高频课程设计报告讲解

高频电路原理与分析课程设计报告
课设名称超外差式AM发射机的设计与制作
学生姓名11111
学号40
专业通信工程
班级0000级
指导教师00000
二〇一五年十二月
高频电路原理与分析课程设计报告
一设计课题名称
超外差式AM接收机的设计与制作
二课程设计目的、要求与技术指标
1.课程设计目的
（1）掌握功能电路的基本原理和结构组成，以及加强对各个功能电路的内在联系认识。

（2）培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。

掌握设计软件工具的正确使用；以及如何通过设计工具分析电路的特性；在设计过程中培养同学具有初步的综合电路设计能力。

（3）通过对资料的整理，促进同学们对本课题设计的理解，也能养成同学们严谨的工作态度。

（4）完成一个实际的电子产品，提高分析问题、解决问题的能力。

2.课程设计要求
（1）根据技术指标要求及实验室条件设计出电路图，分析工作原理，计算元件参数；
（2）列出所有元器件清单；
（3）安装调试所设计的电路，达到设计要求；
（4）记录实验结果。

3.技术指标
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。

三系统知识介绍
超外差发射机的组成
超外差调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大器，振幅调制器，高频功率放大器等电路组成。

发射机的基本组成框图表示如:
发射机的基本组成框图
（1）主振器
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，而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的限制，一般选在30兆赫以下。

电路选择皮尔斯振荡电路,按要求产生一个10.7M左右的正弦波。

（2）缓冲放大器
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。

缓冲放大器通常是在振荡器后面，一方面起隔离缓冲作用，同时还要把高频信号加以放大推动功放末级工作。

因此该级还需有一定的功率输出。

（3）振幅调制器
振幅调制器的任务是产生调制信号。

采用模拟乘法器实现调制的方法是属于低电平调制，输出功率小，必须使用高频功放才能达到发射功率的要求。

采用集电极调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。

如果集电极调幅电路的输出功率能够满足发射功率的要求，就可以在调制级将信号直接发射出去。

电路选择丙类集电极高频功率放大电路，低音频信号加载到集电极，最后在通过一个LC 滤波网络，集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅输出调幅波实现调幅。

R5=10K 为输出电阻。

调幅工作在过压区。

集电极调幅特点：
（1)因过压工作，η高，用于大功率调幅发射机。

（2）要求v1提供较大的驱动功率。

载波频率F=1M,根据谐振频率： LC f π21
0≈
信号波匹配网络C4=3.1uH,L2=1mH;最后滤波网络C4=1500pF,L4=1mH.
（4） 高频功率放大器
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，高频功率放大器是调幅发射机的末级，它的任务是以较高的效率输出最大的功率来满足发射机输出功率的要求，同时该级输出波形不能失真，否则谐波发射严重，影响发射效果。

功率放大电路有很多，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。

四 电路方案与系统、参数设计
4.1.设计思路
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。

超外差发射机的组成
超外差调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大器，振幅调制器，高频功率放大器等电路组成。

发射机的基本组成框图表示如:
图1 发射机的基本组成框图
4.2工作原理
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。

4.3 发射机单元的设计
4.3.1 主振器
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，而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的限制，一般选在30兆赫以下。

以下电路皮尔斯振荡电路,按要求产生一个10.7M左右的正弦波。

图2 皮尔斯振荡电路
该图为典型的并联谐振晶体振荡器电路，振荡管的基极对高频接地，晶体接在基极与集电极之间，C1、C2为另外两个电抗原件。

该电路类似于克拉泼电路，由于晶体的Cq非常小，因此，晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合非常弱，从而使频率稳定性大为提高。

图中
R1、R2、R3为直流偏置电路，晶体作为电感与C1、C2组成电三点式谐振回路，R4为输出电阻，C3为隔直通交流电容，C4为反馈电容。

分压式偏置电阻R1=10K、 R2=5K、 R3=5K，高频扼流圈L=5uH，旁路电容C4=100pF,耦合电容C3=800pF。

4.4 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。

4.5 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
4.6 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。

图2.4.1 乙类推挽功率放大电路
4.7 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。

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
4.8仿真结果与分析
主振器就是高频振荡器
以下为输出波形：
振荡器输出波形
缓冲放大电路仿真
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。

高频功率放大电路仿真图
音频放大电路仿真图
4.9器件清单表
元器件名称 个数 型号 主要参数
二极管 2 1N34A 参见电路图
三极管 7 2N2222A ,EOG2580 电阻 若干 多种型号 电容 若干 多种型号
信号源
6
直流信号源 交号源
五设计电路
图12 调幅发射机仿真总图
六实验结果
七讨论
在实验仿真的过程中我们遇到了许多的问题。

但我们通过上网查阅资料或去图书馆查资料后解决了。

例如我们不知道该用什么型号的晶体管来组合电路，我们通过讨论解决了这个问题，还有就是我们开始不知道该怎么去构造该电路的理论模型，我们也通过自己的努力找到了解决的办法。

八成员分工
九设计总结
通过超外差式AM发射机的设计与制作，我感觉我们必须坚持理论联系实际的思想，以实践证实理论，从实践中加深对理论知识的理解和掌握。

实验是我们快速认识和掌握理论知识的一条重要途径。

我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学
会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

主要参考文献
[1] 曾兴雯. 高频电路原理与分析.西安: 西安电子科技大学出版社,2006.
[2] 谢嘉奎. 电子线路非线性部分(第四版). 北京:高等教育出版社,2010.
[3] 许杰. 模拟电子线路. 北京: 国防工业出版社,2006.。