高频课程设计报告.docx
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高频课程设计报告.docx
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高频课程设计报告
课程设计环节及要求
一、课程设计环节:
表1评分办法
课题
满分
实际制作完成的情况(硬件电路)
40
设计与总结报告
40
答辩表现
10
平时出勤,仪器工具的使用与保管
10
二、课程设计总结报告:
课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。
通过写总结报告,用理论解释现象,解决问题,把实践内容上升到理论高度。
对总结报告的书写要求包括以下几点:
1、文字部分手写,电路图可以用相关软件绘制。
2、报告内容包括:
(1)课题名称
(2)内容摘要
(3)目录
(4)已知条件(电源电压、晶体管型号、信号频率等)
(5)主要技术指标
(下达任务中要求达到的参数值)
(6)电路设计
1)设计方案比较、确定,系统框图
2)单元电路设计、参数计算和元器件选择
(7)电路调试
1)测试的数据、波形记录,与设计计算结果的比较分析
2)调试中出现的故障、原因分析及解决方法
3)技术指标测试,实验数据整理
(8)结果讨论与误差分析
(9)总结(对电路的改进方案、对课程的建议与意见等)
(10)附录
1)整机电原理图,并标注测试完成后各元件参数
2)元器件清单
3)使用的主要仪器和仪表
(11)参考文献
三、验收报告
根据设计题目要求,在电路调试结束后,学生按验收报告的格式,出示所设计电路要求达到的主要技术指标,教师按验收报告的内容逐项对学生的设计电路进行实测,填写相应的实测数据。
验收结果作为硬件电路调试成绩的主要依据。
验收报告的格式,以调幅发射系统设计电路为例,如下表。
调幅发射系统
主要技术指标
要求达到的
数值
实侧
数值
备
注
发射功率
振荡频率
频率稳定度
调制指数(AM波)
调制信号频率
第二章课程设计指导
1.1高频电路设计课题
课题一:
基于MC1496的简易调幅发射机
一、简要说明
本课题的目的是学习集成芯片的阅读方法,并能根据芯片资料,正确搭建、调试外围电路。
同时,学习掌握幅度调制的原理。
常见的集成模拟乘法器产品型号有MC1495/1496、LM1595/1596等。
二、要求
1.基本要求:
工作频率7~9MHz;载波频率稳定度优于10-3/分钟,调制度ma=30%~80%可调,调制信号频率F=1kHz。
2.发挥部分:
(1)自制直流电源。
(2)自行设计产生正弦波调制信号。
(3)设计功率放大器,使发射功率(输出负载RL=75上的功率)P0≥10mW,
3.主要元器件
MC1496,
高频小功率晶体管9018,
集成运放µA741
课题二:
基于MC1496的简易调幅接收机
一、简要说明
本课题目的是练习集成模拟乘法器的使用,掌握同步检波的原理。
此题目与课题一结合,可制作出完整的调幅收发系统。
二、要求
1.基本要求:
直接放大式接收机,工作频率7~9MHz,本地载波频率稳定度优于10-3/分钟。
输入调幅波由高频信号发生器提供。
2.发挥部分:
(1)自制直流电源。
(2)自行设计低频放大电路,输出功率(输出负载RL=8上的功率)P0
10mW。
(3)提高整机性能指标。
3.主要元器件
MC1496,
高频小功率晶体管9018,
集成运放µA741
课题三:
直接调频发射机
一、简要说明
利用变容二极管直接调频方法,产生调频波。
二、要求
1、基本要求
(1)载波频率在7~9MHz。
(2)载波频率稳定度优于10-3/分钟。
(3)最大频偏∆fm=10kHz.
