哈工大高频课设模版8

1、哈尔滨工业大学 电信学院通信电子线路课程设计报告课题名称： 中波电台发射、接收系统 姓 名： 指导老师： 设计时间： 2014.11.102014.12.4 设计地点： 摘 要 中波发射和接收系统是一种简单的通信系统，由发射机和接收机两部分组成。发射机用于完成载波信号的产生，将调制信号加载到载波信号上通过天线辐射出去。接收机用于对接收到的高频信号进行解调，将低频的有用信号提取出来。发射系统主要包括振荡器，低频放大，乘法调幅，功率放大等部分。接收系统主要包括本地振荡，混频器，解调和功放等部分。【关键词】 调幅，发射机，超外差接收机，解调一.课程设计目的及指标1.中波电台调幅发射系统设计目的：掌握

2、最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试。技术指标：载波频率535-1605KHz，载波频率稳定度不低于10-3，输出负载51，总的输出功率50mW，调幅指数3080。调制频率500Hz10kHz。2.中波电台调幅接收系统设计目的：掌握最基本的超外差接收机的设计与调试。技术指标：载波频率535-1605KHz，中频频率465KHz，输出功率0.25W，负载电阻8，灵敏度1mV。二.相关元器件高频小功率晶体管 3DG6高频小功率晶体管 3DG12集成模拟乘法器 XCC，MC1496高频磁环 NXO-10运算放大器 A74l集成振荡电路 E16483晶体二极管 2AP9中周 10A型单片调幅接收

3、集成电路 TA7641BP三.中波电台调幅发射系统的设计1.设计原理发射机包括三个部分：高频部分，低频部分和电源部分。  高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、中间放大、功放推动级与末级功放。主振器通过振荡电路产生频率稳定的高频载波。主振器选择西勒振荡电路。原因是西勒电路保持了克拉泼电路中晶体管与回路耦合弱的特点，而且频率稳定度高，在整个波段中振幅比较平稳。之后在主振器后加上缓冲级，目的是削弱后级对主振器的影响。  低频部分包括声电变换、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平，以便对高频末级

4、功率放大器进行调制。  电源部分采用稳压电源，以减少对系统稳定性的影响。2.系统功能框图主振器声电变换低频信号放大低频功放天线高频功放高频小信号放大振幅调制缓冲级中波调幅发射系统的系统框图如下：3.电路形式及参数计算a.西勒振荡电路本系统要求的载波频率稳定度为10-3，因此采用频率稳定度较高的西勒电路来产生振荡信号。根据高频电路的知识，西勒电路的一般形式如下：首先选择合适的三极管，三极管的选择应满足：特征频率比系统要求的最大频率大，最大管耗比系统要求的输出功率大，三极管跨导要大。为计算方便，本次设计采用理想晶体管。选用的是型号为2N2222的三极管。设直流电源Vcc=12v

5、，设UBQ=2v，R3=40k，由得R4=8k。设，由得R2=1k。ICQ和IEQ近似相等。设UCEQ=8.1v，由得R1=2k。接下来计算振荡电路中电容的取值大小。由西勒电路振荡频率表达式：取电感L=100H，假设振荡频率为1Mhz，得总电容为253.3pF，设C1=800pF，C2=1200pF，C3=450F，由公式计算得C4=21pF。旁路电容Cb取0.01F。b.射极跟随器进一步考虑，在振荡电路输出波形后，为了减少后级电路对振荡电路的影响，在振荡电路后接一个射极跟随器。射极跟随器是一个电压串联负反馈放大电路，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内随

6、着输入波形的变化而发生线性变化，亦即输出信号和输入信号大致相同的特点。射极跟随器的电路形式如下：射极跟随器的参数经过动态调整R2、R3两个电位器，观察输入和输出波形的情况，确定如下：R5=2k，R2=40k，R3=3.5k，R1=2k。c.高频小信号放大器由于产生的载波信号幅度较小，需要进行高频小信号放大。常用的放大电路为单调谐放大电路。一般形式如下:谐振回路的中心频率应为1Mhz，由，取C=300pF，得L=84H。取R3=10k，设UBQ=2v，由得，R1=2k。设，由得，R2=1k，设UCEQ=8.1v，再由得，R4=3k。其余外围电路如上图所示。d.振幅调制电路所谓振幅调制，指的是将调

