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1、1中波电台发射系统与接收系统设计通信电子线路课程设计院 系：电信学院专 业：通信工程班 级：姓 名： 学 号：日 期：2013 年 11 月 1 日2引言纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。学习学的不应该仅仅是纸上谈兵，更多的应该是实实在在的掌握。这学期我们学习的通信电子线路课程，是代表我们通信类专业学生属性的重要学科，也是我们未来走上工作岗位最基本的要求学科。通信电子线路课程对我们之重要性可以用举足轻重来形容。而通信电子课程设计又是本门学科最最关键的环节。是我们把课堂学习付诸实践的一次绝佳机会，也是一次挑战，一次考验，一次艰难的跋涉。本次课程设计要求我们对中波电台发射系统和中波电台接收系统进行设
2、计，虽然知识已足够应对，但是真正把两个系统设计出来并完美运行仍然是困难重重，无论结果如何，希望在设计的过程中学到更多。超外差调幅发射机系统1 设计题目中波电台发射系统设计2 设计目的3要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试3 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。4 超外差调幅发射机的组成发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。超外差调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大器，
3、振幅调制器，高频功率放大器等电路组成。发射机的基本组成框图表示如:图 1 发射机的基本组成框图5 发射机单元的设计5.1 主振器 振荡级是调幅发射机的核心部件，主要用来产生一个频率稳定、幅度较大、波形失真小的高频正弦波信号作为载波信号。振荡器通常工作于丙类，因此它的工作状态是非线性的。晶体振荡器有考比兹电路、克拉泼电路等多种电路，在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用这些电容反馈三点式振荡电路。但是由于要求载波频率稳定度不低于 10-3，要求比较高，故选择频率稳定度较高的西勒振荡电路以满足任务要求。电路原理图如下：主振器缓冲 振幅调制器高频功率放大器低频调制信号高频放大4静态工作点设置：一般小
4、功率振荡器集电极电流 ICQ 大约在 0.52mA 之间选取，集电极对地电压 VCQ=（0.6-1）VCC,发射机对地 VEQ=0.2VCC，如本图所示，R3 和 R4 之和大约为 R1 的 5 倍使其工作于临近截止区。工作频率设置：西勒电路的工作频率取决于 C3、C5、C6 如本图中，C3=270p、C6=100p、C5 为可变电容，用于调节产生的正弦波频率。根据西勒振荡电路的工作品频率计算公式 63241CC=0.9969M= 1(2)调节可变电容得到需要的频率。用 Mulitisim 仿真结果：5波形图频率图由频率计可读数：振荡频率 ，与理论计算值有偏差；MHzf963.0频偏 ，稳定度
5、 ，满足设计5 340102.5f要求。震荡波形基本可认为是正弦波。通过观察仿真结果，相应的对各个元件的参数进行调试，可以最终得出元6件应取的参数都和理论值有偏差，但是相差不大，不影响结果。5.2 缓冲隔离级缓冲隔离级将振荡级与功放级隔离,以减小功放级对振荡级的影响,因为功放级输出信号较大,工作状态的变化会影响振荡器的频率稳定度或波形失真或输出电压减小。为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级经常采用射极跟随器电路通过查阅资料可知，射极跟随器应保证其输入阻抗很大，而输出阻抗很小才能有效阻隔前后级的相互影响。输入信号为小信号，所以根据射极跟随器的基本电路图可以画出其小信号等效模型
6、。因为对射极跟随器的要求不是很严格，根据查阅的三极管的参数，经粗略计算可以得到整个电路的输入阻抗和输出阻抗，只要保证输入阻抗为几千欧、输出阻抗为几十欧即可。射极跟随器电路的电路图如图所示射极跟随器的仿真结果如图75.3 低频放大器如下图是低频放大电路的具体电路，话筒产生的音频信号是一个典型的低频信号，此次设计中设原始音频信号为 1kHZ 的低频信号，图采用的是低频放大电路，电容 C1、C2 为隔直流耦合电容，避免直流电源和交流信号相互影响，利用这样一个电路便可以把原始的音频信号放大成我们需要的调制信号。图 4 低频放大电路R1、R4、R2 组成偏置电路，C1、 C2 为隔直通交流电容，电路中直
7、流电源选用的是 12V，通过合理设置各电阻的值，让 R1=50k、R2=1.5k、R3=10k、R4=15k，Av = = 250rbeR)3/2(5.4 振幅调制电路5.41 调制原理和方案选择所谓“调制”就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。低电平调幅电路输出功率小，适用于低功率系统。它的电路形式有多种，如斩波调幅器、平衡调幅器、模拟乘法器调幅等，比较常用的是采用模拟乘法器形式制成的集成调幅电路，即集成模拟乘法器调幅。这种集成电路的出现，使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单，而且成本很低。高电平调幅电路输出功率大，一般在系统末级直接产生满足发射要求的调幅波。它的
8、电路形式主要有集电极调幅和基极调幅两种。集电极调幅电路的优点是效率高，晶体管获得充分的应用；缺点是需要大功率的调制信号源。基极调8幅电路的优缺点正好与之相反，它的平均集电极效率不高，但所需的调制功率很小，有利于调幅发射系统整机的小型化。本设计中，采用模拟乘法器 MC1496 构成调幅电路。MC1496PG 是摩托罗拉（Motorola ）公司生产的一款单片集成模拟乘法器，该芯片内部非常简单，只集成了 8 个晶体管。它是一款可应用于抑制载波调幅、普通调幅，同步解调，FM 解调，相位解调等应用的模拟乘法器，其性能良好，外围电路简单，十分适合在普通调幅器中选用。模拟乘法器 MC1496 的内部电路图
