通信电子系统基于双差分对乘法器调幅电路的调幅发射系统整机电路设计.doc
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1、兰州理工大学课程设计报告*实践教学*兰州理工大学计算机与通信学院2014年秋季学期通信电子系统课程设计报告题 目:基于双差分对乘法器调幅电路的调幅发射系统整机电路设计班 级: 通信工程12级( 2 )班 姓名: 设计质量(30分): 学号 说明书质量(10分): 同组成员: 指导教师: 摘要调幅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宽度、适合通过天线发射的电磁波。振幅调制就是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化,严格地讲,是使高频振荡的振幅与调制信号呈线性关系,其他参数(频率和相位)不变。本设计的发射机包括高频部分、低频部分、电源
2、部分三个模块。低频信号采用音频放大器对调制信号进行放大,以便对高频末级功率放大器进行调制;高频部分主要包括主振荡器、缓冲放大、末级功放三部分,主振器采用采用频率稳定度高的差分对管振荡器,并在它后面加上缓冲级,以消弱后级对主振器的影响,经过音频放大后的信号在高频部分的末级功放实现对载波信号的调幅。关键词 调幅;差分对管振荡器;发射机目录一 前言1二整体系统总述2 2.1整体原理框图2 2.2工作原理3三设计指标4 3.1晶体振荡电路4 3.2双差分对构成的乘法器调制电路4 3.3上混频电路4 3.4三极管倍频电路4 3.5丙类谐振功率放大电路4四单元电路设计与仿真54.1晶体振荡电路54.2倍频
3、电路64.3乘法器调制电路74.4上混频电路84.5功率放大器电路9五整体电路设计图及说明10六设计总结12七参考文献13附件1:元器件清单14一前言 课程设计是电子技术基础课不可缺少的重要教学环节,它是电子工程、信息工程、计算机科学和技术等电类专业和机电一体化等非电专业的一门重要的专业基础课。此次课设要求我们学会分析电路、设计电路的方法和步骤;进一步掌握所学单元电路及在此基础培养自己分析、应用其他单元电路的能力;并且了解高频振荡器电路、高频放大器电路、调制器电路、音频放大电路的工作原理;可以运用实验手段检验理论设计中的问题所在,又可以运用学过的知识,指导电路测试工作,使电路更加完善,从而使理
4、论和实际有机的结合在起来,锻炼分析解决电路问题的实际本领,真正实现使学生加强对通信电子线路的理解,掌握文献资料检索设计方案论证比较,以及设计参数计算等能力环节;进一步提高分析解决实际问题的能力,提高解决通信电子电路问题的实际本领,真正实现由课本知识向实际能力的转化;通过典型电路的设计与仿真,加深对基本原理的了解,增强实践能力。 通信系统中的发送设备若采用调幅方式则称为调幅发射机,一般调幅发射机的组成框图如图所示,工作原理是:本机振荡产生一个固定频率的载波信号,载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路;话音放大电路将低频信号(例如语音信号)放大至足够的电压送到振幅调制电路;振幅调制电路的输出信号经高频
5、功率放大器,高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率,然后经天线输出。二整机系统总述 2.1整体原理框图通信系统中的发送设备是将信息发送者送来的非电量原始信息(信源)如语音、文字和图像等转变成电信号,再把信号处理成适合于信道传输的信号形式送至信道。原理图如图1所示。信源信号在通信系统中称为基带信号。基带信号是频谱在零频附近的宽带信号,这种信号一般具有从零频开始的较宽的频谱,而且在频谱的低端分布较大的能量,所以称为基带信号,这种信号不宜直接在信道中传输。如果将消息信号对频率较高的载波进行调制,就能使信号的频谱搬移到适合信道的频率范围内进行传输。例如声音基带信号的频率范围是20Hz20kHz,这
6、样的基带信号是不能在无线信道上传输的。即使在某些可以传输直流的有限信道上,为了提高信道的通信容量,基带信号的传输方式也很少采用。一般是用基带信号去改变某个高频正弦电压(载波)的参数,使载波的振幅、频率或相位随基带信号而变化,这一过程称为调制。在通信系统中,调制有三个主要作用:1调制的过程就是一个频谱搬移的过程,将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上,然后传输至信道;2调制的另一个重要作用是实现信道复用,即把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输。对不同的信道,根据经济技术等因素,可以采用不同的调制方式。以模拟信号为调制信号,对连续的正(余)弦载波进行调制,亦即载波的参数
