通信电子线路课程设计

通信电子线路 课程设计中波电台发射系统与接收系统设计学院：* 专业：* 姓名：* 学号：*引言这学期，我们学习了通信电子线路这门课，让我对无线电通信方面 的知识有了一定的认识与了解。通过这次的课程设计，可以来检验和考察自 己理论知识的掌握情况，同时，在本课设结合 Multisim 软件来对中波电台发 射机与接收机电路的设计与调试方法进行研究。既帮助我将理论变成实践， 也使自己加深了对理论知识的理解，提高自己的设计能力 发射机与接收机原理及原理框图1. 发射机原理及原理框图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。通常，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、倍频器、中间放大、功放推动 级与末级功放。主振器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳 定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以削 弱后级对主振器的影响。低频部分包括话筒、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，以便对高频末级功率放大器进行调制。因此， 末级低频功率放大级也叫调制器。发射机系统原理框图如下图：3DG63DG12XCC， MC1496NXO-100I1A74IE16483设计指标： 设计目的是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。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51Q,总的输出功率50mW，调幅指数30%80%。调制频率 500HZ10kHZ。本设计可提供的器件如下，参数请查询芯片数据手册。所提供的芯片仅 供参考，可以选择其他替代芯片。高频小功率晶体管 高频小功率晶体管 集成模拟乘法器 高频磁环 运算放大器 集成振荡电路原理及原理框图接收机的主要任务是从已调制 AM 波中解调出原始有用信号，主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、低频放大器、低频功率放大电路和喇叭或耳机组成。原理框图如下图设计指标 本课题的设计目的是要求掌握最基本的超外差接收机的设计与调试。任务：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 0,灵敏度1mV。本设计可提供的器件如下，参数请查询芯片数据手册。所提供的芯片仅供参 考，可以选择其他替代芯片。晶体三极管3DG6晶体二极管2AP9集成模拟乘法器 xCC，MCl496 中周10A 型单片调幅接收集成电路 TA7641BP三 基本原理调制和解调是通信系统的重要组成部分，没有调制和解调，就无法实 现信号的远距离通信。所谓调制，就是将我们要传输的低频信号加载在高 频振荡信号上，使之能更有效地进行远距离传输。所要传输的低频信号是指原始电信号，如声音信号、图像信号等，称 为调制信号，用UQ（t）表示；高频振荡信号是用来携带低频信号的，称为 载波，用Uc （t）表示;载波通常采用高频正弦波，受调后的信号称为已调波，用U（t）表示。 本次设计采用的是振幅调制：1、振幅调制的分类：振幅调制可分为普通调幅（AM），双边带调幅（DSB）,单边带调幅（SSB） 与残留边带调幅（VSB ）几种不同方式2. AM 调制原理已调幅波振幅变化的包络形状与调制信号的变化规律相同，而其包络 内的高频振荡频率仍与载波频率相同，表明已调幅波实际上是一个高频 信号。可见，调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成 线性关系，即使变为+，据此，可以写出已调幅波表达式为：+)为调制系数，为包络最大值，为包络最小值，表明载波振幅受调制控制的程度。一般要求0WW1。2.普通调幅信号的产生和解调方法普通调幅是通过将载波信号与调制信号直接耦合或相加之后，通过非 线性器件，利用非线性器件在频谱上的线性搬移作用，产生新的频率分 量，再经过带通滤波器滤除不需要的频率分量，从而产生调幅信号。解调方法包括包络检波和同步检波。包络检波利用普通调幅信号的包 络反映调制信号波形变化这一特点，将包络提取出来，从而恢复原来的 调制信号。同步检波必须采用一个与发射端载波同频率同相的信号，这 个信号称为同步信号。发射机各模块电路设计仿真载波主振器的设计及仿真本次设计设计要求稳定度，采用西勒振荡器。原理图如下：巒一p2N2222AR3C20.25pFO.JSpF05pFiL1二.3tlpFfl仿真结果频率周期脉冲上升邪眸灵敏度(RMS)缓变信号压缩比:分析静态工作点：由电阻R1, R2, R3, R4为三极管提供直流偏置工作点，考虑到要 避免顶部失真和底部失真的出现，所以最终选定电阻阻值为 R1=20k， R2=8k， R3=500, R4=500，从仿真结果也可以看出波形较好。电容C1，C6为旁路电容， C5 为耦合电容，应取较大值，这里取 0.5uH。电容C1，C2，C3，C4与电感L1组成谐振回路，其中C4为可调电容，并且由C4 和L1组成LC谐振回路，并且使其呈感性。此时主要考虑谐振频率是否能够符合 要求，以及是否能够满足起振条件。谐振频率计算公式：f =10 2“兀其他模块：1. 射极跟随器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，如图所示2. 