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学号
090405021
学生姓名
王广超
专业班级
通信091
课程设计(论文)题目
3倍频器电路设计
课程设计(论文)任务
设计内容:
1.用EWB仿真。
设计电路,输出的信号频率为输入信号频率的3倍
2.能够观察输入输出波形,并比较输入与输出信号频率的关系。
设计参数:
设输入信号频率100000Hz,幅度自定。
设计要求:
1.分析设计要求,明确性能指标。
必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等,广开思路,构思出各种总体方案,绘制结构框图。
2.确定合理的总体方案。
以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较,并考虑器件的来源,敲定可行方案。
3.设计各单元电路。
总体方案化整为零,分解成若干子系统或单元电路,逐个设计。
4.组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局,通常是按信号的流向,采用左进右出的规律摆放各电路,并标出必要的说明。
指导教师评语及成绩
平时成绩(20%):
答辩成绩(30%):
论文成绩(50%):
总成绩:
指导教师签字:
年月日
第一章倍频器工作原理分析
1.1工作原理
倍频器(Frequencydouble)是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路,用以提高频率,如下图所示的例子。
图1.1倍频器的应用
采用倍频器以下优点:
发射机的主振频率可以降低,这对稳频是有利的。
因为振荡器的频率越高,频率稳定度就越低。
一般主振频率不宜超过5MHz。
因此,发射频率高于5MHz的发射机,一般宜采用倍频器。
在采用石英晶体稳频时,振荡频率越高,石英晶体越薄,越易震碎。
一般来说,最薄的石英晶体的固有振荡频率限制在20MHz以下。
超过这一频率,就宜在石英振荡器后面采用倍频器。
如果中间级既可以工作在放大状态,也可以工作于倍频状态,那么就可以在不扩展主振波段的的情况下,扩展发射机的波段。
这对稳频是有利的,因为振荡波段越窄,频率稳定度就越高。
倍频器的输入与输出不同,因而减弱了寄生耦合,使发射机的工作稳定性提高。
如果是高频或调相发射机,则可采用倍频器来加大频移或相移,亦即加深调制度。
在超高频段难以获得足够的功率,可采用参量倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率亦较大的输出信号。
倍频器按其工作原理可分为三类。
一类是和丙类放大器电流脉冲中的谐波经选频回路获得倍频。
第二类是利用模拟乘法器实现倍频。
第三类是利用PN结电容的非线性变化,得到输入信号频率的谐波,经选频回路获得倍频,称为参量倍频器。
当工作频率为几十MHz时,主要采用三极管丙类倍频器,而当工作频率高于1000MHZ时,主要采用变容二极管、阶跃二极管构成的参量倍频器。
乘法器构成的倍频器主要受乘法器的上限工作频率的限制。
本次设计的3倍频器电路是一种主要采用丙类功率放大器的晶体管倍频器,即丙类倍频器。
其原理图如图1.2所示。
图1.2丙类倍频器
1.2晶体管倍频原理电路、工作状态及其特点
(一)电路:
与丙类谐振功放相似,不同点在于LrCr谐振在
(二)工作状态:
(1)应工作在欠压或临界状态
(2)一般不工作在过压状态的原因:
a)需很大的激励功率,使功率管增益明显下降
b)晶体管进入饱和区输出阻抗明显降低,致使下降,严重影响滤波能力
(三)特点:
(1)谐振在nωs上,n不宜过大,否则电流太小
(2)LC选频网络选出nωs分量,滤除大于或小于nωs的分量,要求滤波条件苛刻。
(3)n一般采取2或3,不宜过大,否则会导致:
若
可能导致B-E结击穿;
,LC回路难以选择,所以n一般为2或3。
(四)电路:
(1)高的倍频可以用n个二倍频或三倍频电路级联
(2)采用推挽电路:
a)若输出电流差分,可实现奇数倍频
b)若输出电流之和,可实现偶数倍频
第二章丙类倍频器功效分析
图2.1丙类功率放大器工作原理图
图2.1是一个丙类功率放大器原理图
在丙类工作时,晶体管集电极电流脉冲中含有丰富的谐波分量。
如果把集电极谐振回路调谐在二次谐波或三次谐波频率上。
那么,放大器只有二次谐波电压或三次谐波电压输出。
