[通信/电子]超外差式调幅发射与接收机电路设计

[通信/电子]超外差式调幅发射与接收机电路设计 淮 海 工 学 院 课程设计报告书 题 目: 超外差式调幅发射与接收机 电路设计 学 院: 电子工程学院 专 业: 通信工程 班 级: 通信091 姓 名: 蒋瑛洁 学 号: 030912110 2012年 1 月 5 日 1 超外差式调幅发射与接收机电路设计 1 引言 随着科学技术的不断发展，我们的生活越来越科技化。正是这些科学技术的进步，才使得我们的生活发生了翻天覆地的变化。 这学期，我们学习了《高频电子线路》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，将理论变成实践，更是能使自己加深对理论知识的理解，提高自己的设计能力。 1.1 发射机原理概述及框图 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。超外差式调幅发射机系统原理框图如图1所示。 主振器 缓冲 高频放大 振幅调制 高频功率放大 低频信号 图1.1 超外差式调幅发射机系统原理框图 1.2 接收机原理概述及框图 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。原理框图如图2所示。 2 混频 中频放大 检波器 低频电压放大 低频功率放大 本机振荡 图1.2 超外差式调幅接收机系统原理框图 输入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，混频后的频率是固定的，我国规定为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，送给低频放大器。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。 2 调幅发射机电路设计与工作原理 2.1 主振荡器的设计及仿真 此次设计，主振荡器采用经典的三点式晶体振荡器，要求产生一个15MHz的正弦波。晶体的稳定性较好，所以，晶体振荡器的频率也相对稳定。 图2.1.1 皮尔斯晶体振荡电路 图2.1.1为并联型晶体振荡器，其中晶体是作为Q值的电感使用，因此用晶体构成的选网络应该是LC谐振回路，该电路又称为皮尔斯晶体振荡电路。L1为高频扼流圈，为集电极提供直流偏置;C4为旁路电容，保证晶体管的基极交流 3 接地，直接接入LC回路，减小损耗;Cc为耦合电容，利用极高的Qq和极小的Cq便可以获得喝高的频稳定度。C1,C2是晶体负载电容。 仿真如图2.1.2所示。 图2.1.2 并联晶体振荡器仿真图 2.2 缓冲放大器的设计 晶体振荡器产生的信号相对较弱，再加上传播过程中各种原因导致的衰减，必须要进行放大后才能做载波，同时也必须减弱前后电路的相互影响，所以产生振荡电路后必须使用缓冲放大器进行控制。 图2.2.1 缓冲放大电路 这是采用分压式偏置电路，静态电压时通过电阻R1、R2的分压提供的。R4旁边的加一个旁路电容C3可以避免电阻R4对电路的影响。输入信号由C1耦合到三极管的基极，输出信号由电容C2耦合输出。为了更好的对高频信号放大，采用型号为MPQ2222的三极管，要改变放大倍数只要调整电阻就可以了。 仿真如图2.2.2所示。 4 图2.2.2 缓冲放大电路仿真 2.3 振幅调制电路的设计 振幅调制电路采用基极振幅调制电路，基极调制是三极管本身具有的调制特性。如图2.3所示，载波变压器耦合L2、C1构成的L型网络加到晶体管基极上，调制信号通过变压器Tr和扼流圈L3加到基极上，C2为高频滤波电容。 图2.3 基极振幅调制电路 2.4 高频功率放大器的设计及仿真 由调制器产生的高频已调制信号的功率很小，所以必须对已调信号进行功率放大，才能进行远距离高质量的传输，功率放大电路有很多，如图2.4.1所示，采用的是乙类推挽功率放大器，功率放大后的已调波信号通过天线以电磁波的形式发射出去了。 5 图2.4.1 乙类推挽功率放大电路 经AM调制后的信号通过C1进入基极，基极偏执电压必须设置在功率管的截止区内。 仿真如图2.4.2所示。 图2.4.2 高频功率放大电路仿真图 2.5 低频信号的设计 音频信号是一个低频信号，音频放大器被用作一个普通的低频放大器，放大到调制信号需要的幅值上。 图2.5是音频放大电路，产生一个3kHz的音频信号，如图是一个两级低频放大电路，三极管Q1为射级跟随器，主要起隔离级的作用;三极管Q2采用的是高频定性的分压式偏置电路。电容C1、C2为隔直流耦合电容，C1讲音频信号耦合到放大电路中，C3讲信号耦合出来，从而避免直流电源和交流信号相互影响。由上可看出放大电路采用的是直接耦合的方式，前后放大电路的静态工作点互不影响，原始音频信号在这样的电路下被放大成我们需要的信号。 6 图2.5 音频放大电路 仿真如图2.5.2所示。 图2.5.2 音频放大电路仿真图 2.6 发射机的整体电路及PCB版 图2.6.1 发射机整体电路 7 图2.6.2 发射机电路制成的PCB版 3 调幅发射机电路设计与工作原理 3.1 本机震荡电路的设计及仿真 电容三点式振荡电路。图中RB1，RB2和RE是偏执电阻C1和CE为旁路电容，Cc为隔直流电容，CE和RE组成负反馈电路，L和C1,C2构成并联谐振回路，三极发射机通过CE交流接地，所以C2上反馈到发射结的电压必须加到三极管的基极上。 V,V，，T,,1fiOSC根据反馈振荡器的起振条件:振幅起振条件或和相位起振,,gggg1，，，，,,,2n,n,0,1,2...iLiL,CCTosc12,,,，,，1条件可得电容三点式振荡器的震荡角频率oscoC,,120PF,2,LCCC,,12,C,C，C,CCC，C111,22beo1212,式中,，,g,g,f,iL,RR2,LCiL,，,L=2UH,根据公式,可算出输出波的频率大小of,o2,约为15MHZ。 8 3.2 混频电路的设计及仿真 9 3.3 中频电路的设计及仿真 10 3.4 检波电路的设计及仿真 3.5 低频电压放大电路的设计及仿真 11 3.6 低频功率放大电路的设计及仿真 12 3.7 接收机的整体电路及PCB版 13 14