1、 通信電子線路課程設計中波電臺發射與接收系統設計專業 通信工程 班級 1205102 學號 1120510215 姓名 崔昊 一.問題要求 中波電臺發射系統設計設計目的是要求掌握最基本的小功率調幅發射系統的設計與安裝調試。技術指標：載波頻率535-1605khz，載波頻率穩定度不低于10-3，輸出負載51，總的輸出功率50mw，調幅指數3080。調制頻率500hz10khz。本設計可提供的器件如下，參數請查詢芯片數據手冊。所提供的芯片僅供參考，可以選擇其他替代芯片。 高頻小功率晶體管 3dg6 高頻小功率晶體管 3dg12 集成模擬乘法器 xcc，mc1496 高頻磁環 nxo-100 運算放

2、大器 a74l 集成振蕩電路 e16483 中波電臺接收系統設計本課題的設計目的是要求掌握最基本的超外差接收機的設計與調試。任務：am調幅接收系統設計主要技術指標：載波頻率535-1605khz，中頻頻率465khz，輸出功率0.25w，負載電阻8，靈敏度1mv。本設計可提供的器件如下，參數請查詢芯片數據手冊。所提供的芯片僅供參考，可以選擇其他替代芯片。晶體三極管 3dg6晶體二極管 2ap9 集成模擬乘法器 xcc，mcl496中周 10a型單片調幅接收集成電路 ta7641bp必做任務（針對每個系統）：1. 針對每個系統給出系統設計的詳細功能框圖。2. 按照任務技術指標和要求及系統功能框圖

3、，給出詳細的參數計算及方案論證、器件選擇的計算過程。3. 給出詳細的電路原理圖，標出電路模塊的輸入輸出，給出詳細的數學模型和計算過程。4. 對整個電路進行ads、multisim等計算機軟件仿真，給出功能節點及系統的輸入輸出仿真波形及分析。二、問題分析調制和解調是通信系統的重要組成部分，沒有調制和解調，就無法實現信號的遠距離通信。所謂調制，就是將我們要傳輸的低頻信號“裝載”在高頻振蕩信號上，使之能更有效地進行遠距離傳輸。所要傳輸的低頻信號是指原始電信號，如聲音信號、圖像信號等，稱為調制信號，用u(t)表示；高頻振蕩信號是用來攜帶低頻信號的, 稱為載波，用uc (t)表示；載波通常采用高頻正弦波

4、，受調后的信號稱為已調波，用u (t)表示。具體地說, 調制就是用調制信號控制載波的某個參數, 并使其與調制信號的變化規律成線性關系。因此, 對模擬信號具有三種調制方式：調幅、調頻和調相。為了提高信號的頻率，以便更有效地將信號從天線輻射出去。由天線理論可知，只有當輻射天線的尺寸與輻射的信號波長相比擬時，才能進行有效的輻射。而我們需要傳送的原始信號，如聲音等，通常頻率較低（波長較長），所以需要通過調制，提高其頻率，以便于天線輻射。為了實現信道復用。如果多個同頻率范圍的信號同時在一個信道中傳輸必然會相互干擾，若將它們分別調制在不同的載波頻率上，且使它們不發生頻譜重疊，就可以在一個信道中同時傳輸多個

5、信號了，這種方式稱為信號的頻分復用。1、振幅調制的分類：振幅調制可分為普通調幅（am），雙邊帶調幅（dsb），單邊帶調幅（ssb）與殘留邊帶調幅（vsb）幾種不同方式。2、普通調幅信號的波形及表達式 ：由圖可見，已調幅波振幅變化的包絡形狀與調制信號的變化規律相同，而其包絡內的高頻振蕩頻率仍與載波頻率相同，表明已調幅波實際上是一個高頻信號。可見，調幅過程只是改變載波的振幅，使載波振幅與調制信號成線性關系，即使ucm變為ucm+kaumcost，據此，可以寫出已調幅波表達式為：ma稱為調幅系數，umax表示調幅波包絡的最大值，umin表示調幅波包絡的最小值。ma表明載波振幅受調制控制的程度，一般要