9、如下图所示。5.42 调制电路设计设计出的 AM 调制器的原理图如图乘法器调制的原理是利用高频载波和低频正弦波相乘最终得出 AM 信号，输出已调波的表达式是：9ttUmtUccao osc)1()( 由上式可知，调幅指数 ma的大小与 Ucm 和 Um 的相对大小有关，所以为了得到理想的调幅指数可以调节二者的相对大小。除此之外，调节滑动变阻器也可以调整电路的调幅指数。5.43 调制电路仿真经过对滑动变阻器的调试，可得出如图的模拟乘法器调制电路的仿真结果。由图中可得出以下信息：峰-峰值为 5.444V,谷-谷值为 2.642V,经计算，调幅指数 ma=0.347，满足调幅指数在 30到 80之间
10、的要求。5.5 高频功率放大器的设计功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制，起到把集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率的条件下，转换效率越高，输出的交流功率越大。谐振功率放大电路设计如下：10集电极瞬时电压为VcV cm Vcc)cos(wt其最大值为Vcmax=VCM +VCC=Vcc（ma1）当 ma0.8 时Vcmax21V高频一周的品均输出功率Po= = =50mW,pcmRU/*2/1pcmI*21当导通角为 70 时， ，436.0)7(1)70(ax1cI所以=0.1A)70(*2maxpcRPI由计算可得，功率放大器满足输出功率为 50mW
11、的技术指标要求。11超外差调幅接收机系统1 设计题目超外差调幅接收机设计2 设计目的要求掌握最基本的超外差接收机的设计与调试3 技术指标AM 调幅接收系统设计主要技术指标：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。4 超外差调幅接收机的组成超外差式接收机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和喇叭或耳机组成。由输入电路，即选择电路，或称调谐电路把空中许多无线电广播电台发出的信号选择其中一个，送给混频电路。混频将输入信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。不管输入的高频信号的频率如何，混频后的频率
12、是固定的，为465KHZ。中频放大器将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。由检波器将中频调幅信号所携带的音频信号取下来，送给前置放低频放大器。前置低频放大器将检波出来的音频信号进行电压放大。再由功率放大器将音频信号放大，放大到其功率能够推动扬声器或耳机的水平。由扬声器或耳机将音频电信号转变为声音。工作原理图如下：混频器 中频放大器 检波器 低频功率 放大器本地振荡器低频电压放大器125 接收机单元的设计5.1 混频器的设计与仿真变频电路作用是把不同频率的输入信号变成频率固定的 465KHZ 的中频信号。变频电路的原理：输入回路的高频信号 （其频率为 ）和本机振荡器 产1u1f生的高频等幅信号
13、 （其频率为 ）同时送到混频器。本振信号的频率始终比2u2f输入的高频信号高 465KHZ。混频后主要有高频调幅信号 、本振信号 和它1f2f们的和频信号 + 、差频信号 - ，此外还有 与 的各次谐波信号。通1f21f22过 LC 谐振回路，从而从混频器中选出频率为 465KHZ 的中频信号。本次选取的是以乘法模拟器 MC1596 制成的混频器。电路原理图如下：由于输入的 AM 信号的频率是 1MHz，为了使频谱搬移至 465KHz 处，应选择频率为 1.465MHz 的本地载波信号，然后将二者一同输入乘法器。乘法器输出的信号包含 465KHz 和 2.465MHz 两种频率分量，为了选出中
14、频信号，谐振网络应谐振于 465KHz 左右。混频器的仿真输出波形如图所示：13经测试输出频率为 505.3kHz，测试结果不是很理想，但基本满足中频调幅波 465kHz 的要求5.2 中频放大器的设计与仿真中频放大器电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起到极其重要的作用。中频放大电路的电路图如图所示仿真结果如下图所示：14通过对电容和电感的参数适当地调节，可以得到如图所示的中频放大电路的仿真输出波形。由波形图可知电路的放大倍数在 400 倍左右。5.3 检波器的设计与仿真检波过程是一个调制过程。检波器的作用
15、是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制信号。还原所得信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称包络检波器。本设计的检波器采用的是二极管大信号包络检波器，检波器电路结构如图所示。C1 参数的确定：查阅资料可得，R1 取 100 左右时 RC 回路的时间常数较为合理，计15算中认为 R1 是 100。电路中取理想 AM 电压源的调幅指数 ma=0.3，调制频率 为 1kHz。为了不产生惰性失真，R1、C1 和调制信号频率 应满足以下关系：。将 R1=100、ma =0.3、=1kHz 代入式中，可得：121amCRC14uF，故 C1 应取在 4uF 左右，其最佳取值还需通过观察仿真来确定。R
16、2、RL 参数的确定：为了保证输出波形不产生负峰切割失真，同时还要保证 R1、R2 分压过后输出电压足够大，通过查阅资料可知 R1 应在（0.10.2）R2 内取值。这里取R1=0.2R2=100，则 R2 取值应在 500 左右。若要求电路不产生负峰切割失真，则应满足以下条件： ,其中Rma， 。将 ma=0.3、R1=100、R2=500 代入式中，21R321R可得：R3 95.2，故 R3 应在 90 左右进行取值。二极管大信号检波器的仿真：通过对电路中各元器件参数的调整，可以得到比较好的检波电路的仿真16出波形如图所示。最终得到的元器件参数值和理论计算值存在一定的偏差。5.4 低频功率放大器的设计与仿真低频功率放大器的作用是将输入的信号功率进行放大，
