高頻電路課程設(shè)計(jì)(AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì))

1、 現(xiàn)代通信電路課程設(shè)計(jì)（論文）學(xué)院名稱：班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師: 年 月 日 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓 名學(xué)院： 專業(yè)： 班級(jí)：題 目AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 信號(hào)源產(chǎn)生模塊（模擬語(yǔ)音信號(hào)）；（2） 載波信號(hào)產(chǎn)生模塊（3） AM調(diào)制器：平衡調(diào)制器（4） AM解調(diào)器：解調(diào)AM信號(hào)時(shí)間進(jìn)度（1） 第1天：布置任務(wù)，講解設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)；（2） 第2-3天：A組進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，B組進(jìn)行設(shè)計(jì)電路原理圖、軟件仿真。（3） 第3-4天：B進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，A進(jìn)行設(shè)計(jì)電路原理圖、軟件仿真。（4） 第5天：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。原始參考資料和文獻(xiàn)1 魏平俊、王新強(qiáng).現(xiàn)代通信電路課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).2

2、 曾興雯、劉乃安、等.高頻電路原理與分析.西安電子科技大學(xué)出版社，2007年第4版.3 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分），華中科技大學(xué)，2005年第5版，高等教育出版社.目錄一、緒論2 1.1設(shè)計(jì)目的2 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容2 1.3設(shè)計(jì)要求2 1.4設(shè)計(jì)流程3二、課程設(shè)計(jì)詳細(xì)內(nèi)容及步驟4 2.1信號(hào)源產(chǎn)生模塊4 2.2載頻信號(hào)產(chǎn)生模塊6 2.3AM調(diào)制器模塊8 2.4AM解調(diào)器模塊 10三、課程設(shè)計(jì)過(guò)程分析12 3.1仿真分析 12 3.2焊接連線調(diào)試分析過(guò)程 15 3.3遇到問(wèn)題及解決辦法 19四、參考文獻(xiàn)20附錄A工具元件清單 附錄B完整原理圖一、緒論1.1設(shè)計(jì)目的(1)將學(xué)生專業(yè)知識(shí)（信號(hào)與

3、系統(tǒng)、現(xiàn)代通信電路及通信原理）、專業(yè)技能（數(shù)電、模電、電工電子）及常用開(kāi)發(fā)工具（EDA、DSP、單片機(jī)技術(shù)）相結(jié)合，在實(shí)際中進(jìn)行綜合運(yùn)用。(2)培養(yǎng)學(xué)生從零開(kāi)始自己動(dòng)手進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)一般要求在進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)時(shí)具有較高的成功率，。這是學(xué)生第一次動(dòng)手設(shè)計(jì)自己的作品，是今后畢業(yè)工作的起點(diǎn)、濃縮、簡(jiǎn)化版，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的信心也是綜合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要任務(wù)。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容題目：AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含項(xiàng)目：1、信號(hào)源產(chǎn)生模塊（模擬語(yǔ)音信號(hào)）；2、載頻信號(hào)產(chǎn)生（模擬載波）；3、AM調(diào)制器：平衡調(diào)制器；4、AM解調(diào)器：解調(diào)AM信號(hào)。1.3設(shè)計(jì)要求（1）鞏固加深對(duì)高頻電子線路基本知識(shí)的理解，提高學(xué)生綜合運(yùn)用課

4、程所學(xué)知識(shí)的能力。（2）培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)課題需要選學(xué)參考書(shū)籍，查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。（3）通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，掌握分析問(wèn)題的方法。（4）通過(guò)實(shí)際電路方案的分析比較，設(shè)計(jì)計(jì)算，原件選取，安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。（5）掌握常用的儀器設(shè)備的正確使用，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和整機(jī)指標(biāo)測(cè)試方法，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，能在教師的指導(dǎo)下完成課題任務(wù)。（6）了解與課題有關(guān)的電子線路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求完成，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖等。（7）培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，幫助學(xué)生逐步建立正確的

5、生產(chǎn)觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀念。1.4設(shè)計(jì)流程：開(kāi)始 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 明確模塊設(shè)計(jì)要求 提出模塊設(shè)計(jì)方案 確定模塊實(shí)現(xiàn)途徑 電路圖的繪制，修改 元器件的采購(gòu)、工具、儀器的準(zhǔn)備工作 電路焊接、裝配 電路的調(diào)試 模塊的驗(yàn)收 系統(tǒng)的聯(lián)調(diào) 系統(tǒng)的驗(yàn)收結(jié)束AM傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖： 信號(hào)源產(chǎn)生模塊 AM解調(diào)器模塊AM調(diào)制器模塊 載頻信號(hào)產(chǎn)生模塊二、課程設(shè)計(jì)詳細(xì)內(nèi)容及步驟2.1信號(hào)產(chǎn)生模塊實(shí)現(xiàn)方法：RC振蕩器相關(guān)參數(shù)：R101=158K C1=101nF R102=158K C102=1nF R103=4.99K C103=10000npR104=10K C104=10mF U1=12V U2=12V 運(yùn)算放

