高頻電路課程設計

1、湖南工程學院課程 設 計課程名稱高頻電子電路課題名稱調相（PM放大器設計專 業(yè)電子科學與技術班 級 1101 班學 號姓 名指導教師湖南工程學院課程設計任務書課程名稱 高頻電子線路題 目調相（PM放大器設計專業(yè)班級電子科學技術1101學生姓名 學號指導老師審 批任務書下達日期2014年2月24日設計完成日期2014年3月4日設計內容與設計要求一、設計內容1、單頻調相放大器設計2、以多級變容二極管調相模塊為核心，完成調制信號產生、放 大、調相和功率放大器電路的設計3、相關元件參數及元件選擇要求。二、總體要求1、給出具體設計思路和系統(tǒng)實現(xiàn)的框圖。2、給出調制信號產生、放大，調相和功率真放大器電路的

2、具體 實現(xiàn)電路，說明其工作原理；對選擇回路或濾波器給出元件參數要 求。3、編寫設計說明書，所有圖紙和說明書均用16K紙打印。三、電路指標要求1、調制信號頻率1000Hz2、載波頻率為10MHZ3、最大相偏：24、回路空載品質因素Q=100四、給定條件1、+VCc=812V2、主要器件：變容二極管、三極管、電阻、電容、電感若干。主要設計條件1、提供直流電源一臺；2、其它必要的儀器和連接導線等；3、計算機。說明書格式1、課程設計封面；2、任務書；3、說明書目錄；4、設計總體思路及系統(tǒng)框圖；5、電路設計；6、總結與體會；7、附錄；10、參考文獻；8、電路器件連接總圖。進度安排一周星期一上午：下達設計

3、任務書，介紹課題內容與要求； 一周星期一下午至星期三上午：查找資料，確定總體設計方案, 畫出整機原理圖草圖；一周星期三下午至星期五：具體電路設計；二周星期一上午至星期星期五上午書寫設計報告打印出圖紙 二周星期五下午：答辯。參考文獻1 .張肅文主編.，高頻電子線路，高等教育出版社.02 .謝自美主編，電子線路設計、實驗、測試，華中理工大學 出版社。3 .沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學出版社。目錄一、總體設計思路、基本原理和系統(tǒng)組成 -2 -1 .總體思路 -2 -2 .基本原理-2 -3 .系統(tǒng)組成-3 -二、單元電路設計-4 -1. 載波信號10MHzT生電路 -4 -2. 調制信號1

4、000Hz產生電路 -6 -3. 前置放大電路-7 -4. 調相電路-8 -5. 諧振功率放大及匹配網絡電路 -10 -三、總結與體會-12 -四、參考文獻-13 -五、電路器件連接總圖 -14 -12 -一、總體設計思路、基本原理和系統(tǒng)組成1 .總體思路相位調制電路是使受調波的相位隨調制信號而變化的電路。調 相波與調頻波的差別是調相波的瞬時相位的變化與調制信號成線性 關系，調頻波的瞬時頻率與調制信號成線性關系。正弦載波的瞬時相位隨調制信號而變化的調制，簡稱調相(PM)。正弦波調相器分直接 調相和間接調相兩類。前一種方法利用調制信號直接改變諧振回路 的參數，使載波(受調波)信號通過回路時產生相

5、移而形成調相波。 現(xiàn)介紹這么一種簡易的相位調制電路， 該電路的調制信號由RC橋式 振蕩電路產生，經放大后和載波信號經相位調制器后，輸出調相波， 輸出的調相波經前置放大后再經過功率放大，最后通過匹配網絡匹 配后就可產生用于天線發(fā)送的調相波。2 .基本原理低頻調制信號頻率為1000Hz;可用RC橋式電路實現(xiàn)。高頻載波 信號頻率為10MHz采用頻率穩(wěn)定度高的石英晶體震蕩器，使晶體作 為電感元件接入諧振回路，構成并聯(lián)型晶體振蕩器。相位調制是通 過一個可控相移網絡使角頻率為coc的高頻載波uc(t) 產生受調制 電壓uQ(t)控制,滿足A小=kpuQ 的關系的相移A小,即實現(xiàn)調 相。高頻載波信號由晶體震

