高頻電路課程設(shè)計

1、湖南工程學(xué)院課程 設(shè) 計課程名稱高頻電子電路課題名稱調(diào)相（PM放大器設(shè)計專 業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班 級 1101 班學(xué) 號姓 名指導(dǎo)教師湖南工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱 高頻電子線路題 目調(diào)相（PM放大器設(shè)計專業(yè)班級電子科學(xué)技術(shù)1101學(xué)生姓名 學(xué)號指導(dǎo)老師審 批任務(wù)書下達(dá)日期2014年2月24日設(shè)計完成日期2014年3月4日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一、設(shè)計內(nèi)容1、單頻調(diào)相放大器設(shè)計2、以多級變?nèi)荻O管調(diào)相模塊為核心，完成調(diào)制信號產(chǎn)生、放 大、調(diào)相和功率放大器電路的設(shè)計3、相關(guān)元件參數(shù)及元件選擇要求。二、總體要求1、給出具體設(shè)計思路和系統(tǒng)實現(xiàn)的框圖。2、給出調(diào)制信號產(chǎn)生、放大，調(diào)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(shù)要 求。3、編寫設(shè)計說明書，所有圖紙和說明書均用16K紙打印。三、電路指標(biāo)要求1、調(diào)制信號頻率1000Hz2、載波頻率為10MHZ3、最大相偏：24、回路空載品質(zhì)因素Q=100四、給定條件1、+VCc=812V2、主要器件：變?nèi)荻O管、三極管、電阻、電容、電感若干。主要設(shè)計條件1、提供直流電源一臺；2、其它必要的儀器和連接導(dǎo)線等；3、計算機(jī)。說明書格式1、課程設(shè)計封面；2、任務(wù)書；3、說明書目錄；4、設(shè)計總體思路及系統(tǒng)框圖；5、電路設(shè)計；6、總結(jié)與體會；7、附錄；10、參考文獻(xiàn)；8、電路器件連接總圖。進(jìn)度安排一周星期一上午：下達(dá)設(shè)計

3、任務(wù)書，介紹課題內(nèi)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(shè)計方案, 畫出整機(jī)原理圖草圖；一周星期三下午至星期五：具體電路設(shè)計；二周星期一上午至星期星期五上午書寫設(shè)計報告打印出圖紙 二周星期五下午：答辯。參考文獻(xiàn)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(shè)計、實驗、測試，華中理工大學(xué) 出版社。3 .沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學(xué)出版社。目錄一、總體設(shè)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(shè)計-4 -1. 載波信號10MHzT生電路 -4 -2. 調(diào)制信號1

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

5、移而形成調(diào)相波。 現(xiàn)介紹這么一種簡易的相位調(diào)制電路， 該電路的調(diào)制信號由RC橋式 振蕩電路產(chǎn)生，經(jīng)放大后和載波信號經(jīng)相位調(diào)制器后，輸出調(diào)相波， 輸出的調(diào)相波經(jīng)前置放大后再經(jīng)過功率放大，最后通過匹配網(wǎng)絡(luò)匹 配后就可產(chǎn)生用于天線發(fā)送的調(diào)相波。2 .基本原理低頻調(diào)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(gòu)成并聯(lián)型晶體振蕩器。相位調(diào)制是通 過一個可控相移網(wǎng)絡(luò)使角頻率為coc的高頻載波uc(t) 產(chǎn)生受調(diào)制 電壓uQ(t)控制,滿足A小=kpuQ 的關(guān)系的相移A小,即實現(xiàn)調(diào) 相。高頻載波信號由晶體震