6、大器LM324電路原理圖如下：仿真波形圖如下：注意事項(xiàng)：（1）正弦波振蕩電路就是一個(gè)沒(méi)有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路。因此電路設(shè)計(jì)時(shí)要注意其振蕩條件，即振幅平衡條件和相位平衡條件。（2）此電路可在通用模塊上實(shí)現(xiàn)，注意與其他模塊之間要有相同的標(biāo)準(zhǔn)。（3）要求輸出頻率穩(wěn)定，可調(diào)。（基帶信號(hào)頻率1KHz,載頻>100KHz）（4）學(xué)會(huì)處理常見(jiàn)電路故障及各種波失真的方法。2.2載頻信號(hào)產(chǎn)生模塊載頻信號(hào)由ZH5006試驗(yàn)箱產(chǎn)生ZH5006如圖：2.3 AM調(diào)制模塊此模塊采用雙平衡乘法器，從相應(yīng)接口輸入即可完成兩信號(hào)相乘。在ZH5006試驗(yàn)箱中最多可插入兩種類型的九塊模板，其中上面三個(gè)模塊（

7、模塊13）的結(jié)構(gòu)一樣，下面六個(gè)模塊（模塊49）的結(jié)構(gòu)一樣。電路實(shí)現(xiàn)方法（乘法器電路）：AM信號(hào)相乘相加基帶信號(hào)載波直流相關(guān)參數(shù)：U601 MC1496:乘法器U603A.B TL084: 運(yùn)算放大器R301=10K R302=1K R303=10KR304=10K R305=1K R306=1KR307=10K R308=51 R309=1KR310=1 R311=1K R312=3.9KR313=3.9K R314=10K R315=100KR316=10K R317=22K R318=2.2KR319=1K C301=0.1uF C302=1uF C303=0.1 uF C304=0.1u

8、 F C305=0.1uF C306=105 C307= 10 C308=104模塊電路圖：乘法器：信號(hào)從測(cè)試孔TPF01輸入，載波信號(hào)從TPF02輸入，輸出信號(hào)經(jīng)放大后從測(cè)試孔TPF03輸出。注意事項(xiàng)：UF01,2：乘法器；UF03：運(yùn)算放大器TL084;JF01：電源連接插座；JF02：信號(hào)連接插座；WF01:電位器（可選擇0到50K之間的阻值），用于調(diào)節(jié)載波泄漏。輸入信號(hào)TPF06只有測(cè)試孔，其信號(hào)與測(cè)試雙排針之間沒(méi)有信號(hào)連接線。運(yùn)算模塊：實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)相加、減以及單個(gè)信號(hào)的反相。 兩信號(hào)相加：信號(hào)電路板右排插針JA02的引腳1、5輸入，結(jié)果從引腳9輸出。 兩信號(hào)相減：被減信號(hào)從JA02的引

9、腳14輸入，減信號(hào)從引腳18輸入，結(jié)果從引腳10輸出。 單個(gè)信號(hào)的反相：信號(hào)從JA02的引腳13輸入，反相信號(hào)從引腳17輸出。其中，U101：運(yùn)算放大器TL084；JA01：電源連接插座；JA02：信號(hào)連接插座；WAXX：電位器。2.4 AM解調(diào)模塊解調(diào)方法：二極管峰值包絡(luò)檢波法濾波解調(diào)相乘器相關(guān)參數(shù)：D1 AM波發(fā)生器（1V/100KHz/1KHz） RA05=10K RA06=10KU03=12V U04=-12V CA05=10000Pf CA06=10000PF CA07=10000PF運(yùn)算放大器LM324電路原理圖如下：仿真波形圖：說(shuō)明：1.包絡(luò)檢波是指解調(diào)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包

