高频电子课设.

1、 高频电子线路课程设计 专业年级： 电子信息工程13-4班 学 号： 1330160414 学生姓名： 刘本坤 指导教师： 段瑞珍 电气工程系1目录目录0研究背景1一设计任务要求与主要内容11、设计任务要求12、 设计主要内容1二设计模块21. 并联型晶体振荡器21、符号和等效电路22、工作电路33、谐振频率34、实际波形42. 模拟乘法器MC1496原理及介绍41、模拟乘法器原理42、混频原理53、同步检波63. Multisim中模拟乘法器MC149671、乘法器调幅DSB82、同步检波设计94. PCB板的制作111、调制解调原理图112、调制解调PCB图133、调制解调3D预览图13小

2、 结14研究背景1 人耳能听到的声音的频率范围大约在300Hz-3000Hz间，通常把这一频率范围叫作音频。声波在空气中传播很慢，约为340m/s,衰减很快，不会传播很远。2 我们知道，交变的电磁场可以利用天线向天空辐射。但要做到有效的辐射，天线的尺寸应和电磁波的波长相比拟。音频的波长在1k10km，要制造尺寸相当的天线显然是不可能的。因此不能直接将音频信号辐射到空中。3 将音频信号“装载”到更高的频率上，然后由天线辐射出去，是一个可以实现的设想。因为高频的波长在10m到100m间，天线尺寸可以做得比较小。同时，不同的电台可以使用不同的频率，这样就可以容纳很多电台工作。4 把调制信号控制高频信

3、号的过程叫做调制。被调制的高频信号称为载波。经过调制后的高频信号称为已调信号。5 在接收端从已调信号中检取出原始信号的过程称为解调或者检波。一设计任务要求与主要内容1、设计任务要求1 设计晶体振荡器、MC1496乘法混频调制、MC1496乘法混频解调电路； 2 利用multisim进行仿真设计，利用实验室设备进行验证；3 画出电路原理图、PCB图。2、设计主要内容信源放大调制功率放大器信道 小信号 放大器混频本地振荡器中频放大解调放大 振荡器图1 无线通信系统的组成及工作原理无线传输是利用电磁波。分发射部分和接收部分。发射部分由产生高频信号的振荡器，将音频信号加到电磁波上的调制器和高频功率放大

4、器，最后由天线发射到空间去。接收部分由接收天线，高频放大，变频器，中频放大器，检波器和音频功率放大器等组成，最后由喇叭还原出声音。 本次高频课设由于主要包含三个模块，本地晶体振荡器、MC1496乘法混频、MC1496乘法解调。二设计模块1. 并联型晶体振荡器石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点

5、，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。1、符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达100010000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。 图2石英晶体谐振器的

6、符号和等效电路2、工作电路石英晶体振荡器原理的示意如图3所示。这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元件参数确定了振频率。 图3-1 b-e型并联晶体振荡器实际电路 图3-2 b-e型并联晶体振荡器等效电路 3、谐振频率根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗频率特性曲线如图3所示。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fsffd极窄的范围内，石英晶体呈感性。晶体作电感元件使用。对于振荡器，当电路接为并联型振荡器时，晶体起到等效电感的作用，输出频率应为10MHZ，则由f0=1/2知负载电容CL=33.3pF，即C2，C3，C4串联后的总电容为33.3

7、pF，则取C2=100pF，C3=100pF，C4=100pF。为了提高振荡器的工作性能和稳定度，在电路中还应有高频扼流圈，一般取扼流圈L1=10uH。 实验数据：(1) U4min=0.36V,U4max=6.10V; (2) 开关闭合时：fo=10.00173MHz,Uo=61.6mV; 开关断开时：fo=10.00174MHz,Uo=63.5mV;实验结论：(1) 由于石英晶体的等效电感非常大，故品质因数Q很大，所以石英晶体振荡电路有很高的稳定性。 (2) 对比发现，负载变化对振荡频率影响很小，影响振荡频率的主要因素为温度。4、实际波形图4 石英晶体谐振器产生的正弦波2. 模拟乘法器MC

8、1496原理及介绍1、模拟乘法器原理模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的有源非线性器件，主要功能是实现两个互不相关信号的相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。它有两个输入端口，即X 和Y 输入端口。根据双差分对模拟相乘器基本原理制成的单片集成模拟相乘器MC1496是四象限的乘法器。其内部电路如图2-1所示，其中、和等组成多路电流源电路，、为电流源的基准电路，、分别供给、管恒值电流，为外接电阻，可用以调节的大小。由、两管的发射极引出接线端2和3，外接电阻，利用的负反馈作用，以扩大输入电压的动态范围。为外接负载电阻。根据差分电路的基本工作原理，可以得到可见，输出电流中包含两个