6、蕩器產(chǎn)生，低頻調(diào)制信號用 RC震蕩電路 產(chǎn)生，經(jīng)放大后與載波信號一同送入可控相移網(wǎng)絡(luò)，可控相移網(wǎng)絡(luò) 以多級變?nèi)荻O管調(diào)相模塊為核心進(jìn)行相位調(diào)制。最后調(diào)相后的信 號經(jīng)功率放大后輸出。3.系統(tǒng)組成二、單元電路設(shè)計1.載波信號10MHz產(chǎn)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(chǎn)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(gòu)成三點式震蕩。振蕩頻率幾乎由石英晶振的參數(shù)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(diào)電容，印以微調(diào)眄膈振頻率，保展電路工作在標(biāo)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(chǎn)生信號幅度一般較小，所以需對產(chǎn)生的信 號首先進(jìn)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(diào)相電路本設(shè)計要求最大相偏為 2由于單級變?nèi)荻O管調(diào)相電路 最大相偏為n/6,所以得采用三級單回路變?nèi)荻O管調(diào)相電 路，擴(kuò)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?nèi)荻O管調(diào)相電路從R9端加入載波信號，從 R3端加入調(diào)制信號UCm.由于所用是 變?nèi)荻O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(jìn)而引發(fā)相位發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)相的目的。使得 調(diào)制信號幅度的變化在調(diào)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?nèi)荻O管調(diào)相電路如下圖所示:載波輸入R4C12調(diào)制宜號VCC圖4-2 單級變?nèi)荻O管調(diào)相電路工作原理:圖4-2中調(diào)制信號是低頻，在低頻狀態(tài)下，C& C13相當(dāng)于開路, 則VCC通過電阻R14到變?nèi)荻O管的一端，而調(diào)制信號的負(fù)極則通 過這里的接地到達(dá)變?nèi)荻O管，最后把調(diào)制信號加入進(jìn)去。高頻載 波信號相當(dāng)于高頻，在高頻狀態(tài)下，C12、C13相當(dāng)于短路，則高頻 載波通過電阻R4加到

10、變?nèi)荻O管的一端，高頻載波接地的部分就通 過接地端加到變?nèi)荻O管的另一端，最終將載波信號加入進(jìn)去。調(diào) 制信號和載波信號加入以后，通過變?nèi)荻O管的三級級聯(lián)電路來實 現(xiàn)調(diào)相。調(diào)相分析：設(shè)輸入載波信號Vc (t) =Vcm COSWj調(diào)制信號 V6t) =Vcm COSCt變?nèi)荻O管作為回路總電容，當(dāng) 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(dāng)中 - .： (t)個內(nèi)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(diào)相的條件：mm rad (mp )6 p 65.諧振功率放大及匹配網(wǎng)絡(luò)電路為了滿足發(fā)射輸出的高功率，所以得對產(chǎn)生的調(diào)相信號進(jìn)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(wǎng)絡(luò)（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(shè)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(fù)載，呈阻抗性。L7和 C199 C21為 T 型匹配網(wǎng)絡(luò)，與 RL組成并聯(lián)諧振回路。調(diào)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(shè)在截止區(qū)，以實現(xiàn)丙類工作。本設(shè)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(wǎng)絡(luò) （C18、C20、L6）,在放大器輸出的與負(fù)載之間也加入T 型匹配網(wǎng)絡(luò)（C19、C21、L7）。由于晶體管參數(shù)的分散性和 分布參數(shù)的

13、影響，C18C19均采用可變電容器，其最大容 量應(yīng)為計算值的23倍。實現(xiàn)功率放大。最后通過匹配網(wǎng) 絡(luò)匹配后就可產(chǎn)生用于天線發(fā)送的調(diào)相波。三、總結(jié)與體會本次課程設(shè)計歷時兩個星期左右，通過這兩個星期的學(xué)習(xí)，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(jīng)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(shè)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(shè)計實在是太難了，此刻我深刻的認(rèn)識到 了資料的重要性，通過一次次的上網(wǎng)查資料，一遍遍的翻看課本和 實驗教程，我終于把課程設(shè)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(jīng)因為經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)因為 找到有用的資料而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)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(shù)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(rèn)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(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠(yuǎn)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(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)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(xiàn)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(shè)計、實驗、測試，華中理工大學(xué) 出版社。3 .沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學(xué)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(shè)計評分表項目評價優(yōu)良中及格差設(shè)計方案的合理性與創(chuàng)造性 （10%）硬件設(shè)計或