7、制信号加载在高频的载波信号的过程。本设计根据高频电子线路中的AM调制过程为指导，使用模拟乘法器完成中波调幅的过程。由于设计要求中所给出的MC1496在Multisim软件中未找到，因此用器件库中的Multiplier元件代替，元件形式为： 由此而得到的电路形式为：4.电路仿真a.振荡电路仿真：按照以上计算的参数取值，进行Multisim仿真，结果如下：示波器：由示波器可知，振荡电路产生了近似正弦波的等幅振荡波形，虽然波形有一些毛刺，基本满足要求。波形幅度大约为4v。频率计：由频率计可知，振荡波的幅度约为1Mhz。另外根据观察，频率稳定度比较高。满足设计要求。b.射极跟随器电路仿真：根据以上计算

8、的参数仿真结果如下：示波器：说明：示波器中黄线表示输出信号，红色曲线表示输入信号。显然，输出信号相对于输入信号变化不大，基本随着输入信号同步变化。这符合射极跟随器的性能。频率计：由频率计可知，频率为1Mhz。c.高频小信号放大电路仿真：根据上述计算，得到仿真结果：示波器：说明：示波器显示中，黄色曲线表示输入信号，红色曲线表示输出信号。可以看出，该放大器正常工作，波形得到了放大且失真不明显。波特仪：说明：波特仪用来观察放大倍数。可以看到，该放大器的放大倍数大约为42db，且在中心频率大约为1Mhz处得到的放大效果最强。d.振幅调制电路仿真：结果如下：示波器：将示波器扫描时间减小的结果：可见：该电

9、路完成了两信号相乘的功能。e.发射机总体仿真结果如下：示波器：将扫描时间减小的结果：说明：由以上的示波器结果可以看出，该发射机完成了载波调幅的功能，输出的波形有一些毛刺，应属于正常误差。四.中波电台调幅接收系统1.设计原理接收机完成的是对已调信号的接收，混频，解调，以及低频放大等的工作。调幅信号的解调是振幅调制的逆过程，是从高频已调信号中取出调制信号。通常将这种解调的过程称为检波。完成这种解调作用的电路称为振幅检波器。本系统采用较为简单的集成混频以及二极管大信号包络检波器以及集成放大器来完成接收的功能。2.系统框图中波调幅接收系统框图如下：低频放大器包络检波器中频放大器带通滤波器混频器天线射极

10、跟随器振荡器3.电路形式及参数计算a.混频器变频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器（或混频器）。在本设计中采用模拟乘法器和带通滤波器组成混频器。这种混频器可以在高频下完成混频功能。乘法器依旧采用振幅调制中的Multiplier元件，低通滤波器采用RLC串联网络即可。所以混频器的电路形式如下：参数计算：已知中频频率为465Khz，取通频带为200Khz，R=50。由及Bw=得L=234H，C=500pF。b.中频放大器中频放大器的主要作用是将混频器中输出的465kHz的中频信号进行选频放大，使其幅度达到二极管包络检波的要求。这里采用三极管调谐放大器，混频

11、后的中频信号从基极输入，在集电极加选频网路进行选频放大。电路形式参数计算：，取C=2.5nF，得L=47F。取L2=35H，L3=12H。R4=300k，R5=2k。由得PL=0.245。由得R5=33k。R总=Rc1/R5=30k。由得Q=218。再由，得Bw=2.13khz。取R1=40k，R3=8k。c.本地振荡器本地振荡器的作用用于产生一个大小为1000-465=535khz的正弦振荡波，然后输入混频器与调幅信号混频。此振荡器的设计思路与发射机中的主振器完全相同。通过调节电容L，使得振荡频率下降到535khz左右即可。电路形式：参数计算：通过可变电感的调节，大约在L=356H时频率约为

12、535khz，满足设计要求。d.射极跟随器此处的射极跟随器的作用和组成和发射机中的缓冲器完全一样，电路形式如下：e.二极管检波电路电路形式如下：参数计算。如图，为了不产生负峰切割失真，需要保证，通过反复调试，得到如图所示各参数。但是波形仍然有一定程度的失真。f.低频电压放大低频电压放大采用电路与电子学中a741集成运算放大器，电路形式如下：3.电路仿真a.混频器仿真结果如下：示波器：注：混频器正常工作，可以完成混频功能。b.中频放大器仿真结果如下：示波器：c.本地振荡器示波器：频率计：如上图所示：振荡频率约为535khzd.射极跟随器与发射机中的相同，不再赘述。e.二极管包络检波器仿真结果如下： 示波器：f.低频放大电路：示波器：说明：从示波器可以看出，该放大器可以较好地完成信号的放大，放大倍数大约为3倍。g.整体仿真：示波器：说明：检波得到的信号接近正弦波，但是存在一定失真。误差的