9、输入信号的乘积。MC1496的管脚排列如图5所示。图5 MC1496的内部结构2、混频原理混频电路的作用是在本地振荡电压, 作用下将载频为（高频）的已调信号不失真地变换为载频为（中频）的己调信号，频率关系为： 其中，为上混频， 或为下混频。 由于乘法器可以产生只包含两个输入信号之和频及差频分量的输出信号，所以用模拟乘法器和带通滤波器可以方便地实现混频功能。其原理如图6所示：图6 混频器的原理框图由图6可知：若 当乘法器为非理想线性相乘状态时（即中含有、分量及其它非线性杂散分量。）需经带通滤波器以获得所需混频信号。若采用下边频，则带通滤波器的中心频率为。3、同步检波振幅调制信号的解调过程称为检波

10、。常用方法有包络检波和同步检波两种。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法。同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其系统框图如下： 图7 同步检波系统框图其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入振幅调制信号如抑制波的双边带信号,另一输入端输入同步信号（即载波信号）,经乘法器相乘，由此可得输出信号为上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。若输入信号为单边带振幅调制信号，即,则乘法器的输出为

11、 上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，第二项为高频分量，也可以被低通滤波器滤掉。如果输入信号为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号，利用乘法器的相乘原理，同样也能实现解调。设 , ,则输出电压为上式中，第一项为直流分量，第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三项为高频分量，利用隔直电容及低通滤波器可滤掉直流分量及高频分量，从而实现了有载波振幅调制信号的解调。3. Multisim中模拟乘法器MC1496启动multisim13程序，Ctrl+N新建电路图文件，按照MC1496内部结构图，MC1496子电路替代模块如图8所示,MC1496内部结构multisim电路图如图9所示。图8 M

12、C1496子电路替代模块图9 MC1496电路图MC1496可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电。器件的静态工作点由外接元件确定。1、乘法器调幅DSB Multisim电路图如图10所示。 图10 MC1496双边带调幅电路观察示波器，适当调节，当为50%时，使示波器出现如图11所示的波形，即产生DSB波。 图11-1 MC1496双边带调幅波 图11-2 实验室测试双边带调幅波2、同步检波设计启动Multisim13程序其Multisim电路图如图12所示。图12 MC1496同步检波电路图图中同步信号，加到相乘器的8、10脚，其值一般比较大，使相乘器工作在双向开关状态。为高频调幅信号，

13、即单边带或双边带信号，加到相乘器的1、4脚，其幅度可以很小，即使在几毫伏以下，也能获得不失真的解调。解调信号由12脚单端输出，为输出耦合隔直电容，用以耦合低频、隔除直流。MC1496采用单电源供电，5脚通过过接到正电源，以便为器件内部管子提供合适的静态偏置电流。设输入信号为双边带信号同步信号与载波信号同频同相关信号，当大信号时用付利叶级数展开成则输出信号为由上式可见，只要用低通滤波器滤除高频分量，即可获得低频信号输出。若输入信号为单边带信号，同理也获得低频信号输出。波形如图13所示。图13 同步检波波形图4. PCB板的制作1、调制解调原理图图14 总体系统原理图 图15 并联型晶体振荡器图1

14、6 MC1496内部原理图2、调制解调PCB图图17 调制解调PCB图3、调制解调3D预览图图16 总体设计3D预览图小 结通过本次课程设计使自己进一步熟悉、掌握高频课程设计原理与基本知识；综合训练自己掌握高频课程设计所需电子元件的原理和选择，从而初步学会从分析到调试的基本过程、方法和思路，为今后的设计积累经验。在课程设计过程中，我基本能按照规定的程序进行，调查有关资料，然后进入草案阶段，期间与同学进行几次设计的分析、讨论、再分析，最后进行正式电路调试阶段。调试结束后，又在老师指导下进行详细的参数计算，并开始写报告。在调试中我也遇到了很多疑惑的地方。例如,在测量输出电压的时候,我疏忽了这是高频电路这一环节,后来的调试可以说因为这个而错误连连,后来在老师的帮助下,我改成用毫伏表进行测量,整个过程周密有序，有利于自己按时高质完成全部课程设计。通过这一阶段的学习和实践，我得到了很多收获，有很多感想。学历与能力并重“学问未必全在书本上” ，学好书本上的东西是