通信电子电路。
课程设计。设计题目: 调幅发射机。
学院: 计算机科学与技术学院。
专业班级:
学号: 指导老师:
姓名: 目录。
一、设计目的 1
二、选题的思路 1
2.1设计的基本思路 1
2.2设计的技术要求 1
三、模型组成、工作原理 2
3.1模型组成 2
3.2调幅的含义和基本原理 2
3.2.1 调幅含义 2
3.2.2基本原理 3
3.3 part a主振器 3
3.3.1振荡器电路——皮尔斯振荡电路原理图 3
3.3.2振荡器电路元件及元件参数的选择 4
3.4 part b缓冲放大器 5
3.4.1缓冲放大器电路原理图 5
3.4.2缓冲放大器电路元件及元件参数的选择 5
3.5 part c集电极调幅: 6
3.5.1集电极调幅电路原理图 6
3.5.2集电极调幅电路元件及元件参数的选择 7
3.6 part d 低频放大器 8
3.6.1低频放大器电路原理图 8
3.6.2低频放大器电路元件及元件参数的选择 8
3.7 part e 高频功率放大器 9
3.7.1高频功率放大电路原理图 9
3.7.2高频放大器电路元件及元件参数的选择 9
四、电路设计 10
4.1电路原理图(详细见附录一和附录二): 10
4.2生成报表: 10
五、设计小结 11
六、附录 12
附录。一、原始altium designer原理图 12
附录。二、原理图各功能区划分 13
七、参考文献及**: 14
调幅发射机的设计。
课程设计是通信电子电路课程教学的一个重要实践环节。是针对该课程的要求,通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试过程,是一综合性训练,培养学生运用课程中所学到的理论与实践紧密合,独立地解决问题。通过此次的设计要达到以下的目的:
学会基于通信基本电路独立完成一个课题的设计。
通过查阅手册和文献资料,培养独立分析和解决实际问题的能力。
进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用的原则 。
熟练的掌握绘制电路原理图(altium designer)的设计方法。
学会用软件对电路原理图进行虚拟调试分析。
撰写总结报告。
通信调试系统主要分为调频、调相,调幅三大类。本设计选择的是调幅通信系统的发射部分,即调幅发射系统。
调幅发射机是由主振器,缓冲级,高频电压放大器,振幅调制器,高频功率放大器等电路组成。即可以由皮尔斯振荡电路、1m频率放大电路、集电极调幅电路、低频放大电路、乙类单电源互补对称功放电路五个电路模块连接在一起组成一个完整的调幅发射系统。
并且通过一个主振器产生一个高频振荡信号(10.7mhz),经缓冲、放大作为高频载波电压。然后通过一个振幅调制器把低频电信号(1mv、1000hz)加载到高频载波电压上产生一个普通调幅波,最后要对能对调幅波进行功率放大,完成上述设计任务的基本功能。
利用通信电子电路基础知识得出电路的重要参数值,应用altium designer 2004画出系统电路原理图,并完成主要单元电路的(软件)虚拟**。完成完整的课程设计报告。
part a 主振级——由石英晶体振荡器产生频率稳定度高的载波;
part b 缓冲级——实质上是一种吸收功率小、工作稳定的放大级,其作用是减弱后级对主振级的影响;
part c调制器——其功能是使高频载波信号的幅度按照低频信号大小变化的幅度调制,然后经发射天线以电磁波的形式发向远方;
part d倍频器——将载波频率提高到需要的频率值;
part e高频放大器——高频放大以提高输出功率;
振幅调制就是用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅,使载波的振幅随调制信号成正比地变化。
调制信号:载波信号:
调幅波的振幅为:
调幅波为:调幅波形图:
如图1所示。
图1主振器就是高频振荡器,是发射机的核心部件,主要用来产生一个频率稳定的,幅度较大的,波形失真小的高频正弦波信号作为发射载频信号。高频电子线路所讨论的工作频率是几百千赫到几百兆赫,而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的限制,一般选在30兆赫以下。以下电路皮尔斯振荡电路,按要求产生一个10.
