哈工大高频电路课设

高频电子线路课程设计

学院：电子与信息工程学院

专业班级：1105102 班

姓名：苏新

学号: 1111900211

日期：2013 年11 月9 日

一设计要求

1.1 设计内容

1.中波电台发射系统设计

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51Ω，总的输出功率50mW，调幅指数30％~80％。调制频率500Hz~10kHz。

2.中波电台接收系统设计

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8Ω，灵敏度1mV。

1.2 设计要求

必做任务（针对每个系统）：

1.针对每个系统给出系统设计的详细功能框图。

2.按照任务技术指标和要求及系统功能框图，给出详细的参数计算及方案论证、器件选择的计算

过程。

3.给出详细的电路原理图，标出电路模块的输入输出，给出详细的数学模型和计算过程。

选作任务（针对每个系统）：这部分完成有额外的加分

4.对整个电路进行ADS等计算机软件仿真，给出功能节点及系统的输入输出仿真波形及分析。

二中波电台发射系统的设计与仿真

2.1小功率调幅发射机的系统设计

系统原理图如图2.1所示：

图2-1 小功率调幅发射机的系统设计框图

2.2工作原理及说明

图2-1中，各组成部分的的作用如下：

正弦震荡器：产生频率为MHz 的载波信号。

缓冲级：将正弦振荡器与调制电路隔离，减小调制级对正弦振荡器的影响。

低频放大级：将话筒信号电压放大到调制级所需的调制电压。

调幅级：将话音信号调制到载波上，产生已调波。

功放及天线：对前级送来的信号进行功率放大，通过天线将已调高频载波电流以电磁波的形式发射到空间。

现在结合题目所给性能指标进行分析：

载波频率535-1605KHz ，载波频率稳定度不低于10-3：正弦波振荡器产生的正弦波信号频率f 为535 KHz 到1605KHz ，当震荡波形不稳定时，最大波动频率f ∆与频率f 之比的数量级小于10-3 。 输出负载51Ω ：输出部分，即高频功率放大器的输出负载为51Ω。

总的输出功率50mW ：即高频功率放大器的输出功率，结合计算公式1cm c m P U I =⨯可进行分析，实现指标。

调幅指数30％~80％ ：设A 为调幅波形的峰峰值，B 为谷谷值，则由调幅指数计算公式有100%a A B m A B

-=⨯+。在振幅调制电路中可通过更改调制信号振幅实现此指标。 调制频率500Hz~10kHz ：调制信号频率，由输入信号的频率来决定。

2.3各部分的具体设计及分析

2.3.1正弦波振荡器及缓冲电路

正弦波振荡器是用来产0.535~1.605MHz 左右的高频振荡载波信号，由于整个发射机的频率稳定度由主振级决定，因此要求主振级有较高的频率稳定度，同时也要有一定的振荡功率，其输出波形失真较小。为此，这里我采用西勒振荡电路，可以满足要求，为了减少后级对主振级振荡电路振荡频率的影响，采用缓冲级。缓冲电路采用射极跟随器，特点为输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强。用它连接两电路，可以减少电路间直接相连所带来的影响，起到缓冲作用。振荡器与缓冲级联调时会出现缓冲级输出电压明显减小或波形失真的情况，可通过增大缓冲级的射极电阻

来提高缓冲输入级输入阻抗，也可通过减小，即减小主振级与缓冲级的耦合来实现，同时负载也会对缓冲的输出波形也有很大影响。电路图如图2-2所示。如图西勒振荡器电路三极管工作在放大区。

图2-2

点击运行即可得到输出的波形和电压电流值。结果如下：

灵敏度为1mV ，频率为1.166MHz ，频率计数器不浮动，十分稳定，频率稳定度稳定。满足技术指标。 参数计算：

先选择合适的三极管，参数如图

本次试验为仿真时调节方便快捷，采用理想晶体管2sc945，相关参数近似9013。（因为没在仿真软件中找到9013，而百度元器件又只有9013，所以在仿真中找个差不多的）。

直流偏置电路参数：假设电源CC U 为12V ，为了防止电源直接接入电路，因为突变对电路安全及稳定性产生影响，并联100uF 的电解电容。

振荡器的工作状态与静态工作点的选择和正负反馈强弱相关，偏置电路采用分压式电流反馈偏置电路，使得静态工作点更稳定。令CEQ U =7.5V ，CQ I =3mA 。

由公式（2.1）可计算得12C e e R R R ++=1.5K Ω。

12CC CEQ

CQ C e e U U I R R R -=++ （2.1）

12()BQ CQ e e BEQ U I R R U =⨯++ （2.2）

112

b BQ CC b b R U U R R ≈∙+ （2.3） 为获得较大反馈，发射极电阻应尽量大，取C R =560Ω，1e R =47Ω，2e R =1 K Ω。由（2.2）计算

得BQ U =3.76V 。

由公式（2.3）可知112

b b b R R R +=0.31。为方便调节，用一个22 K Ω串联一个100 K Ω的可调电阻。为了稳定度，用一些其他的电容电感，在这里不再赘述。

西勒电路振荡参数：令频率为 1.166MHz ，L=56H μ，则总电容 =300pF 。不妨设1C =470pF ，2C =1000pF ，3C =270pF ，4C =150pF （为方便调节参数，将之拆为100pF 固定电容与100pF 可调电容并联）。

1234121323

C C C C C C C C C C C ∑=+++ （2.4）

0f = （2.5） 缓冲电路参数：取Uceq=8.7V ，取CQ I =3.1mA 。。不妨取2x R 为1 K Ω变阻器，Re 为560Ω电阻。

结合（2.2）与（2.3），令Rb22=11K Ω，Rb21 =4.7 K Ω。

2.3.2 高频小信号放大电路

三极管选用理想晶体管，放大倍数β=100。

取CEQ U =9V ，CQ I =1.2mA 。所以 R5=2.5k 。

则5BQ CQ BEQ U R I U =⨯+=3.7V 。由（2.3）可知，令1R =5K Ω，R2为 100 K Ω可调电阻。

由中心频率0f =1.166MHz ，结合公式（2.5）可知，L=80H μ，C ∑=300pF ，两电容并联便于调节。

放大倍数：Yfe=0.046S （2.6） 0

o e L g g g g ∑=++ (2.7 ) 其中oe g 为三极管输出电导，理想三极管条件下为零。L g 为负载电导，等于115K Ω

，即0.067mS ，0g 为电感电导，等于120K Ω

，即0.05mS 。故g ∑=0.117mS 。 0fe u y A g ∑=

（2.8）

由（2.12），放大增益0u A =51.89dB 。