高频电子线路专业课程设计方案报告.doc

目 录一、设计任务与规定.1二、总体方案.1三、设计内容.33.1电路工作原理.33.1.1 LC正弦波振荡器.33.1.2 模仿乘法器电路 .4 3.1.3 选频放大电路 .6 3.2 仿真成果与分析.6四、 总结.9 五、 重要参照文献.9附录.9一、设计任务与规定混频电路是应用电子技术和无线电专业必要掌握核心电路。 混频器是频谱线性搬移电路，可以将输入两路信号进行混频。详细原理框图如图1所示。振荡器输出一频率为=10MHz、幅值0.2V1V正弦波信号，此信号作为混频器第一路输入信号；高频信号源输出一正弦波信号，=10MHz、幅值=200mV，此信号作为混频器第二路信号，将这两路信号作为模仿乘法器输入进行混频。选频放大电路则对混频后信号进行选频、放大，最后输出2MHz正弦波信号。正弦波振荡器模仿乘法器选频、放大电路高频信号源图1混频器原理框图二、总体方案对于混频电路分析，重点应掌握，一是混频电路基本构成模型及重要技术特点，二是混频电路基本原理及混频跨导计算办法，三是应用电路分析。混频电路基本构成模型及重要技术特点：混频，工程上也称变频，是将信号频率由一种数值变成另一种数值过程，实质上也是频谱线性搬移过程，完毕这种功能电路就称为混频电路或变频电路。混频电路基本原理： 图2中，Us(t)为输入信号，Uc(t)为本振信号。Ui(t)输出信号。分析：当则= = 其中：对上式进行三角函数变换则有：从上式可推出，Up(t)具有两个频率分量和为(c+S)，差为(C-S)。若选频网络是抱负上边带滤波器则输出为若选频网络是抱负下边带滤波器则输出：工程上对于超外差式接受机而言，如广播电视接受机则有c S往往混频器选频网络为下边带滤波器，则输出为差频信号，为接受机中频信号。衡量混频工作性能重要指标是混频跨导。规定混频跨导计算公式：混频跨导g：输出中频电流幅度偷入信号电压幅度。该电路由LC正弦波振荡器高频信号源模仿乘法器以及选频放大电路构成。LC正弦波振荡器产生10MHz正弦波与高频信号源所产生8MHz正弦波通过模仿乘法器进行混频后产生双边带调幅信号，然后通过选频放大器选出有用频率分量，即频率2MHz信号，对其进行放大输出，最后输出2MHz正弦波信号。混频器电路如图3所示。 图3 混频器电路图三、 设计内容3.1电路工作原理3.1.1 LC正弦波振荡器本次设计采用LC电容三点式反馈电路，也叫考毕兹振荡电路。运用电容将谐振回路一某些电压反馈到基极上，并且也是将LC谐振回路三个端点分别与晶体管三个电极相连，因此这种电路叫电容三点式振荡器。三点式LC振荡器相位平衡条件是，在LC谐振回路，与性质相反，当为电容，就是电感；当为电感，就是电容。在LC三点式振荡器电路中,如果要产生正弦波，必要满足振幅平衡条件：即满足。由相位平衡条件和振幅平衡条件可得： 选用，故选用2N2222A三极管。2N2222A是NPN型三极管，属于低噪声放大三极管。本电路三极管采用分压偏置电路，为了使三极管处在放大状态，必要满足：电流电压 由此可以拟定R1=5.1K，R3=2.2K，R4=2K。正弦波输出信号频率=10MHz，电路连接如图4所示图4 LC正弦波振荡器R1R2R4构成支流偏置电路，R5是集电极负载电阻，L2CTCC4构成并联回路，其中R6用来变化回路Q值，C1C3为耦合电容，L1C6C5构成了一种去耦电路，用来消除电路之间互相影响。其交流通路如图5所示。图5 交流通路图依照设计规定，正弦波振荡器输出频率为10MHz，故由此可以大概拟定L2C4CT数值，再通过仿真进行调试最后拟定其参数。电路谐振频率为，静态工作点为，基本符合设求。