7m左右的正弦波。
图2 皮尔斯振荡电路。
该图为典型的并联谐振晶体振荡器电路,振荡管的基极对高频接地,晶体y_a接在基极与集电极之间,c_a2、c_a3为另外两个电抗原件。该电路类似于克拉泼电路,由于晶体的cq非常小,因此,晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合非常弱,从而使频率稳定性大为提高。图中r_a1、r_a2、r_a3为直流偏置电路,晶体作为电感与c_a2、c_a3组成电三点式谐振回路,r_a4为输出电阻,c_a4为隔直通交流电容,c_a1为反馈电容。
分压式偏置电阻r_a1=10k、 r_a2=5k、 r_a3=5k,高频扼流圈l_a1=5uh,旁路电容c_a1=100pf,耦合电容c_a4=800pf。
缓冲放大器通常是在振荡器后面,一方面起隔离缓冲作用,同时还要把高频信号加以放大推动功放末级工作。因此该级还需有一定的功率输出。以1m频率放大电路:
图4 1m频率放大电路。
r_b1、 r_b2、r_b3 、r_b4组成偏置电路使三极管工作,c_b0、 _b1 、c_b3为隔直通交流电容,缓冲放大电路是一个分压是偏置电路,直流电源vcc=12v,各电阻依次为r_b1=70k、r_b2=15k、r_b5=20k、 r_b4=2k时,由公式。
可以看出放大200倍,vin=10mv、vout=2v。
v1为输入信号,v2为输出放大信号。
电路特点:1)高频载波信号仍从基极加入,而调制信号加在集电极。调制信号与ec串接在一起,故可将二者合在一起看作一个缓慢变化的综合电源ecc 。
所以,集电极调制电路就是一个具有缓慢变化电源的调谐放大器。
2)r1c1 是基极自给偏压环节。
振幅调制器的任务是产生调制信号。采用模拟乘法器实现调制的方法是属于低电平调制,输出功率小,必须使用高频功放才能达到发射功率的要求。采用集电极调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。
如果集电极调幅电路的输出功率能够满足发射功率的要求,就可以在调制级将信号直接发射出去。电路图如下:
图8 集电极调幅电路。
以上电路是丙类集电极高频功率放大电路,低音频信号加载到集电极,最后在通过一个lc滤波网络,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,从而实现调幅输出。r_d4=10k为输出电阻。调幅工作在过压区。
集电极调幅特点:
1)因过压工作,η高,用于大功率调幅发射机。
2)要求v1提供较大的驱动功率。
载波频率f=1m,根据谐振频率:
信号波匹配网络c_c3=253pf,l_c1=1mh;最后滤波网络c_c5=1500pf,l_c2=1mh.
如下图是低频放大电路的具体电路,话筒产生的音频信号是一个典型的低频信号,此次设计中设原始音频信号为1khz的低频信号,图采用的是低频放大电路,电容c_d0、c_d1为隔直流耦合电容,避免直流电源和交流信号相互影响,利用这样一个电路便可以把原始的音频信号放大成我们需要的调制信号。
图6 低频放大电路。
r_d1、r_d2、r_d3组成偏置电路,c_d0、c_d1为隔直通交流电容,电路中直流电源选用的是12v,通过合理设置各电阻的值,让r_d1=50k、r_d3=1.5k、r_d4=10k、r_d2=15k,经过公式计算。
** = 250
也能看出放大250倍,高频功率放大器是调幅发射机的末级,它的任务是以较高的效率输出最大的功率来满足发射机输出功率的要求,同时该级输出波形不能失真,否则谐波发射严重,影响发射效果。电路图如下:
图10 乙类单电源互补对称功放电路。
该电路采用一个电源的互补对称电路,当r_e1取适当数字时,就可给q2、q3提供合适的偏置,当有交流信号时,在负半周,q_e1导通,q_e3截止,有电流通过r_e4,同时向c_e2充电,输出正半周电压,相反则获得负半周电压。d_e1、d_e2由vcc产生正向偏置电压。d_e1和d_e2是检波二极管。
检波二极管:对信号进行检波作用;常用型号如1n4148,1n4445,1n34a,1n67a,1n191等)由于二极管正向交流结电阻很小,可近似认为对交流短路,因此偏置电阻不影响输入信号的传输。此外,当温度升高时,d_e1、d_e2的正向压降减小,阻止了icq的增大,是一种具有温度补偿作用的高热稳定性偏置电路。
与q_e1共同对电路起到缓冲保护作用。
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