6、蕩器產生，低頻調制信號用 RC震蕩電路 產生，經放大后與載波信號一同送入可控相移網絡，可控相移網絡 以多級變容二極管調相模塊為核心進行相位調制。最后調相后的信 號經功率放大后輸出。3.系統(tǒng)組成二、單元電路設計1.載波信號10MHz產生電路晶體振蕩器有并聯(lián)型晶體振蕩器和串聯(lián)型晶體振蕩器。并聯(lián)型 晶體振蕩器：將石英晶振作為等效電感元件用在三點式電路中，且 工作在感性區(qū)，稱為并聯(lián)型晶體振蕩器。此時，石英晶振接在晶體 管C、b極之間稱為皮爾斯振蕩電路，接在晶體管b、6極之間稱 為密勒振蕩電路。本電路利用皮爾斯振蕩電路原理產生 10MH戰(zhàn)波信號，與晶體 管Q1發(fā)射極相連的為電容，晶振作為電感元件接在 Q

7、1基極與集電 極之間，構成三點式震蕩。振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數決 定，而石英晶振本身的參眇有高度的穩(wěn)定性。其中 C1為加入的 微調電容，印以微調眄膈振頻率，保展電路工作在標稱頻率-1C210MHz 電路及等效叫下圖所示：圖1-1 10MHZ晶體振蕩電路C1Y1#Q1因為 cq(cL+c0所以 cE =cq振蕩器工作頻率：f02二 /LqStR2C4T圖1-2 交流等效電路由圖可知CL=(C1+C2* C3申C5申C4=(C1+C2泮 C3c4c5/(C3c5+C3c4+C4c5)由于 ci+c23 ,即(R6+R7) 2R8 ;R8相位起振條件：6+帖=0%3. 前置放大電路由于信號發(fā)生電

8、路產生信號幅度一般較小，所以需對產生的信 號首先進行前置放大后使其滿足下一級的輸入信號范圍，再輸入到 下級電路中，可以用三極管放大電路實現(xiàn)。本電路采用共發(fā)射極放 大電路實現(xiàn)信號的放大。使發(fā)射極正偏：VbVe且Vbe0.6V,集電 極反偏Vb 1M使三極管工作在甲類放大狀態(tài)。 放大電路如圖3-1所示：圖3-1共射放大器4. 調相電路本設計要求最大相偏為 2由于單級變容二極管調相電路 最大相偏為n/6,所以得采用三級單回路變容二極管調相電 路，擴大相偏，最大相偏 3KQ=2電路如下圖所示：圖4-1三級單回路變容二極管調相電路從R9端加入載波信號，從 R3端加入調制信號UCm.由于所用是 變容二極管

9、，隨著UCm的變化，電容也發(fā)生變化，因為f2與C成反比, 所以f發(fā)生變化，進而引發(fā)相位發(fā)生變化，達到調相的目的。使得 調制信號幅度的變化在調相波上以相位的形式變化出來。R10的目的 是使阻抗曲線變得平緩，即使Q值變小單級變容二極管調相電路如下圖所示:載波輸入R4C12調制宜號VCC圖4-2 單級變容二極管調相電路工作原理:圖4-2中調制信號是低頻，在低頻狀態(tài)下，C& C13相當于開路, 則VCC通過電阻R14到變容二極管的一端，而調制信號的負極則通 過這里的接地到達變容二極管，最后把調制信號加入進去。高頻載 波信號相當于高頻，在高頻狀態(tài)下，C12、C13相當于短路，則高頻 載波通過電阻R4加到