7、随着调制信号的作用而变化,这种调制方式称为模拟调制。而所谓振幅调制就是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化,严格地讲,是使高频振荡的振幅与调制信号呈线性关系,其他参数(频率和相位)不变。这是使高频振荡的振幅载有消息的调制方式。倍频器乘法器调制功率放大器本振混频器低频信号图1 调幅发射系统整机原理框图2.2工作原理本机振荡产生一个固定频率的载波信号,载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路;话音放大电路将低频信号(例如语音信号)放大至足够的电压送到振幅调制电路;振幅调制电路的输出信号经高频功率放大器,高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率,然后经天线输出。本机振荡:产生频率为300
8、KHz的载波频率;倍频器:将振荡级与调制级隔离,减小调制级对振荡级的影响;调制器:将低频信号调制到载波上产生调幅信号。混频器:将调制波的频谱搬移到一个更高的频段,有利于在信道中传输;功率放大器:高效率输出所需功率。本课题的设计,调试和仿真,加深对课本理论知识的进一步理解,进一步巩固理论知识,能够建立起无线发射机的整机概念,学会分析电路,设计电路的步骤与方法,了解发射机各单元电路:主振级,被调级,功率放大级等。进一步掌握所学单元电路以及在其他单元电路的在此基础上,培养自己分析,应用其他单元电路的能力。同时经过课程设计,学会查资料,充分利用互联网等一切可的学习资源,增强同学们分析问题解决问题的能力
9、,为将来打下一定的基础。三设计指标3.1晶体振荡器电路本课程设计所设计的晶体振荡器的输出载波频率为300KHz,频率较稳定,波形适当;另外调制信号为10KHZ的正弦波,可与载波作乘法运算生成调幅波。3.2双差分对构成的乘法器调制电路本课程设计所设计的振幅调制电路为差分对乘法器调制电路,可利用10KHZ的调制信号对1MKZ的载波信号进行DSB调制。3.3上混频电路本课程设计所设计的混频电路可将调幅波的频谱搬移到更高的频段,使之更适合在信道中传播。本设计电路中将10.5MHz的信号与11MHz的本振信号进行上混频,从而生成21.5MHz的调制信号。3.4三极管倍频电路本课程设计所设计的三极管倍频电
10、路可对载波频率放大5倍左右,使载波频率提高;另有设计的锁相环倍频电路可对载波频率放大100倍,倍数稳定。3.5丙类谐振功率放大电路本课程设计所设计的丙类功率放大电路可将1V的信号放大至10V,放大倍数接近10倍。四单元电路设计与仿真4.1晶体振荡电路 主振器就是高频振荡器,是发射机的核心部件,主要用来产生一个频率稳定的,幅度较大的,波形失真小的高频正弦波信号作为发射载频信号。高频电子线路所讨论的工作频率是几百千赫到几百兆赫,由于工艺,材料等原因,频率的稳定度只能达到很低的数量级,要从根本上提高频率稳定度,必须采用新工艺和新材料。在晶体的串联谐振频率Ws上反馈最强,电路也就只能在该频率上形成振荡
11、。在该电路中,为了保证足够高的频率稳定度,要求LC回路的谐振频率与晶体的Ws保持一致,否则会由于晶体的附加位移太大而造成稳定性能下降,一般选在30兆赫以下。晶体振荡器原理图及仿真波形如图2所示:图2 晶体振荡电路在此电路中,左边的三个电阻R2,R3,R4构成分压式偏置电路,电感线圈作为高频扼流圈,C1,C2作为旁路电容。晶体在振荡器中起的作用是提高Q电感,取代了在电容三点式振荡器中电容谐振回路的地位;右边回路中的三个开关分别串联了三个电阻,可用于观测在晶体标称频率下的微调结果,也可提高回路的标准性。4.2倍频电路本课程设计的倍频电路是三极管倍频电路,用于将输入信号频率成倍增加的电路,它主要用于
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- 通信 电子 系统 基于 双差分 乘法器 调幅 电路 发射 整机 电路设计
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