这样的丙类放大器就成为二倍频器或三倍频器。
倍频器的输入、输出电压瞬时值可写为
而晶体管极间瞬时电压可写成为
式中,
为回路两端的n次谐波电压振幅。
利用高频功率放大器的分析结果,n次倍频器输出的功率和效率为
式中
由余弦脉冲分解系数可知,无论导通角
为何值,
均小于
也就是在同样条件下,丙类倍频器的输出功率都低于丙类放大器的输出功率和效率。
为了提高输出功率和效率,丙类倍频器在导通角
的选取上,必须满足
=120/n因为n=2时,
=60°
=0.536为最大值;
有n=3时,
=40°
·
=0.276为最大值。
所以,三倍频器的
应取40°
。
这样,对应的输出功率和效率达最大。
这时与
=120°
时的放大器输出功率相比较有:
=0.52
=0.35
由此可见,在采用最佳通角值的情况下,二次倍频器的输出功率只能约等于它作为放大器时的1/2,三次倍频器的输出功率只能约等于它作为放大器时的1/3。
同样由效率公式可以推出它的效率也随着倍频次数n的增加而下降。
由以上的讨论可见,随着倍频次数n的增大,它的输出功率与效率下降。
同时,n越高,最佳的
越小。
为了减小
,就必须倍频器的基极反向偏压-
。
加大后基极激励电压
也加大。
对于晶体管电路来说,增加激励电压与偏压,就可能是发射结的反向偏压超过击穿电压。
所以单级丙类倍频器一般只作为二倍频器或三倍频器使用。
若要提高倍频次数,可以采用多级丙类倍频器来实现。
第三章三倍频器的主要质量指标
3.1变频增益
二倍频器输出电压振幅
与高频输入信号电压振幅
之比,成为变频电压增益或变频放大倍数,表示如下:
变频电压增益
另一种表示方法为:
显然,边频增益高对提高接收机的灵敏度有利。
3.2失真和干扰
失真有频率失真和非线性失真。
由于非线性还会产生组合频率、交叉调制与互相调制、阻塞和易倒混频干扰。
这些是二倍频器产生的特有干扰。
3.3选择性
接收有用信号,排除干扰信号的能力决定于高频输出回路的选择性是否良好。
3.4噪声系数
二倍频器的噪声系数对接收设备的总噪声系数影响很大,应尽量低。
这就要求很好的选择所用器件和工作点电流。
第四章电路设计与仿真
输入信号为幅值为10V的正弦交流信号,频率为任务所要求的100KHZ。
经计算变频电路中的电感分别取值0.531uH,1mH,电容分别取值1uF,0.531uF。
直流电压为12V,为晶体管集电极提供偏压,滤波电路滤除杂波,使输出稳定。
整体电路如图4.1.
图4.13倍频器涉及电路图
将该电路在EWB环境下进行仿真模拟,滤波器显示如图4.2:
图4.2电路仿真结果示波器显示
示波器显示图中,位于上侧的是输出信号,下侧为输入的正弦信号。
由图形可分析知,输入信号为100KHz,输出信号频率为300KHz,达到了3倍频的设计参数要求,输出图形没有较明显的失真,基本满足了设计要求。
第五章设计分析与总结
本次设计的要求是设计一个3倍频器电路,即输出信号频率是输出信号频率的3倍。
在晶体管倍频器和参数倍频器中选择栏晶体管倍频器。
晶体管倍频器以晶体管放大电路为基础组成频率放大电路。
其中包含了倍频电路与滤波电路,分别进行频率放大与频率选择。
电路中以12V直流电源为晶体管提供集电极偏压,电容与电感的参数值均为计算所得。
总体电路设计完成之后,在EWB环境中进行仿真模拟,调试校正,调得最佳状态。
从图中解析,输出信号达到了300KHZ,是输入信号的3倍,达到了设计要求,幅值增益与衰减也在允许范围内,基本符合了设计任务的要求。
但是,仿真结果中,输出信号出现了类似于振荡的失真与衰减,经调整参数后仍无法消除。
分析后认为,可能是由于晶体管的静态工作点不够理想所致,应设法予以减小。
参考文献
[1]高频电子线路.张肃文.北京:
高等教育出版社,2009
[2]高频电子线路.林春芳.北京:
高等教育出版社,2002
[3]电子技术课程设计.彭介华.北京:
高等教育出版社,1997
[4]常用电子电器电路精选.曲学基.武汉:
电子工业出版社,1991
[5]电子技术实验与课程设计.蔡忠法.杭州:
浙江大学出版社,2003
[6]现代电子技术实践课程指导.谢云,易波.北京:
机械工业出版社,2003
读书的好处
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3、读书破万卷,下笔如有神。
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