6、求0ma1，以便調幅波的包絡能正確地表現出調制信號的變化。ma1的情況稱為過調制。當為單音頻調制時，在已調波中包含三個頻率成分：c、c+和c-。c+稱為上邊頻，c-稱為下邊頻。由此而得到調幅波的頻譜如下圖所示。若調制信號的最高頻率為fh，則已調信號的帶寬為b=2fh。3、 am調幅的功率：已知am信號的表達式為則載波功率為上、下邊頻功率總平均功率4、普通調幅信號的產生和解調方法普通調幅是通過將載波信號與調制信號直接耦合或相加之后，通過非線性器件，利用非線性器件在頻譜上的線性搬移作用，產生新的頻率分量，再經過帶通濾波器濾除不需要的頻率分量，從而產生調幅信號。解調方法包括包絡檢波和同步檢波。包絡檢

7、波利用普通調幅信號的包絡反映調制信號波形變化這一特點，將包絡提取出來，從而恢復原來的調制信號。同步檢波必須采用一個與發射端載波同頻率同相的信號，這個信號稱為同步信號。5、工作原理及框圖am調幅發射機原理及框圖：主 振 器緩 沖 器高頻放大器振幅調制器高頻功率放大器低頻放大器前置放大器聲電變換器其中主振器提供頻率穩定的載波信號，緩沖器為主振器提供合適負載，并是主振器與下級高平放大器隔離，減小后級對主振器的反饋的影響。由于主振器輸出信號的電壓幅度一般較小，所以使用高頻放大器將信號放大，使信號幅度滿足振幅調制器的要求。振幅調制器完成將調制信號與載波信號混頻的功能，并通過帶通濾波器將不需要的頻率分量濾

8、除，之后將已調信號送入高頻功率放大器，放大信號功率。超外差式接收機的工作原理及框圖：混 頻 器中頻放大器混 頻 器檢 波 器低頻電壓放大器低頻功率放大器本地振蕩器天線接收到高頻已調信號，通過帶通濾波器濾波后進入混頻器，在混頻器內與本地振蕩器輸出的高頻信號相乘，產生中頻和高頻兩部分信號分量，再通過一個低通濾波器濾除高頻分量，完成了將已調信號在頻譜上線性搬移到中頻的過程。中頻為一固定值，因此，降低了后級中頻放大器的設計難度。檢波器將已搬移到中頻的已調信號的包絡檢出，經低頻電壓放大器放大電壓，低頻功率放大器放大功率后，加載到負載上。3、 系統電路設計與仿真3.1中波發射系統1、am調幅發射機整體電路

9、：（1）本地振蕩器（即整體電路中的hb1）西勒電路分析：首先大概確定三極管的靜態工作點，三極管選取的是高頻三極管bfg235，經過適當地分壓，使其工作在線性放大區。其中是隔直反饋電容，對高頻相當于短路。共同組成諧振回路。防止高頻交流對直流電源產生影響。l、c選擇應滿足振蕩頻率的要求，假設振蕩頻率為1mhz，不妨取l=0.7mh，則由可得c=0.036nf。不妨設c1=3nf，c2=2nf，c4=30nf，則由可得可變電容c5=0.47pf。為了以后調節的方便，將、換為可變電容，并將其靈敏度改為。（2) 射極跟隨器 圖中vcc為直流電壓輸入端，gnd為接地端，in為信號輸入端，out為信號輸出端

10、。本電路是一種自舉式的跟隨器，從而避免了偏置電路降低了輸入阻抗的缺陷。又因為采用q1和q2組成復合管電路，對于較低頻率時=12，因為輸入阻抗ri=rbe+(1+)reo，所以使總的輸入阻抗大大提高。（3） 高頻小信號放大器圖示為高頻小信號放大器，各端口功能與射極跟隨器中一致。圖中r3、r4為偏置電阻，為三極管提供合適的靜態工作點，使三極管工作在線型區，避免輸出信號產生非線性失真。三極管負載為選頻網絡，選頻網絡的諧振頻率設置為載波頻率。由于三極管輸出電阻較小，為減小對選頻網絡的影響，采用部分接入的方式。根據相關理論，可計算出此高頻小信號放大器的放大倍數為（假定放大器負載為1k左右）：經過緩沖器和

