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1、20132014 学年 第一学期高频电子线路课 程 设 计 报 告题 目 单频调相放大器设计 班 级 11 通信一班 姓 名 范记彬 李跃飞 张旭东 杜加伟 姜永永 牛虎 马奇 指导教师 冯 锁 电气工程系2013 年 12 月 9 日 01、任务书课题名称 单频调相放大器设计 指导教师（职称） 冯锁执行时间 2013 2014 学年第 1 学期 第 17 周学生姓名 学号 承担任务11091310 分配任务，设计方案，画电路图与仿真11091310 画电路图与仿真11091310 整理文档，写课程设计报告11091310 写课程设计报告11091310 画电路图11091310 写课程设计报
2、告11091310 写课程设计报告设计目的1、单频调相放大器设计2、以多级变容二极管调相模块为核心，完成调制信号产 生、放大、调相和功率真放大器电路的设计3、相关元件参数及元件选择要求。设计要求1、给出具体设计思路和系统实现的框图，系统总体框图打印出图纸。2、给出调制信号产生、放大、调相和功率真放大器电路的具体实现电路，说明其工作原理；对选择回路或滤波器给出元件参数要求。3、编写设计说明书1目 录一、总体设计思路、基本原理和组成 .11.总体思路 .12.基本原理 .13.系统组成 .2二、单元电路设计 .31. 载波信号 10MHz 产生电路 .32. 调制信号 1000Hz 产生电路 .5
3、3. 前置放大电路 .64. 调相电路 .75. 谐振功率放大及匹配网络电路 .10三、总结与体会 .13四、参考文献 .14五、附 录 .15电路器件连接总图 .15六、评分表 .162一、总体设计思路、基本原理和组成1.总体思路相 位 调 制 电 路 是 使 受 调 波 的 相 位 随 调 制 信 号 而 变 化 的 电 路 。调 相 波 与 调 频 波 的 差 别 是 调 相 波 的 瞬 时 相 位 的 变 化 与 调 制 信 号成 线 性 关 系 ,调 频 波 的 瞬 时 频 率 与 调 制 信 号 成 线 性 关 系 。 正 弦载 波 的 瞬 时 相 位 随 调 制 信 号 而 变
4、化 的 调 制 ， 简 称 调 相 (PM)。正 弦 波 调 相 器 分 直 接 调 相 和 间 接 调 相 两 类 。 前 一 种 方 法 利 用 调制 信 号 直 接 改 变 谐 振 回 路 的 参 数 ， 使 载 波 （ 受 调 波 ） 信 号 通 过回 路 时 产 生 相 移 而 形 成 调 相 波 。 现 介 绍 这 么 一 种 简 易 的 相 位 调制 电 路 ， 该 电 路 的 调 制 信 号 由 RC 桥 式 震 荡 电 路 产 生 ， 经放 大 后 和 载 波 信 号 经 相 位 调 制 器 后 ， 输 出 调 相 波 ， 输 出 的 调相 波 经 前 置 放 大 后 再 经
5、 过 功 率 放 大 ， 最 后 通 过 匹 配 网 络 匹配 后 就 可 产 生 用 于 天 线 发 送 的 调 相 波 。2.基本原理低 频 调 制 信 号 频 率 为 1000Hz， 可 用 RC 桥 式 电 路 实 现 。高 频 载 波 信 号 频 率 为 10MHz， 采 用 频 率 稳 定 度 高 的 石 英 晶 体震 荡 器 ， 使 晶 体 作 为 电 感 元 件 接 入 谐 振 回 路 ， 构 成 并 联 型 晶 体振 荡 器 。 相 位 调 制 是 通 过 一 个 可 控 相 移 网 络 使 角 频 率 为 c 的 高 频 载 波 uc(t) 产 生 受 调 制 电 压 u
6、(t)控 制 ,满 足 =kpu (t)的 关 系 的 相 移 ,即 实 现 调 相 。 高 频 载 波 信号 由 晶 体 震 荡 器 产 生 ， 低 频 调 制 信 号 用 RC 震 荡 电 路 产 生 ，经 放 大 后 与 载 波 信 号 一 同 送 入 可 控 相 移 网 络 ， 可 控 相 移 网 络 以多 级 变 容 二 极 管 调 相 模 块 为 核 心 进 行 相 位 调 制 。 最 后 调 相 后 的信 号 经 功 率 放 大 后 输 出 。3.系统组成调制信号 1KHz（低频信号采用 RC震荡电路产生）载波信号 10MHz（高频信号采用晶体震荡电路产生）3调相网络（用 调 制
7、 信 号 改 变 谐 振回 路 参 数 ， 使 载 波 信号 通 过 回 路 时 产 生 相 移而 形 成 调 相 波 ）放大器（采用三极管共射放大器对调制信号进行放大）前置放大（对产生的调相信号进行放大，提高到功率放大级的输入范围）功率放大（丙类谐振功率放大，增大输出功率）LC 匹配网络（ T 型 选 频 网 络 ， 选 出 有 用 信 号 频率 ， 起 到 阻 抗 变 换 的 作 用 ）4二、单元电路设计1. 载波信号 10MHz 产生电路 晶 体 振 荡 器 有 并 联 型 晶 体 振 荡 器 和 串 联 型 晶 体 振 荡 器 。 并联 型 晶 体 振 荡 器 ： 将 石 英 晶 振