10、絡(luò)成正比的檢波方法檢測(cè)過(guò)程就是信號(hào)源通過(guò)二極管給電容充電與放電的交替重復(fù)過(guò)程。2. 在仿真中，用的基波是1khz,載波是100khz,幅值為1V3. 檢波電路滿足RC<=1-m²/m可以防止惰性失真。檢波器輸出端為正弦波和少量的高頻紋波，在輸出端加一低通濾波器可以將高頻紋波濾掉。三，硬件的調(diào)試ZH5006綜合設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱的介紹本次實(shí)際操作部分使用的是ZH5006綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱，其包括三部分：主板：提供了一個(gè)靈活的工作平臺(tái)；標(biāo)準(zhǔn)模塊：提供了80C31、EPLD、乘法器等標(biāo)準(zhǔn)模塊；通用設(shè)計(jì)模塊：提供了一個(gè)可進(jìn)行焊接的通用調(diào)用化模塊；在ZH5006實(shí)驗(yàn)箱中最多可以插入兩種類型的九塊模塊

11、，其中模塊13的結(jié)構(gòu)一樣，模塊49的結(jié)構(gòu)一樣。兩類模塊的差別在于它們的右邊雙排針的信號(hào)定義上的差別。這兩類模塊的左排插針JX01連接電源和地，右排插針JX02連接信號(hào)，下方或上方有十個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試孔CJX01CJX10用于信號(hào)線的連接及測(cè)量，U形測(cè)試孔TPXXX用于就近接地。圖A1 JX01的電源腳定義 圖A2 模塊03的JX02的信號(hào)引腳定義TL084管腳：圖示為 TL084管腳MC1496管教圖：圖示為MC1496管腳定義AM調(diào)制模塊 AM信號(hào)的產(chǎn)生課可以采用高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式完成。此模塊采用雙平衡乘法器，從相應(yīng)接口輸入即可完成兩信號(hào)的相乘。（其中基波產(chǎn)生用的模板上面：RA01 R

12、A02=10K Rf為10K的滑動(dòng)變阻器，C的型號(hào)為103，R的阻值為10K）l AM解調(diào)模塊。 該模塊實(shí)現(xiàn)諸如AM、BPSK、QPSK等信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。在該模塊中有兩個(gè)完全一樣的模塊： 乘法器1：信號(hào)從測(cè)試孔TPF01 輸入，載波信號(hào)從TPF02輸入，輸出信號(hào)經(jīng)放大后從測(cè)試孔TPF03輸出。 乘法器2：信號(hào)從測(cè)試孔TPF06 輸入，載波信號(hào)從TPF07輸入，輸出信號(hào)經(jīng)放大后從測(cè)試孔TPF08輸出。原件介紹：UF01 ，2：乘法器 UF03 ：運(yùn)算放大器TL084 JF01 ：電源連接插座 JF02 ：信號(hào)連接插座 WF01 ：電位器（可選擇0到50K之間的阻值）用于調(diào)節(jié)載波波泄漏。l 運(yùn)算

13、模塊模塊具有以下功能：實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)相加、減以及單個(gè)信號(hào)的反向：1. 兩信號(hào)相加：信號(hào)電路板右排插針JA02的引腳1、5輸入，結(jié)果從引腳9輸出。2. 兩信號(hào)相減：被減信號(hào)從JA02的引腳14輸入，減信號(hào)從引腳18 輸入，結(jié)果從引腳10輸出。3. 單個(gè)信號(hào)的反向：信號(hào)從JA02的引腳13輸入，反向信號(hào)從引腳17輸出。4. 主要原件介紹： U101：運(yùn)算放大器TL084； JA01：電源連接插座 JA02：信號(hào)連接插座 WAXX：電位器（可選擇0到100K之間的阻值）連線調(diào)試調(diào)制信號(hào)輸出后和載波分別由乘法器的TPF01、TPF02進(jìn)，TPF03出或者TPF06、TPF07進(jìn)，TPF08出，接著將輸出接

14、入二極管包絡(luò)檢波器中，再將輸出接入濾波塊，5孔進(jìn)6孔出，輸出的信號(hào)連接在示波器上進(jìn)行觀察。說(shuō)明：需分步調(diào)試第一步：將信號(hào)產(chǎn)生模塊的輸出通過(guò)示波器觀察波形第二步：將載波產(chǎn)生模塊的輸出通過(guò)示波器觀察波形第三步：將信號(hào)和載波送入乘法器，通過(guò)示波器觀察輸出波形第四步：將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并觀察輸出波形第五步：若解調(diào)后的波形不理想，送濾波器進(jìn)行濾波后觀察實(shí)際硬件調(diào)試最終出現(xiàn)的波形：一基波：產(chǎn)生的載波信號(hào)： 產(chǎn)生的AM包絡(luò)圖：二極管峰值檢波模板產(chǎn)生的信號(hào)圖： 實(shí)驗(yàn)分析1、信號(hào)產(chǎn)生模塊仿真及調(diào)試數(shù)據(jù)記錄如下：基波載波調(diào)幅波檢波輸出峰峰值 v3.45.1最大8.675最小2.603.51頻率 khz1.492