11、高頻放大器后產生的載波如下仿真圖所示： 可見產生了頻率為991khz,峰峰值1.15v的載波。（4） 低頻小信號放大器由于傳統話筒直接輸出電壓在5mv以下，不能直接用來調幅，因此需要將其進行放大然后送入乘法器進行調幅。因為聲音信號屬于低頻信號，所以可以使用集成運放進行放大而不會失真。從乘法器出來的am波功率太小，不符合要求，因此要對其進行功率放大。功率放大電路采用多級甲乙類放大。甲乙類放大不易失真，并且調諧比容易，而且功率比較大。 產生調制信號需要聲電變換器，前置放大器，低頻放大器共同組成。三部分連接完成后可產生滿足要求的調制頻率為1khz,峰峰值為999mv的調制信號，仿真如下圖所示：（5）

12、 乘法器為方便電路的搭建，本電路采用了理想乘法器。（6） 高頻功率放大器根據圖中所示電路參數，可計算通角為：功率放大器工作在甲乙類狀態。理想效率大于50%，小于78.5%。由于功率放大器工作在甲乙類狀態，因此三極管集電極輸出波形失真，因此接一選頻網絡恢復波形。由于并聯諧振回路的輸入電源必須為電流源，否則達不到選頻效果，因此，為使三極管的輸出等效為一電流源，需要在集電極串接一小電阻。在實際電路中，由于三極管自身有輸出電阻，因此并不需要額外串接電阻。（7）am調幅波聯合仿真連接各部分后如上圖所示 仿真結果見下圖：其中為輸入，分別接調制信號和載波信號，為調幅信號輸出端。經過上述乘法器后得到的信號為：

13、。為載波信號幅度，為載波信號頻率，為調制信號頻率，其值在到1khz之間。設計指標要求調制指數在，設調制信號電壓值為，其調制指數為 。仿真結果驗證：調制指數：由仿真結果，其波峰值a為12.87v，波谷值b為2.96為，則其調制指數為輸出電阻：電流表示數為：則輸出電阻為：r=u/i=50輸出功率：由瓦特計顯示=50mw由圖可見產生了頻率為992khz的am調幅波，頻率穩定度=(1000-992)/992=0.8%0.1%,.滿足設計要求。2、 超外差式接收機原理框圖： 2.1混頻器本振信號帶通濾波器本機振蕩模擬相乘器射頻信號輸入中頻信號輸出混頻電路的基本框圖帶通濾波器選用rlc串聯諧振電路，如圖4

14、所示。圖 1：rlc串聯諧振電路rlc串聯諧振電路的轉移電壓比為： 當時，達最大值，當高于或低于時將下降，因而 串聯諧振電路可以作為帶通濾波器使用。又根據通頻帶的定義可得：。諧振頻率，選取通頻帶為，從而確定參數，。 圖中uc端輸入接收機的產生的高頻振蕩信號，us端輸入接收到的am調幅信號，乘法電路將兩信號相乘，由于接收機的振蕩器的振蕩頻率比am信號的載波頻率高465khz，因此，在頻譜上，接收到的am信號被從原載波頻率兩側，搬移到465khz的中頻兩側和2.7mhz兩側，完成對頻譜的線性搬移。仿真波形如下圖所示： 節點探針如圖所示：可見經過混頻器以后選出了頻率為465khz的調幅波。2.1 中頻放大器采用單二極管放大電路，三極管為共射接法。三極管基極的靜態電壓為：三極管工作在線型區。2.3包絡檢波器仿真波形如下：經過包絡檢波后 波形與調制信號基本一致。根據圖示參數，可計算出二極管的通角為：則電壓傳輸系數為：輸入電阻：頻率失真分析：惰性失真分析（假定ma=0.6）：滿足不會出現惰性失真的條件。負峰切割失真分析（假定ma=0.6）：由于下級為跟隨器，所以負載電阻遠大于r，所以：2.4低頻電壓放大器2.5低頻功率放大器接收機全圖：3. 聯合仿真解調波形仿