8、作 为 等 效 电 感 元 件 用 在 三 点 式 电路 中 ， 且 工 作 在 感 性 区 ， 称 为 并 联 型 晶 体 振 荡 器 。 此 时 ， 石 英晶 振 接 在 晶 体 管 、 极 之 间 称 为 皮 尔 斯 振 荡 电 路 ， 接 在 晶 体管 、 极 之 间 称 为 密 勒 振 荡 电 路 。本 电 路 利 用 皮 尔 斯 振 荡 电 路 原 理 产 生 10MHz 载 波 信 号 ，与 晶 体 管 Q1 发 射 极 相 连 的 为 电 容 ， 晶 振 作 为 电 感 元 件 接 在 Q1基 极 与 集 电 极 之 间 ， 构 成 三 点 式 震 荡 。 振 荡 频 率 几
9、乎 由 石 英 晶振 的 参 数 决 定 , 而 石 英 晶 振 本 身 的 参 数 具 有 高 度 的 稳 定 性 。其 中 C18 为 加 入 的 微 调 电 容 ， 用 以 微 调 回 路 的 谐 振 频 率 ， 保证 电 路 工 作 在 标 称 频 率 10MHz 上 。 电 路 及 等 效 电 路 如 下 图 所示 ：图 1-1 10MHz 晶 体 震 荡 电 路 图 1-2 交 流 等 效电 路5石 英 晶 振 的 阻 抗 频 率 特 性 ： 石 英 晶 振 的 符 号 和 等 效 电 路 如 图 1-3 所 示 ：图 1-3 石 英 晶 振 及 等 效 电 路由 图 1-3（ b
10、） 可 求 得 石 英 晶 振 的 接 入 系 数 ：n=Cq (C0+Cq )很 小 ， 所 以 外 接 元 器 件 参 数 对 石 英 晶 振 的 影响 很 小 。 英 晶 振 的 频 率 稳 定 度 非 常 高 。 对 于 石 英 晶 振 并 联 谐 振 频 率 fp、 串 联 谐 振 频 率 fs， 由于 Cq C0 很 小 ， 其 值 很 相 近 ， 并 且 在 其 间 电 抗 呈 感 性 ， 同 时具 有 很 陡 峭 的 电 抗 频 率 特 性 ， 曲 线 斜 率 大 ， 从 而 有 利 于 稳 频 。电 抗 频 率 特 性 曲 线 如 图 1-4 所 示 ：图 1-4 石 英 晶
11、 振 的 电 抗 频 率 特 性6并 联 谐 振 频 率 ： qsqqp CfCLf 00212. 调制信号 1000Hz 产生电路调 制 信 号 频 率 为 1000Hz， 可 用 低 频 RC 桥 式 震 荡 电 路 产生 。 电 路 如 图 2-1 所 示 ：图 2-1 1000Hz RC 桥 式 震 荡 电 路图 2-1 中 RC（ R4， C8， R5， C9） 串 并 联 网 络 接 在 运 算放 大 器 的 输 出 端 和 同 相 输 入 端 构 成 了 带 有 选 频 作 用 的 正 反 馈 网络 ， 另 外 R6、 R7 和 R8 接 在 运 算 放 大 器 的 输 出 端
12、和 反 向 输 入端 之 间 ， 与 运 放 一 起 构 成 负 反 馈 放 大 电 路 。负 反 馈 闭 环 电 压 放 大 倍 数 ： ；8761RA振 幅 起 振 条 件 ： ， 即 （ R6+R7） 38761|稳 频等 效 LLXL 100 01fs72R8；相 位 起 振 条 件 ： ；0af所 以 取 R6+R7=15.3k， R8=6.2k，震 荡 频 率 f=1000Hz， ，410.fC取 R4=R5=16K， 则 C8=C9=10nF， 即 可 产 生 频 率 为1000Hz 的 正 弦 信 号 。稳 幅 过 程 ： 图 2-1 中 二 极 管 D1， D2 用 以 改
13、善 输 出 电 压 波 形 ，稳 定 输 出 幅 度 。 起 振 时 ， 由 于 运 放 输 出 电 压 很 低 ， D1， D2接 近 开 路 ， R6， D1， D2 并 联 电 路 的 等 效 电 阻 近 似 等 于R6， |AF|1， 电 路 产 生 震 荡 ， 随 着 运 放 输 出 电 压 的 增 大 ， 当R6 上 的 分 压 超 过 二 极 管 正 向 导 通 电 压 时 ， 流 过 R6 上 电 流被 分 流 ， 负 反 馈 支 路 反 馈 系 数 增 大 ， 迫 使 |AF|逐 渐 等 于1， 最 终 电 路 进 入 稳 幅 工 作 状 态 。3. 前置放大电路由 于 信
14、号 发 生 电 路 产 生 信 号 幅 度 一 般 较 小 ， 所 以 需 对 产 生的 信 号 首 先 进 行 前 置 放 大 后 使 其 满 足 下 一 级 的 输 入 信 号 范 围 ，再 输 入 到 下 级 电 路 中 ， 可 以 用 三 极 管 放 大 电 路 实 现 。 本 电 路 采8用 共 发 射 极 放 大 电 路 实 现 信 号 的 放 大 。 使 发 射 极 正 偏 ：VbVe， 且 Vbe0.6V， 集 电 极 反 偏 Vb 1V， 使 三 极 管 工 作 在 甲 类 放 大 状 态 。 放 大 电 路 如 图3-1 所 示 ：图 3-1 共 射 放 大 器4. 调相电路本 设 计 要 求 最 大 相 偏 为 ， 由 于 单 级 变 容 二 极 管 调 相 电2路 最 大 相 偏 为 ， 所 以 得 采 用 三 级 单 回 路 变 容 二 极 管 调 相6电 路 ， 扩 大 相 偏 ， 最 大 相 偏 。 电 路 如 下 图 所 示 。63图
