高頻電子課程設計--調幅接收機

1、調幅接收機1.課程設計目的調幅接收機是接收設備，是從信道上接收有用高頻調幅信號并對其進行相關處理后，從中恢復出與發(fā)送端一致的原音頻信號。為此，它必須具有從眾多信號中選擇有用信號、抑制其它信號干擾的能力。調幅接收系統(tǒng)具體包括輸入回路，高頻放大器，混頻器，本地振蕩，中頻放大器，檢波器，低頻放大器。通過本課題設計鞏固已學的理論知識，能夠使學生建立無線電接收機的整機概念，了解接收機整機各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算接收機的各個單元電路：高頻放大級、主振級、中放級、檢波級及音頻放大器的參數設計、元器件選擇、電路的焊裝與調試。初步掌握小型調幅波接收機的調整及測試方法。 各部分的功能如

2、下：輸入回路：從接收天線上接收到的信號中提取出有用信號。高頻小信號放大器：把輸入回路收到的微弱信號放大?；祛l器：將高頻信號調制成中頻信號。中頻放大器：將中頻信號的幅度進行放大。檢波器：將調幅信號的載波去掉。低頻放大器：將音頻信號的幅度進行放大。2.設計方案論證2.1 振蕩電路的選擇振蕩電路是一個沒有輸入而有輸出（交流信號）的放大電路。當然它是需要直流電源供電的。所以，它的作用就是將直流電能轉變成交流電能。振蕩電路的基本組成就是：1、放大器；2、正反饋網絡。有以上電路組成的振蕩電路一般輸出的都是方波。要想產生正弦波，還要增加一個組成部分：選頻網絡。 選頻網絡可以用電感L、電容C組成，這就是LC振

3、蕩電路；也可以用電阻R、電容C組成選頻網絡，這就是RC振蕩電路。 一般來說，LC振蕩電路適合產生較高頻率（一般在高于幾百千赫）；而RC振蕩電路適合產生較低頻率。 振蕩電路LC反結合型振蕩電路固態(tài)振動子振蕩電路RC 振蕩電路調諧型哈特萊電路Wien.Bridgege型皮爾斯C-B電路移相型考畢茲電路皮爾斯B-E電路射極回授電路圖1振蕩電路的分類RL與丙類功率放大器的諧振回路之間采用變壓器耦合方式，實現了阻抗匹配，則集電極回路的諧振阻抗R0上的功率等于負載RL上的功率，所以將集電極的輸出功率視為高頻功率放大器的輸出功率，即Po=PC。我們主要是根據給定的頻率范圍以及對振蕩頻率的要求而確定采用哪種形

4、式的振蕩電路。RC振蕩器的頻率穩(wěn)定度一般為,這里我們的要求是頻率穩(wěn)定度5×104 。低頻正弦波振蕩器一般就是采用的RC振蕩電路。RC振蕩器又分為移相式RC振蕩器和串并聯(lián)RC振蕩器（即文氏電橋振蕩器）。后者性能較好所以被廣泛采用。首先，運用較廣的是電容回授三點式振蕩器，其頻率范圍為幾兆赫茲至幾百兆赫茲。工作頻率可以做的很高，這種電路把晶體管的輸入輸出電容，引線分布電容并聯(lián)在回路電路兩端，構成反饋電容的一部分。另外由于反饋電容對高次諧波呈現低阻抗，因此輸出信號的波形好，頻譜較純。并且在工作頻率升高時，不會使反饋性質發(fā)生變化?；厥陔娐贩糯舐蔄回授電路回授率閉回路ViVf具有頻率選擇功能輸出

5、圖2頻率選擇電路它的工作頻段為幾兆赫茲至幾十兆赫茲。它不宜用在幾十兆赫茲以上的頻段。另外，還有改進型回路回授電路，它主要在頻率穩(wěn)定度要求較高的場合采用，如西勒電路。西勒電路具有調節(jié)頻率方便，有一定的頻率寬度，波段內振蕩電壓較平穩(wěn)等優(yōu)點，故用得非常廣泛。但本次課程設計因為振蕩頻率要求可調，波段覆蓋系數不太大，頻率穩(wěn)定度要求又較高，故選擇西勒電路，另外為了避免變化引起的頻率不穩(wěn)，采用射極輸出電路。西勒電路的基本構成如圖1所示。電極效率，放大器的集電極電流應該是脈沖狀。當電流流通角小于 1800 時，即為丙類工作狀態(tài)，這時基極直流偏壓 < ，使基極處于反向偏置狀態(tài)。稱為晶體管的導通電壓。圖3

6、西勒電路2.2晶體管的選擇晶體管的選擇，一般要求集電極耗散功率富裕量較大，熱穩(wěn)定性好， 要高，輸入輸出電容要小的。一般而言，選擇硅管就可以。在通信系統(tǒng)中，一般要求設計高穩(wěn)定度，小功率的振蕩。因此選用高的晶體管成為選管的主要原則。雖然晶體管的最大振蕩頻率一般大于特征頻率，但當振蕩器振蕩在晶體管的附近時，晶體管本身的相移成為不可忽略的因素，這樣勢必造成頻率穩(wěn)定度大大下降。因此通常要求大于三至十的最高振蕩頻率，即：因此，本次設計晶體管我們選用3DG4,這種晶體管的參數如下：，顯然（10MHz）,能符合振蕩的要求（本次載波頻率f0=10.7MHz）。另外選擇硅管是因為硅管的熱穩(wěn)定性比較好。2.3晶體管

7、負載的選擇晶體管的選擇我們可根據振蕩器的振幅條件來確定。因為負載電阻的大小，會影響工作狀態(tài)、輸出功率和振蕩器的起振。是根據回歸比和反饋系數的經驗選擇來決定的。因此，當要求振蕩器輸出一定功率時，則的選擇應滿足晶體管輸出功率的要求，并應按高頻功率放大器進行計算。但穩(wěn)定狀態(tài)又是未知的，因此要經過多次設計，反復的實驗才能達到設計要求。2.4直流偏置的計算偏置電路的計算原則與放大器的分壓式偏置電路的計算是一樣的。其基本估算的方法如下：發(fā)射極對地電壓： 集電極對地電壓：我們只要選定的值就可以估算各元件的數值。 現選定；選 選 VBB 基極直流偏壓。2.5高頻電路的計算諧振回路由和C(串聯(lián))并聯(lián)再與L并聯(lián)組

8、成。如圖4所示， 圖4 諧振回路在選擇L，C， 時有較大的靈活性。L 選得較大，回路阻抗就高，就大，反過來選得越大，晶體管輸出輸入電容以及雜散電容的影響就小，頻率穩(wěn)定度就高。這個電路中我選，為了調節(jié)系數，L制成帶磁芯的線圈，電感量可以通過調節(jié)磁芯的位置來進行微調。與C的分配也有較大的靈活性：C選得大些頻率穩(wěn)定度高，而選的大些頻率就比較寬。2.6反饋電路的計算 選 ， ,為了保證很小的晶體管也可以起振，所以取60。由上面的公式得：現在可以根據的值就可以計算回路電容。圖5 交流等效電路電感線圈的Q值采用100，并代入，得： RL=8 把每個電阻折合到c e兩端， 折合到c e兩端： 折合到c e兩

9、端： 折合到c e兩端代入，以及 得： 得：由公式 帶入數據得： 得： 計算出的各個元件參數在實際中難以找到，所以需要進行適當調整，實際采用值如下：，=，=44K，RL=8，=274pF，=547pF， =30Pf ， 2.7振蕩器的調試根據設計和估算結果安裝出來的振蕩器，還不一定能正常工作，往往需要通過調試才能完全滿足設計要求，在調試中通常遇到以下幾個問題：在可調頻率范圍內全部不起振：這時應首先檢查反饋極性，使?jié)M足相位平衡條件。如仍不起振則一般有下列幾種可能原因：（1）直流工作點太低，管子的太小。（2）諧振回路的Q值太低。（3）反饋系數太小，不滿足起振的振幅條件。 高頻端起振，低頻端不振：這

10、是因為低頻端回路Q值過低，應適當提高回路Q值。這主要因為晶體管的高頻特性變壞所致，應更換更高的晶體管。小增加反饋系數，提高工作點電流，減輕負載，換用大的管子均可提高振蕩器的輸出電壓。但這些措施常會使振蕩波形變壞。比較有效的方法是提高電源電壓，這時應注意管子的耐壓，如耐壓不夠，則在提高電源電壓以前應更換大的管子。改善振蕩波形的方法有：降低工作點，使振蕩穩(wěn)定時不進入晶體管的飽和區(qū)，另外也可提高回路Q值，減小反饋系數，減輕負載，以提高回路的選擇性。消除寄生振蕩的方法是:a.合理布線，盡量減小引線長度，合理接地，這個問題對高頻振蕩器尤應重視。b.增加電源去耦電路，防止由于電源內阻引入的正反饋。c.采用

11、高頻性能好的電容，因為有些電容的寄生電感太大，容易使電路產生寄生振蕩。d.基極串接一個小電阻，也可抑制寄生振蕩。出現間歇振蕩：電路，時間常數太大時，便會出現這種現象，適當減小，均有助于克服間歇振蕩的產生。3.設計結果與分析3.1設計結果利用SystemView軟件對系統(tǒng)進行仿真，步驟如下： 將頻率相同的音頻信號用三路頻率不同的載波進行調制，并加上相應載波包絡，成為調 幅波。 將三路調幅波用一個帶通濾波器（中心頻率5MHZ）濾波，得到所需調幅波。 將得到的調幅波與本地振蕩混頻，并進行濾波，得到中頻信號。 然后進行中頻放大，經過包絡檢波，去掉載波，得到與音頻同頻信號。 經過低通濾波，濾除噪音，然后

12、低頻功放得到原始音頻信號。參數說明：音頻信號頻率1k音頻信號載波頻率，模塊1：3.6MHZ，模塊3：10.7MHZ，模塊6：7.8MHZ，幅度都是0.05V。本地振蕩 10MHZ第一個帶通濾波器中心頻率 10MHZ，帶寬8k,上限頻率10004k ，下限頻率9996k。 第二個帶通濾波器中心頻率：365k，上限頻率為370K，下限頻率為360K。 低通濾波器中心頻率為：1K。放大器模塊12 ，13，14，放大倍數為0.1，放大器模塊21放大倍數為：40000，放大器模塊23放大倍數為100。二極管包絡檢波的門限電壓0.05V。仿真波形圖:圖6調制信號圖7載波信號圖8調幅波3.2整機電路圖 圖9

13、整機電路圖4.設計體會課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。通過這次的高頻課設，加深了對電子電路理論知識的理解，并鍛煉了實踐動手能力，具備了高頻電子電路的基本設計能力和基本調試能力 ，能夠正確的使用實驗儀器。回顧起此次高頻課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠

14、遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。現代科學技術的飛速發(fā)展，改變了人類的生活。作為新世紀的大學生，應當站在時代發(fā)展的前列，掌握現代科學技術知識，調整自己的知識結構和能力結構，以適應社會發(fā)展的要求。新世紀需要既有豐富的現代科學知識，能夠獨立解決面臨的任務，充滿活力，有創(chuàng)新意識的新型人才。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！5.參考文獻1 宋樹祥，周冬梅.高頻電子線路.M北京：北京大學出版社，2008.2:65-782 陳邦媛.射頻通信電子線路學習指導.M沈陽：科學出版社，2008.6:75-953 吳慎山.