScos)(0（4-1）式中C为载波信号的角频率，C为载波信
8、号的起始相位（通常取C=0）。设调制信号tAtfmmcos，则调幅信号为ttAtStmAMAMcoscos1)(0（4-2）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告45高频功率放大高频功率放大电路由宽带功放和丙类功放两级组成。丙类谐振功率放大器是利用选频网络作为负载回路的功率放大器。6匹配网络LC选频匹配网络有倒L 型、T 型、型等几种不同组成形式，其中倒L 型是基本形式。现以倒 L 型为例，说明其选频匹配原理。倒 L 型网络是由两个异性电抗元件1X、2X组成，常用的两种电路如图所示，其中2R是负载电阻，1R是二端
9、网络在工作频率处的等效输入电阻。图 3 倒 L 型网络常用电路名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告5四、单元电路设计与仿真4.1 电容三点式振荡器（1）原理电容三点式振荡器的基本电路如图4 所示图 4 电容三点式振荡器基本电路由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和 C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一
10、个LC 谐振回路，具有选频作用，当LC 谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信号输出。该振荡器的振荡频率of为：121212oCCfLC C（4-3）反馈系数 F 为：12CFC（4-4）若要它产生正弦波，必须满足F=1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在F 确定之后，其振幅的增加主要
11、是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般ICO=0.5mA-4mA。电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。2）电路的频率稳定度较高。工作频率可名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告6以做得较高，可达到几十MHz到几百 MHz的甚高频波段范围。电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调C1或 C2实现时，反馈系数也将改变。使振荡器的频率稳定度不高。（2）电路图及仿真效果图 5 电容三点式振
12、荡电路及仿真4.2 集电极调幅调制电路（1）原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。集电极调幅的基本原理电路如图6 所示：图 6 集电极调幅原理名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告7（2）电路图及仿真效果图 7 集电极调幅电路及仿真4.3 上混频电路（1）原理高频电路中的混频器利用电路中的非线性，可以对两个输入信号进
13、行频率加或减，产生和频信号或差频信号。本实验采用晶体三极管作混频电路,产生茶品信号，将高频信号转化成低频信号。晶体管混频电路原理图如图8 所示。其中，晶体管起信号的混频作用，两个输入信号分别为错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。；电容Cin1、Cin2、Cout为信号输入和输出的耦合电容，起到隔直流的作用，使前后级的直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性；电容 Ce对高频交流信号相当于短路，消除偏置电阻Re对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增益；电阻元件Rb1、Rb2、Re决定晶体管的工作点；电路中的电感L 和电容 C组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中频输出
14、信号。图 8 晶体管混频电路原理图vin1VCCRb1R b2ReCeVoutLCCin1CoutCin2vin2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告8（2）电路图及仿真效果图 9 上混频电路及仿真4.4 三极管倍频电路（1）原理倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。采作倍频器的另一个
15、好处是：可以使载波主振荡器与高频放大器隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少自激现象的产生，提高整机工作稳定性。由晶体三极管组成的倍频电路如下图所法，它的基本原理是：三极管VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点，三极管工作于非线性状态，于是输入信号经管子放大，其集电流会产生截止切割失睦，输出信号信号丰富的谐波分量，利用选频网络选通所需的倍频信号，而滤除基波和其他谐波分量后，这就实现了对输入信号的倍频功能。（2）电路图及仿真效果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告9图 10 三极管倍频电路及仿真4.5 丙类谐振功率
16、放大电路（1）原理高频功率放大器是对载波信号或高频信号进行功率放大的电路。利用选频网络作为负载回路的功率放大器成为谐振功率放大器。随着现代通信技术的日益发展高频放大应用的领域也越来越广。在某些场合高频放大技术的高低成为制约本领域技术发展的关键所在。比如射频手机和高频信号收发机等，都需要用到高频功率放大器，并且作为一项非常重要的技术攻关项目。特别是移动电话机中高频功率放大器品质的高低直接影响其产品的技术指标。谐振式高频功率放大器的特点是：为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，晶体管发射结为反向偏置，由Eb（VBB）来保证，流过晶体管的电流为余弦脉冲波形；负载为谐振回路，除了确保从电流脉冲波中取出
17、基波分量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。（2）电路图及仿真效果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告10图 11丙类谐振功率放大电路及仿真名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告11五、整机电路设计图图 12 整体电路设计图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -兰 州 理 工 大 学 课 程 设 计 报 告12六、设计总结在这次的高频电子线路设计的过程中，自己感到虽然课本上的理
18、论知识掌握的可以，但是一到实际应用上、具体的课程设计的时候，自己不能够很好的应用自己所学的知识去解决一系列的问题。在其他同学的帮助下，以及自己不断的翻阅有关资料，才能够顺利的解决这次的课程设计。本次课程设计我做的是电容三点式振荡器和集电极调幅。回顾起此次电路的课程设计，从选题到定稿，从理论到实践，整整两个星期可以说是苦多于甜，但是可以学到很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计，懂得了理论与实际相结合是很重要的。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实
19、际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，通过这次课程设计以后，一定把以前所学过的知识重新温故，有时间多看看各方面的书籍，拓宽知识面，不断充实自我。不管怎么说这次的课程设计总算是顺利的完成了，了解了Multisim 软件的用途，不过最后还得经过老师的审查，在老师的指导下弥补自己的不足，这样，这次的课程设计才会画上一个完美的句点。七、参考文献1 高频电子线路实验与课程设计主编：杨翠娥出版社：哈尔滨工程大学出版社2 高频电路设计与制作何中庸译出版社：科学出版社3 模拟电子线路（第二版）主编：谢沅清出版社：成都电子科大4 高频电子线路（第三版）主编：张肃文出版社：高教出版社5 高频电子线路辅导主编：曾兴雯陈健 刘乃安 出版社：西安电子科大6 通信电子线路主编：高如云张企民出版社：西安电子科技大学7 高频电子线路（第二版）主编：高吉祥出版社：高等教育出版社。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -