基于Multisim的調(diào)頻發(fā)射機(jī)課程設(shè)計(jì)

東北大學(xué)秦皇島分校盤算機(jī)與通訊工程學(xué)院分解課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)標(biāo)題：調(diào)頻發(fā)射機(jī)專業(yè)名稱通訊工程班級(jí)學(xué)號(hào)4100828學(xué)生姓名孟梅梅指點(diǎn)教師李雅珍設(shè)計(jì)時(shí)光2012.12.17~2013.1.4課程設(shè)計(jì)義務(wù)書專業(yè)：通訊工程學(xué)號(hào)：4100828學(xué)生姓名（簽名）：設(shè)計(jì)標(biāo)題：調(diào)頻發(fā)射機(jī)一.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前提盤算機(jī)與通訊工程學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室二.設(shè)計(jì)義務(wù)及請(qǐng)求進(jìn)修Multisim仿真軟件的應(yīng)用辦法,以及錘煉電路仿真的才能;設(shè)計(jì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)各模塊的電路,準(zhǔn)確設(shè)計(jì)與盤算發(fā)射機(jī)的各單元電路;用Multisim軟件對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否準(zhǔn)確;模仿仿真,輸出成果.設(shè)計(jì)陳述的內(nèi)容設(shè)計(jì)標(biāo)題與設(shè)計(jì)義務(wù)（設(shè)計(jì)義務(wù)書）本次課程設(shè)計(jì)的標(biāo)題為調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì).旨在經(jīng)由過程調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì),樹立無線電發(fā)射機(jī)的整機(jī)概念,懂得發(fā)射機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及互相影響,從而能準(zhǔn)確設(shè)計(jì).盤算發(fā)射的各單元電路.發(fā)射機(jī)是日常生涯中罕有的也是應(yīng)用異常普遍的電子器件,研討本課題既可以懂得小旌旗燈號(hào)發(fā)射機(jī)電路,又可以進(jìn)步對(duì)于Multisim的應(yīng)用才能和應(yīng)用書本常識(shí)的才能.本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)單元重要包含根本放大電路.振蕩電路.調(diào)頻波產(chǎn)生電路.倍頻電路.高頻功放電路.媒介（緒論）(設(shè)計(jì)的目標(biāo).意義等)頻率調(diào)制又稱調(diào)頻,它是使高頻載波旌旗燈號(hào)的頻率按調(diào)制旌旗燈號(hào)振幅的紀(jì)律變更,即使瞬時(shí)頻率變更的大小與調(diào)制旌旗燈號(hào)成線性關(guān)系,而振幅保持根本恒定的一種調(diào)制方法.調(diào)頻發(fā)射機(jī)起首將音頻旌旗燈號(hào)旌旗燈號(hào)放大,并應(yīng)用振蕩電路產(chǎn)生高頻載波旌旗燈號(hào),將調(diào)制旌旗燈號(hào)與載波型號(hào)輸入調(diào)頻波產(chǎn)生電路得到調(diào)頻波,再對(duì)所產(chǎn)生的調(diào)頻旌旗燈號(hào)進(jìn)行倍頻.功放和一系列的阻抗匹配,完成調(diào)頻發(fā)射進(jìn)程.本次課程設(shè)計(jì)重要經(jīng)由過程應(yīng)用通訊道理所學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路,然后應(yīng)用高頻電路所學(xué)的常識(shí)進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn),最后應(yīng)用Multisim軟件對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真,磨練電路的準(zhǔn)確性.經(jīng)由過程此次課程設(shè)計(jì)不但能對(duì)所學(xué)的通訊道理和高頻電子線路課程進(jìn)行活學(xué)活用,也進(jìn)步了大家應(yīng)用軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的才能,十分有教授教養(yǎng)意義.設(shè)計(jì)主體（各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容.剖析.結(jié)論等）旌旗燈號(hào)輸入.總體設(shè)計(jì)方框圖旌旗燈號(hào)輸入調(diào)頻波產(chǎn)生電路調(diào)頻波產(chǎn)生電路倍頻放大電路根本放大電路倍頻放大電路根本放大電路調(diào)頻旌旗燈號(hào)輸出調(diào)頻旌旗燈號(hào)輸出載波產(chǎn)生電路載波產(chǎn)生電路圖1調(diào)頻發(fā)射機(jī)總體設(shè)計(jì)框圖.調(diào)制道理及實(shí)現(xiàn)3.2.1.根本放大電路的道理及電路實(shí)現(xiàn)音頻放大器的目標(biāo)是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻旌旗燈號(hào),旌旗燈號(hào)音量和功率級(jí)都要幻想——如實(shí).有用且掉真低.其一種簡略模仿實(shí)現(xiàn)計(jì)劃是采取線性模式的晶體管,得到與輸入電壓成比例的輸出電壓,即A類放大器,是指電流持續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器,這種放大器,因?yàn)榉乐沽似骷_關(guān)所產(chǎn)生的非線性,只要偏置和動(dòng)態(tài)規(guī)?？刂频卯?dāng),僅從掉真的角度來看,可以為它是一種優(yōu)越的線性放大.圖2根本放大電路的Multisim道理圖Ql音頻放大管,選用了2SC1815型,β≥150;電阻R1可轉(zhuǎn)變頻率吸收的敏銳度,電阻R2.R3為晶體管供給靜態(tài)偏置,控制R3的大小可以控制輸入旌旗燈號(hào)的大小;C1為耦合電容,采取了CDll型電解電容.仿真成果：圖3根本放大電路的仿真成果3.2.2.載波產(chǎn)生電路的道理及仿真成果振蕩電路的功效是：在沒有外加輸入旌旗燈號(hào)的情形下,電路主動(dòng)將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為具有必定振幅.必定頻率和必定波形的交變旌旗燈號(hào)輸出.我們可選用三種辦法得到須要的高頻載波旌旗燈號(hào).三種辦法如下：【1】辦法一：由LC振蕩電路產(chǎn)生LC調(diào)頻振蕩器一般由LC正弦波振蕩器與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路兩大部分構(gòu)成.個(gè)中,LC正弦波振蕩器用于產(chǎn)生必定頻率的幅度和旌旗燈號(hào),無須外加輸入旌旗燈號(hào)的控制,就能主動(dòng)將電能轉(zhuǎn)換為所須要的交換能量輸出.圖4LC振蕩器電路的Multisim道理圖仿真成果：圖5LC振蕩電路產(chǎn)生高頻載波的仿真成果【2】辦法二：由西勒振蕩電路或者克拉潑電路產(chǎn)生高頻載波平日依據(jù)載波頻率的高下和頻率穩(wěn)固度來肯定電路情勢(shì).在頻率穩(wěn)固度請(qǐng)求不高的情形下,可以采取電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路,如下圖所示的克拉潑.西勒電路.（a)西勒振蕩器（b)克拉潑振蕩器圖6兩種電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路道理1）西勒振蕩器的Multisim道理圖及仿真成果為：圖7西勒振蕩器的Multisim道理圖及仿真成果2）克拉潑振蕩器的Multisim道理圖及仿真成果為：圖8克拉潑振蕩器的Multisim道理圖及仿真成果3.2.3.調(diào)頻波產(chǎn)生電路道理及其實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制道理載波,調(diào)制旌旗燈號(hào);經(jīng)由過程FM調(diào)制,使得頻率變更量與調(diào)制旌旗燈號(hào)的大小成正比.即已調(diào)旌旗燈號(hào)的瞬時(shí)角頻率已調(diào)旌旗燈號(hào)的瞬時(shí)相位為實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的辦法有：【1】變?nèi)荻O管直接調(diào)頻變?nèi)荻O管調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管及耦合電容構(gòu)成,R1與R2為變?nèi)荻O管供給靜態(tài)時(shí)的反向直流偏置電壓即=[R2/(R1+R2)].電阻R3稱為隔離電阻,常取R3》R2,R3》R1,以減小調(diào)制旌旗燈號(hào)對(duì)的影響.C5與高頻扼流圈L2給供給通路,C6起高頻濾波感化.變?nèi)荻O管經(jīng)由過程耦合電容部分接入振蕩回路,有利于主振頻率的穩(wěn)固性,減小調(diào)制掉真.圖(1-4)所示的為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路,接入系數(shù)及回路總電容分離為：(1-6)(1-7)式中,為變?nèi)荻O管的結(jié)電容,它與外加電壓的關(guān)系為：(1-8)式中,為變?nèi)荻O管加零偏壓時(shí)的結(jié)電容;為變?nèi)莨躊N結(jié)內(nèi)建電差（硅管=,鍺管=0.3V）;γ變?nèi)荻O管的電容變更指數(shù),與頻偏的大小有關(guān)（小頻偏：選γ=1的變?nèi)荻O管可近似實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻,大頻偏：必須選γ=2的超突變結(jié)變?nèi)荻O管,才干實(shí)現(xiàn)較好的線性調(diào)頻）;ν為變?nèi)莨軆深^所加的反向電壓,ν=+=+.變?nèi)荻O管的Cj-v特征曲線如圖（1-2）示,設(shè)電路工作在線性調(diào)制狀況,在靜態(tài)工作點(diǎn)Q處,曲線的斜率為(1-9)圖1-1變?nèi)荻O管部分接入的等效電路圖圖1-3變?nèi)荻O管的Cj-v特征曲線直接調(diào)頻的基起源基礎(chǔ)理是應(yīng)用調(diào)制旌旗燈號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率,使其反應(yīng)調(diào)制旌旗燈號(hào)變更紀(jì)律.要用調(diào)制旌旗燈號(hào)去控制載波振蕩器的振蕩頻率,就是用調(diào)制旌旗燈號(hào)去控制決議載波振蕩器振蕩頻率的元件或電路的參數(shù),從而使載波振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制旌旗燈號(hào)變更紀(jì)律線性地轉(zhuǎn)變,就可以或許實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻.直接調(diào)頻可用如下辦法實(shí)現(xiàn)：在LC振蕩器中,決議振蕩頻率的重要元件是LC振蕩回路的電感L和電容C.在RC振蕩器中,決議振蕩頻率的重要元件是電阻和電容.因而,依據(jù)調(diào)頻的特色,用調(diào)制旌旗燈號(hào)去控制電感.電容或電阻的數(shù)值就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻.調(diào)頻電路中經(jīng)常應(yīng)用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路.經(jīng)常應(yīng)用的可控電感元件是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路,而可控電阻元件有二極管和場效應(yīng)管.在微波發(fā)射機(jī)中,經(jīng)常應(yīng)用速調(diào)管振蕩器作為載波振蕩器,其振蕩頻率受控于加在管子反射極上的反射極電壓.是以,只需將調(diào)制旌旗燈號(hào)加至反射極即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻.若載波是由多諧振蕩器產(chǎn)生的方波,則可用調(diào)制旌旗燈號(hào)控制積分電容的充放電電流,從而控制其振蕩頻率.變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的工作道理圖與Multisim仿真成果為：圖9變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的工作道理圖仿真成果為：圖10變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的Multisim仿真成果變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的工作道理圖與Multisim仿真成果為：圖9變?nèi)荻O管間接調(diào)頻的工作道理圖仿真成果為：【2】變?nèi)荻O管間接調(diào)頻不直接針對(duì)載波,而是通事后一級(jí)的可控的移相收集.將先輩行積分,爾后以此積分值進(jìn)行調(diào)相,即得間接調(diào)頻.間接調(diào)頻實(shí)現(xiàn)的道理框圖如圖1-1所示：圖9借助于調(diào)相器得到調(diào)頻波圖10變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路的Multisim仿真成果【3】鎖相環(huán)調(diào)頻電路鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路,簡稱鎖相環(huán)（PLL）.鎖相環(huán)的特色是：應(yīng)用外部輸入的參考旌旗燈號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩旌旗燈號(hào)的頻率和相位.因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出旌旗燈號(hào)頻率對(duì)輸入旌旗燈號(hào)頻率的主動(dòng)跟蹤,所以鎖相環(huán)通經(jīng)常應(yīng)用于閉環(huán)跟蹤電路.鎖相環(huán)在工作的進(jìn)程中,當(dāng)輸出旌旗燈號(hào)的頻率與輸入旌旗燈號(hào)的頻率相等時(shí),輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值,即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住,這就是鎖相環(huán)名稱的由來.鎖相環(huán)平日由鑒相器（PD）.環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分構(gòu)成.起首在Multisim軟件中構(gòu)造鎖相環(huán)的仿真模子(圖10).鎖相環(huán)包含三個(gè)重要的部分：（1）.（2）低通濾波器(LPF):是個(gè)線性電路,其感化是濾除鑒相器輸出電壓中的高頻分量,起膩滑濾波的感化.平日由電阻.電容或電感等構(gòu)成,有時(shí)也包含運(yùn)算放大器.（3）壓控振蕩器（VCO）：振蕩頻率受控制電壓控制的振蕩器,而振蕩頻率與控制電壓之間成線性關(guān)系.圖中,鑒相器由模仿乘法器A1實(shí)現(xiàn),壓控振蕩器為V3,環(huán)路濾波器由R1.C1構(gòu)成.環(huán)路濾波器的輸出經(jīng)由過程R2.R3串聯(lián)分壓后加到壓控振蕩器的輸人端,直流電源V2用來調(diào)劑壓控振蕩器的中間頻率.仿真模子中,增長R2.R3及V2的目標(biāo)就是為了便于調(diào)劑壓控振蕩器的中間頻率.直接調(diào)頻電路的振蕩器中間頻率穩(wěn)固度較低,而采取晶體振蕩器的調(diào)頻電路,其調(diào)頻規(guī)模又太窄.采取鎖相環(huán)的調(diào)頻器可以解決這個(gè)抵觸.其構(gòu)造道理如圖2所示.壓控振蕩器+環(huán)路濾波器鑒相器晶體振蕩器壓控振蕩器+環(huán)路濾波器鑒相器晶體振蕩器FM波調(diào)制旌旗燈號(hào)圖11鎖相環(huán)調(diào)頻電路道理框圖實(shí)現(xiàn)鎖相調(diào)頻的前提是調(diào)制旌旗燈號(hào)的頻譜要處于低通濾波器通帶之外,也就是說,鎖相環(huán)路對(duì)慢變更的頻率偏移有響應(yīng),使壓控振蕩器的中間頻率鎖定在穩(wěn)固度很高的晶振頻率上.而跟著輸入調(diào)制旌旗燈號(hào)的變更,振蕩頻率可以產(chǎn)生很大偏移.依據(jù)圖2樹立的仿真電路如圖3所示.圖中,設(shè)置壓控振蕩器V1在控制電壓為0時(shí),輸出頻率為O;控制電壓為5V時(shí),輸出頻率為50kHz.如許,現(xiàn)實(shí)上就選定了壓控振蕩器的中間頻率為25kHz,為此設(shè)定直流電壓V3為2．5V.調(diào)制電壓V4經(jīng)由過程電阻R5接到VCO的輸入端,R5現(xiàn)實(shí)上是作為調(diào)制旌旗燈號(hào)源V4的內(nèi)阻,如許可以包管加到VCO輸入端的電壓是低通濾波器的輸出電壓和調(diào)制電壓之和,從而知足了道理圖的請(qǐng)求.本電路中,相加功效也可以經(jīng)由過程一個(gè)加法器來完成,但電路要變得相對(duì)龐雜一些.圖12鎖相環(huán)調(diào)頻仿真電路VCO輸出波形和輸入調(diào)制電壓V4的關(guān)系如圖4所示.由圖可見,輸出旌旗燈號(hào)頻率跟著輸入旌旗燈號(hào)的變更而變更,從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻功效.圖13鎖相環(huán)調(diào)頻電路仿真圖3.2.4.倍頻電路道理與仿真倍頻器本質(zhì)上就是一種輸出旌旗燈號(hào)等于輸入旌旗燈號(hào)頻率整數(shù)倍的電路,經(jīng)常應(yīng)用的是二倍頻和三倍頻器.倍頻器的重要感化是為了晉升載波旌旗燈號(hào)的頻率,使之工作于對(duì)應(yīng)的信道;同時(shí)經(jīng)倍頻處理后,調(diào)頻旌旗燈號(hào)的頻偏也可成倍進(jìn)步,即進(jìn)步了調(diào)頻調(diào)制的敏銳度,如許可下降對(duì)換制旌旗燈號(hào)的放大請(qǐng)求.采作倍頻器的另一個(gè)利益是：可以使載波主振蕩器與高頻放大器隔離,減小高頻寄生耦合,有利于削減高頻自激現(xiàn)象的產(chǎn)生,進(jìn)步整機(jī)工作穩(wěn)固性.正弦波二倍頻,可以用乘法器實(shí)現(xiàn).但是乘法器輸出的二倍頻正弦旌旗燈號(hào)幅值要比輸入低1/2,同時(shí),乘法器還輸出1/2輸入幅值的直流旌旗燈號(hào),應(yīng)用時(shí)要用隔直電路將其清除.本次課程設(shè)計(jì)我們采取的恰是應(yīng)用乘法器實(shí)現(xiàn)二倍頻.二倍頻電路如圖15所示.其仿真波形如圖16所示.圖14二倍頻電路圖15二倍頻仿真電路波形下面的為原正弦波,其頻率為1KHZ,上面的為倍頻后的波形,可見其頻率變成本來的兩倍,幅值變成本來的一半.此外,我們還做了多倍頻電路,電路圖及仿真波形如圖18.19所示圖16多倍頻電路圖17多倍頻仿真波形圖3.3.總的電路設(shè)計(jì)圖16調(diào)頻電路圖18總體設(shè)計(jì)誤差剖析由仿真波形可看到,波形并不是是完善的正弦波,照樣有點(diǎn)掉真的,還有就是中間頻率照樣消失一點(diǎn)誤差的,但是本次所設(shè)計(jì)的電路根本達(dá)到了義務(wù)書的請(qǐng)求,所設(shè)計(jì)電路的仿真程度,離設(shè)計(jì)指標(biāo)所請(qǐng)求的還一段距離.消失這些原因重要有以下四點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)電路時(shí)選擇元件不合會(huì)產(chǎn)生誤差;（2）電路的參數(shù)設(shè)置會(huì)產(chǎn)生誤差;（3）本身電路設(shè)計(jì)消失問題有待改良;（4）各級(jí)電路接在一路時(shí)互相干擾.停止語（設(shè)計(jì)的收成.領(lǐng)會(huì)等）經(jīng)由過程此次設(shè)計(jì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的課程設(shè)計(jì),收成良多,作為通訊工程專業(yè)的學(xué)生,旌旗燈號(hào)的吸收調(diào)制傳送吸收理應(yīng)是好生控制的看家本領(lǐng).但此次最大的收成等于意識(shí)到本身在常識(shí)應(yīng)用上的不扎實(shí).本次課程設(shè)計(jì)是通訊道理的課程設(shè)計(jì),基于通訊道理的只是調(diào)頻發(fā)射機(jī)的工作道理不難懂得與控制,但功效電路的實(shí)現(xiàn)須要應(yīng)用高頻電路道理與剖析中的常識(shí)來完成.高頻的進(jìn)修難度相對(duì)較大,應(yīng)用高頻的只是設(shè)計(jì)龐雜的電路時(shí),一開端感到很辣手.于是我們小組分工合作,經(jīng)由過程在互聯(lián)網(wǎng)上查材料,在電子閱覽室搜刮相干論文,在閱覽室查找相干書本,幾世界來,逐漸的對(duì)本次課程設(shè)計(jì)有了必定的掌控,晉升了自身提出問題解決問題的才能,也在小組合作中領(lǐng)會(huì)著集體的力氣,時(shí)代碰見過各種艱苦,也不乏抱怨,但始終不曾想過廢棄,四五世界來,得到錘煉的不只是我們的常識(shí)程度,實(shí)踐才能,還有看待辣手問題的不躁不棄.別的,此次實(shí)驗(yàn)