哈工大高频课程设计报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

通信电子线路课程设计

课程名称：通信电子线路

院系：电子与信息工程学院

班级： 1305201

姓名：郭路鹏

学号：1130520103

教师：赵雅琴

哈尔滨工业大学

2015年5月

《通信电子线路》课程设计报告

一、概述

·设计目的

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。

·设计任务

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。

4、对整个电路进行ADS、Multisim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、总体方案介绍，具体电路实现及仿真结果

（一）中波电台发射系统设计

技术指标

载波频率535-1605KHz

频率稳定度不低于3

10-

输出负载51Ω

输出功率50mW

调幅指数30%-80%

调制频率500Hz-10kHz

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、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，主振级可以采用西勒电路，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。低频部分包括声电变换、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。电源部分需要采用稳压电源，以减少对系统稳定性的影响。设计框图如下：

1、主振荡器的设计与仿真

在无线电技术中，采用振荡器来产生535~1605 kHz 的高频电流。振荡器可以看做将直流电能转变为交流电

能的换能器。振荡器是无线电调幅发射机的基本单元，常见的有三点式电容电路，克拉泼电路，西勒电路等。由于本设计要求频率稳定度在 量级，指标较高，故本次设计采用稳定度较高的西勒电路，电路原理图如下：

（1）参数设定

晶体管的选择：三极管的选择应满足：特征频率比系统要求的最大频率大，最大管耗比系统要求的输出功率

大，三极管跨导要大。为计算方便本次设计采用理想晶体管，后续设计不逐一说明。

静态工作点：根据习惯，将Vcc 设为12V ，由R1，R2，Re,Rc 为三极管提供静态工作点。晶体管的CEQ U 一

般取3~6V ，EQ I 取2~5mA ，不妨设CEQ U =6V ，EQ I =2mA 。

3696

1.52

CC CEQ

EQ

U U R R k I --+=

=

=Ω 于是设36500,1R R k =Ω=Ω。另在2R 两侧并联一个旁路电容，取20.1C F μ=。

65000.0030.7 2.3BQ EQ BE U R I U V =⨯+=⨯+=

7

8715

BQ CC U R R R U =≈+

不妨设8715,5.R k R k =Ω=Ω

振荡电路：根据西勒电路图可知，89710,,,,C C C C L 共同构成了谐振回路。其中，10C 为可变电容，从而

实现载波的的可调。西勒振荡电路的振荡频率可近似认为是

2f LC π∑

=

其中

789

10788979

C C C C C C C C C C C ∑=

+++

由于题目要求，振荡器产生的频率需在535~1605kHz 范围内，而由满足相位平衡条件的基本准则可知，cb X 与

,ce be X X 的电抗性质相反，所以7C 与L 一起成感性。因此7C 的电容值要比89,C C 小得多。根据起振条件AF>1，

即

8

9

1C C >，且9C 越小，振荡器达到稳定的时间越短，故参数设计如下： 40L H μ=

9912

7891099912912

787989510104801028063451010510480101048010C C C C C pF pF

C C C C C C ---∑------⨯⨯⨯⨯=+=+=++⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯612

1.01322401063410

f MHz LC ππ--∑=

==⨯⨯⨯

（2）电路仿真

对电路进行仿真得到波形图，并对频率，幅度进行相应测量，结果如下：

经测量，41.5710f

f

-∆≈⨯，符合技术指标。

（3）误差分析

由仿真结果可以看出，输出频率与理论值之间存在较大差距。这是因为计算是将晶体管看成理想情况，但

实际电路中有结电容等存在，电路的C ∑要更大，从而所获得的输出振荡频率比理论值小。 2、射极跟随器的计算与仿真

缓冲隔离级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。缓冲级采用射级跟随器，信号从基极输入，从发射极输出的放大器。其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，常作阻抗变换和级间隔离用，以减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。实际电路设计图如下：

（1）参数设定

由已学知识可知，共集电路只能放大电流不能放大电压，具有电压跟随的特点。且其输入电阻大，输出电阻小，因此常被用作隔离用的中间级。故本级电路采用晶体管共集放大电路作缓冲级。一般2EQ I mA =，CEQ U 在3-6V 之间，故我选6CEQ U v =

496

=

1.5k 3

CC CEQ

EQ

U U R I --=

=Ω 4 1.530.7 5.2BQ EQ BE U R I U V =⨯+=⨯+=

2

12 5.212

BQ CC U R R R U =≈

+ 不妨设1220,30.R k R k =Ω=Ω

13,C C 为耦合电感，将振荡电路连入射极跟随器,将整个前级电路连入后级。信号为高频，故取13100.C C F μ==5R 为负载，姑且设为6k Ω。

（2）电路仿真

对电路进行仿真得到输出电压值，频率值如下图：