10、變容二極管的一端，高頻載波接地的部分就通 過接地端加到變容二極管的另一端，最終將載波信號加入進去。調 制信號和載波信號加入以后，通過變容二極管的三級級聯(lián)電路來實 現(xiàn)調相。調相分析：設輸入載波信號Vc (t) =Vcm COSWj調制信號 V6t) =Vcm COSCt變容二極管作為回路總電容，當 m很小時， 回路的諧振頻率為：(t) = c(1 mcos1.4) = c -心(t)Y. v (t):一m C cosE 2輸出電壓：V(t) =LmZ何c)8Sct+邛)分別是諧振回路在切=以上呈現(xiàn)的阻抗幅值和相移。在失諧不大的條件下，邛=.arctan 2Q出二 t當中 - .： (t)個內2Q

11、 =-2Q C C2(t)C :底(t) (t):2Q -(CV6(t) = m C cos.42:Q mcosijt = mp cos，.、t(mp = Q m)V(t) = JZ(，c)cos t mpCOSJt實現(xiàn)線性調相的條件：mm rad (mp )6 p 65.諧振功率放大及匹配網絡電路為了滿足發(fā)射輸出的高功率，所以得對產生的調相信號進行功 率放大后才能發(fā)射出去。本電路中采用自給基極偏置電路，使其工 作在丙類狀態(tài)。諧振功率放大器原理電路及等效電路如下圖所示：圖5-1 諧振功率放大器原理電路圖5-2等效電路選頻網絡（濾波器）的功能：從眾多頻率中選出有用信號，濾 除或抑制無用信號，以保

12、證放大器工作在要求的狀態(tài)，即起到阻抗 變換的作用，又可以抑制工作頻率范圍以外的頻率。本設計中采用 LC并聯(lián)諧振回路使回路諧振在輸入信號頻率上。圖5-2中RL為外接負載，呈阻抗性。L7和 C199 C21為 T 型匹配網絡，與 RL組成并聯(lián)諧振回路。調節(jié) C19 C21使回 路諧振在輸入信號頻率。 VBB為基極偏置電壓，使功率管 Q點 設在截止區(qū)，以實現(xiàn)丙類工作。本設計電路中由于晶體管3DA21A輸入阻抗與前級輸 出阻抗不匹配，所以在放大器之間加入T型選頻匹配網絡 （C18、C20、L6）,在放大器輸出的與負載之間也加入T 型匹配網絡（C19、C21、L7）。由于晶體管參數的分散性和 分布參數的

13、影響，C18C19均采用可變電容器，其最大容 量應為計算值的23倍。實現(xiàn)功率放大。最后通過匹配網 絡匹配后就可產生用于天線發(fā)送的調相波。三、總結與體會本次課程設計歷時兩個星期左右，通過這兩個星期的學習，發(fā)現(xiàn) 了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經驗 還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。這次的課程設計也讓我看到自己力量的渺小，我發(fā)現(xiàn)僅靠自己 掌握的東西想要做好課程設計實在是太難了，此刻我深刻的認識到 了資料的重要性，通過一次次的上網查資料，一遍遍的翻看課本和 實驗教程，我終于把課程設計做完了，那一刻的喜悅是無可比擬 的, 這是只有努力過才知道的喜悅。在這個過程中，我也曾

14、經因為經驗的缺乏失落過，也曾經因為 找到有用的資料而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預示著結果也見 證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次 的極簡單的課程制作，可是平心而論，也是非常寶貴的。這讓我不 得不佩服專門搞高頻線路開發(fā)的技術前輩，意識到老一輩對我們社 會的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣冻龆嗌傩?血。真正的認識到他們是多么的令人尊敬。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我 知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就， 人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折 是一份財富，經歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途 上一個非常美好的回憶。四、參考文獻1 .張肅文主編.，高頻電子線路，高等教育出版社.。2 .謝自美主編，電子線路設計、實驗、測試，華中理工大學 出版社。3 .沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學出版社。-13-五、電路器件連接總圖-15 -電氣與信息工程系課程設計評分表項目評價優(yōu)良中及格差設計方案的合理性與創(chuàng)造性 （10%）硬件設計或