15、140.41.450周期ms0.6740.690m=由CA01=1nf, RA01=159K則fc=1/2RC=1.0009KHz取Rf=10k,由Af=1+Rf/RA03>=3得RA03<=5K,取RA03進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)RA03=4.99 k時(shí)波形質(zhì)量最好，于此同時(shí)的說(shuō)明，在產(chǎn)生波形時(shí)，Af越接近3，產(chǎn)生的波形越好。如果大于三很多則會(huì)造成波形失真，如下圖：（RA03=4.5K時(shí)）2、壓控振蕩器調(diào)試壓控振蕩器的輸出為矩形波，其中一路輸出頻率為347.5KHz，另一路輸出頻率為137.9 KHz。取頻率為137.9 KHz的輸出作為載波4、二極管包絡(luò)檢波仿真及調(diào)試在仿真過(guò)程中用到A

16、M波，改變參使載波頻率為100KHz，調(diào)制信號(hào)為1KHz，幅度為1V，m=0.5，AM波形如圖所示檢波電路滿足RC<=1-m²/m可以防止惰性失真。檢波器輸出端為正弦波和少量的高頻紋波，在輸出端加一低通濾波器可以將高頻紋波濾掉。然而得到的輸出仍含有少量的高頻分量，為此，在RC回路后加一濾波器濾除高頻分量，輸出波形中不再含有高頻紋波。將調(diào)幅波送入檢波電路檢波，用示波器觀察輸出波形質(zhì)量較差需送入濾波模塊進(jìn)行濾波，得到理想波形。在檢波電路的輸出端加上一RC低通濾波電路，濾除高頻成分。經(jīng)仿真后知道當(dāng)R=10K,C=0.01uF時(shí)為最佳。如下圖所示：心得體會(huì)：在學(xué)習(xí)了高頻電路之后，在學(xué)院

17、的教學(xué)計(jì)劃安排下，我們進(jìn)行了為期一周的課程設(shè)計(jì)（AM傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）課設(shè)第一天魏老師對(duì)課設(shè)題目進(jìn)行了簡(jiǎn)單講解并安排了整個(gè)課設(shè)時(shí)間計(jì)劃。下午我們便自由結(jié)合6人一組，三個(gè)負(fù)責(zé)軟件，三個(gè)負(fù)責(zé)硬件。分組之后我們就實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的指導(dǎo)下開(kāi)始了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了一系列問(wèn)題：在做軟件仿真的時(shí)，由于起初對(duì)EWB軟件不是很熟練時(shí)，出現(xiàn)了很多的錯(cuò)誤如，在連線時(shí)，線頭沒(méi)有按照設(shè)計(jì)的原理出接，地線忘記連接，以至于無(wú)法出現(xiàn)相應(yīng)的波形；在做RC震蕩電路時(shí)，由于對(duì)模電知識(shí)記憶不清楚，起初一時(shí)不知道如何下手，對(duì)很簡(jiǎn)單的電路圖如何設(shè)計(jì)都感到茫然。不知道原理圖的要求是什么？為了解決此事，便將模電上面相關(guān)的知識(shí)有進(jìn)行了細(xì)致的回顧。最終順利的做出了原理圖；在做1KHz的正弦震蕩波形時(shí)，在選擇電阻和電容方面，沒(méi)有仔細(xì)的進(jìn)行計(jì)算，粗略的進(jìn)行了大致的估計(jì)便開(kāi)始進(jìn)行仿真，造成波形沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目的等等一些問(wèn)題。不過(guò)在一個(gè)團(tuán)隊(duì)的努力合作下，這些問(wèn)題都逐一得到了解決。比如說(shuō)：在進(jìn)行二極管峰值包絡(luò)檢波時(shí)，輸出的波形一直有高頻信號(hào)的成分。如何進(jìn)行修改電路無(wú)法解決，最后尋問(wèn)了其他同學(xué)，在輸出端加濾波器，終于出現(xiàn)了完美的解調(diào)波；在進(jìn)行硬件調(diào)試時(shí)，在起初做基波信號(hào)時(shí)，由于連線不當(dāng)造成了線路的短路以至于將LM324片子燒壞。同時(shí)試驗(yàn)臺(tái)發(fā)生短路報(bào)警。這是因?yàn)椴僮鲿r(shí)，自己的不認(rèn)真