3.1.2 模仿乘法器电路 用模仿乘法器实现混频，就是在端和端分别加上两个不同频率信号，相差一中频，再通过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图6所示：通频带滤波器 图6 混频原理框图若 则经带通滤波器后，取差频 为所需要中屡屡率。由MC1496 模仿乘法器构成混频器电路如图7 所示。图中，LC正弦波振荡器输出10MHz正弦波由10端（X输入端）注入，高频信号源输出10MHz正弦波由一端（Y输入端）输入，混频后中频电压由6端经形带通滤波器输出，其中C17L11C11C19构成一选频滤波回路，调节可变电阻Rp能使14脚直流电位差为零，可以减小输出信号波形失真，使电路平衡。在23脚之间加接电阻，可扩展输入信号线性范畴。 图7 MC1496构成混频器 3.1.3选频放大电路电路连接如图8所示，晶体管选2SC945，R1R2Re构成支流偏置电路，L2L3C2R构成并联谐振回路，其中R用来变化回路Q值，C1为输入耦合电容，C3 为输出耦合电容，C7位晶体管发射极旁路电容，L1 C4C5构成了一种去耦电路，用来消除电路之间互相影响，R1 R2 提供电路静态工作点。其中电路谐振频率为静态工作点为 。 图8 选频放大电路3.2仿真成果与分析依照设计方案，应用计算机Multisim软件进行了模仿仿真。用示波器观测LC正弦波振荡器输出，输出波形如图9所示。 图9 LC正弦波振荡器输出波形用示波器观测混频器输出信号，波形如图10所示。 图10 混频后信号波形图用示波器观测模仿乘法器输出，输出波形如图11所示。 图11 模仿乘法器输出波形LC正弦波振荡器输出频率应为 ，静态工作点 ；选频放大电路输出频率应为，静态工作点。通过仿真测试可得LC正弦波振荡器输出频率为10.1MHz，静态工作点 ；选频放大电路输出频率为1.99MHz，静态工作点。 结论:有计算值与仿真值比较可得,本设计基本完毕了设计规定，并且由示波器可观测到相应波形，仿真值基本满足规定，阐明电路各某些均正常工作。美中局限性是仿真成果同理论值仍存在一定误差，需要进一步改进电路性能，使电路更加精准和抗干扰能力更强。四、 总结 本次课程设计题目是混频器设计，重要应用了通信电子线路中三方面内容，分别是电容三点式振荡电路、模仿乘法器和选频放大电路。通过查找资料，结合课本中所学知识，完毕了课程设计内容，基本达到了预期规定，由于时间因素，尚有局限性之处没有找到。五、重要参照文献1 宋树祥，周冬梅.高频电子线路.M北京大学出版社，2月2 陈邦媛.射频通信电子线路学习指引.M科学出版社，6月 3 吴慎山.高频电子线路.M电子工业出版社，1月4 谢沅清.通信电子线路.M电子工业出版社，7月5 曾兴雯.高频电子线路.M高等教诲出版社，1月6 杨翠娥.高频实验与课程设计.M哈尔滨工程大学出版社，1月7 于洪珍.通信电子线路.M清华大学出版社，1月8 陈利永.电子电路基本.M中华人民共和国铁道出版社，7月9 周选昌.高频电子线路.M浙江大学出版社，7月附录元器件清单清单序号编号元件名称型号数量1C15电容1.0nF1个2C14电容510pF1个3R10电阻15K1个4R9，R5电阻1.0k2个5L5可变电感10uH1个6U1模仿乘法器MC14581个7C7，C6电容1.6pF2个8C12电容1.0nF1个9C11，C10电容10nF2个10Q2三极管2SC9451个11R8电阻6.2k1个12R7电阻15k 1个11 C4电容120pF 1个12C5可变电容350pF 1个13C9，C8，C2，C1电容10nF 4个14L2电感330uH1个15L1电感10uH1个16Q1 三极管2N2222A1个17C3电容100pF1个18R6电阻110k1个19R4电阻2.0K1个20R3电阻2.2k1个21R2可变电阻100K1个22R1电阻5.1k1个23V1 高频信号源8MHz 1个