小信号放大电路本设计是将音频信号放大后输入调制电路，本次采用 3554AM 运算放大器完成本设计，放大倍数大约100 倍。电路原理图如下彼器-X5 C4时基标度:X轴位移【格）：0通道n通道日刻度：伽m忡刻度：1 mViiv丫轴位移（格）：七冲丫轴位移（格1： -0交流0 1|直流交流0直流-500 us/t)iv :单次触发边沿:匡国P水平：rT1时间通道通道乂-:0.000 s29.982 mV0.000 V0.000 s29.982 mV0.000 V| T2-T10.000 s0.000 V0.000 V保存放大倍数约为 50 倍。3. 调幅电路调幅电路直接使用集成的乘法器。调制指数ma二,通过改变和Ucm 可以改变调制度。4. 高频功率放大电路原理：。三极管工作在非线性区，放大电路实质能量变换器5. 各模块级联射极跟枷棒検拟乘汰器训幅咼频功率放大木地振荡低频信兮放人器SAMPLE_RFCOILss - Multisim - ss *-51囲文件（B稠（E）视圏00绘制（R） MCU（M仿真艇（）工MCD 报吉（E）选项窗口血融-IslxlDQ|SA|抽电念|切卩舀團岡區匮笔|毛.君鉀康v | y祕即 |炉？ItolLuJ* W忧捞 ma务回芒1叫a e- it | i | % j |I 0塩豎巴豎壘豐.！1恵|11猛一脸|丄曲丄一15.934 ms15.934 ms0.000 s-6.474 V-6.474 V0.000 V-1,836 V-1.836 V0.000 V:轴位移（格）：|0Ipfthfc移（格）：|0|pa位移（格）： 匸両 壺叵|HI SHEHS1E；边沿：国国凶回创 水平：单次正常自动无：标度：| 500 usQivX轴位移（格）：|q丽n巧忝加|丽i丽谨道A刻度：.Y轴位移（格）:2: Y轴位移（格）:|匡垂叵匾 Eurnnsn 20 V/Div寸正在为ss-201侔12月汨 麴三 下午11:00:11检查SPICE网表2 |tf 结果仿真如需基助,，诲安F1-SS：正在仿真.“馳:0.778 Snirni四 接收机各模块功能仿真1. 本地振荡器R3101ZFC12N2222AC2gFC3半D.0即FR5 SOO.OlkQR60直流V/Div通道A刻度：通道B刻度：500 V/biv1.466 MHz频率计数器-XFC3灵锁度(RMS)触岌电平缓变信号压缩比：7F 波器-XSC2中上升/T臊V/T添加时A匝|交流| 0直流T2-T1反向保存外触发 触境 边沿：X轴位移(格)：|0丨Y轴位移(格)：|34|丫轴位移(格” 0水平：o时基标度；| 500 ns/DW时间通道丄 通道丄0.000 s-100.974 mV3.737 mV0.000 s-100.974 mV3.737 mV0.000 s0.000 V0.000 VV2. 混频器输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。 混频器通常由非线性元件和选频回路构成。L 0. 5U U cosQtcos S + e ) + cos (e - e t本次设计中利用了 M1496 乘法器构成混频电路。本振信号为 叮 U C0S L 输入 AM 调制信号为 Us 二 Um (l+ma C0S Qt )C0S st。经 过乘法器后的信号为二者相乘： u = U U cosOtCoset cosetI c Lc Lc LL cL c混频后信号通过中心频率为fc的带通滤波器，即可得到中频信号：-u 二 0. 5U U cos0t cos(e - e )t 二 0. 5U U cos0t coset 二 U cos0tcosetIc LL cc LI II本设计中fc二465KHZ。仿真电路如下图所示:M3510;3l1|jFLAW-iR192 6 2 3 QIOIOIOR2DLAW： 3.3KQHB3仿真结果:得到了 fc=465.926kHz的AM调幅波3. 中频放大器输入电台信号与本振信号差出的中频信号 fI 恒为某一 固定值 465kHz ，它可以在中频“通道”中畅通无阻，并被 逐级放大，即将这个频率固定的中频信号用固定调谐的中 频放大器进行放大。而不需要的邻近电台信号和一些干扰 信号与本振信号所产生的差频不是预定的中频，便被滤掉，因此，接收机的选择性也大为提高。中频放大器的设计指标为：中心频率fO=465KHZ,带宽为2AfO.7=8KHZ。负载ZL为下级一个完全相同的晶体管的输入阻抗。4. 检波器设计中利用改进型的减小交直流负载差别的检波电路。设计过程中要 特别注意惰性失真和负峰切割失真。检波器负载电阻 R 越大，检波 器的电压传输系数Kd越大,等效输入电阻Kid越小，非线性失真越小。 但随着负载电阻R增大，RC的时间常数将增大，当RC放电速率小于 输入 AM 信号包络变化率时,将产生失真,称为惰性失真。设计电路 如下所示：5. 各模块级联成接收机六、结语本次课程设计虽然出现了许多问题，但基本实现了各个电路的设计、仿真。更为重要的是，本次课程设计使我得到了极大的锻炼。我对小功率调幅发射 系统和超外差调幅接收机，各个基本模块及整体电路有了系统的掌握。对于通信 电子线路课程的知识有了更为深刻的理解；在仿真阶段，我逐渐能熟练掌握 multisim 的安装、使用；调试阶段是我对各个电路部分的功能有了细致的了解， 不断调试中，也在不断磨练自己的心智和耐心；编写报告阶段，锻炼了我的总结 表达能力和 word 的使用能力。七、参考文献1阳昌汉.高频电子线路.高等教育出版社,20062杨霓清.高频电子线路实验及综合设计.机械工业出版社,2009