(4)调制信号频率F=1kHz。
2.发挥部分:
(1)自制直流电源。
(2)自行设计产生正弦波调制信号。
(3)设计功率放大器,使发射功率(输出负载RL=75上的功率)P0≥10mW,
3.主要元器件
变容二极管2CC1D(其参数请参看于洪珍课本,Page173表6-3),
高频小功率晶体管9018,
集成运放µA741
课题四:
调频无线话筒
一、简要说明
调频无线话筒是利用调频的方法将音频信号向远处发射的一种装置,具有高音质、高灵敏度的特点,电路简单,调试方便。
二、要求
1.基本要求:
(1)载波频率90MHz附近,用收音机FM段接收。
(2)在声音被清晰接收的前提下,发射距离≥5m
(3)电源电压6V。
2.发挥部分:
(1)自制印刷电路板。
(2)由于频率较高,振荡电路容易受到外界环境的影响,所以,做好电路的屏蔽是非常重要的。
自制屏蔽盒。
3.主要元器件
变容二极管ISV161(可选,其参数请参考书:
铃木宪次.无线电收音机及无线电路的设计与制作.王庆,刘涓涓,译.北京:
科学出版社,2006.Page15图9.7),
低频小功率晶体管9013
高频小功率晶体管9018
高频中功率晶体管8050
驻极体话筒
0.5mm漆包线
课题五:
自带
一、简要说明
根据个人兴趣,自行查找相关资料,制定满足以下要求的课题。
二、要求
1.实现课题的整个电路,至少由3个单元电路组成,其中至少含高频单元电路2个。
2.提供整机需要达到的性能指标。
3.提供课题来源及主要参考资料。
1.2高频电路的一般设计方法
1.总体实现方案的选择
由课题要求实现的电路功能及性能指标,决定最终实现电路的构成。
2.单元电路形式的选择
根据课题要求实现的电路性能指标,确定总体实现方案中,各单元电路的形式。
3.电路参数的计算
根据所选单元电路的形式,对组成电路的各元器件的值进行计算。
4.元器件的选择
元器件的选择,除了要考虑计算出的参数值外,还要遵从节约电路成本,元器件购买方便,以及尽量利用现有条件实现的原则。
在进行电路设计之初,要先把可能限制电路实现的因素考虑好,再着手设计,往往可以达到事半功倍的效果。
1.3高频电路设计举例
实例一、小功率调幅发射机:
图2.2.2-1调幅发射系统框图
方案一:
低电平调幅发射机
图2.2.2-2低电平调幅发射机系统框图
图2.2.2-3高电平调幅发射机系统框图
方案二:
高电平调幅发射机
实例二、小功率调频发射机
图2-10直接调频发射系统组成框图
部分单元电路参数计算方法:
1.主振器
图2.2.2-4西勒振荡电路
西勒振荡器为例:
(1)偏置电阻值的计算
偏置电阻决定静态工作点,所以,要先确定振荡器的静态工作电流ICQ。
一般小功率振荡器的静态工作电流ICQ为(1~4)mA,设计时可以在此范围内任取一值。
根据所选晶体管型号确定电流放大系数的值。
则:
由
,确定Re,式中一般取
由
,确定Rc,式中取
;
或依据集电极直流电压
,确定RC。
由流过Rb2的电流
,确定
,式中
。
由
,确定
。
根据以上计算出的各电阻值,选取最接近的标称电阻值。
为便于调整静态工作点,实际电路中Rb1常用固定值的电阻与电位器串联。
(2)振荡回路元件值的计算
根据西勒振荡器的原理,C3< (2-1) 而一般谐振回路的电感L与电容 值之间关系取为 (2-2) 由式(2-1)、(2-2)确定L1、C3、C4的值。 电容C1、C2由反馈系数F=C1/C2,以及电路条件C3< 一般F取1/8~1/2。 以上估算各电容值时,应尽量选取标称电容值。 (3)旁路电容值的选取 一般应使旁路电容Cb的容抗为与其并联的电阻值的1/20~1/10。 但是,当与其并联的电阻值较大时,应当使Cb的容抗为几十欧姆甚至几欧姆。 这里选取标称值 。 2、调频振荡器 图2-13变容二极管调频电路 图2-13为基于西勒振荡器的变容二极管调频电路。 此类电路的静态工作点的设置及其偏置电阻的计算方法,与普通LC振荡器的方法相同,详见上文“主振器偏置电阻值的计算”。 振荡回路元件值的计算,只要把变容二极管在固定直流反向偏压下的结电容Cj看作振荡回路总电容中的一部分处理即可,由振荡的中心频率确定变容二极管结电容Cj的值,中心振荡频率(即载波频率)、反馈系数等参数的计算和取值方法,详见上文中主振器振荡回路元件值的计算。 调制信号并联在变容二极管两端,在振荡回路中构成了部分接入,有利于提高中心频率的稳定度,减小调制失真。 接入系数 ,为保证频偏达到技术指标要求,p不宜取得过小,可以先取p=0.3,需要的话,在实际电路调试中可以再做调整。 确定接入系数p后,即可得到电容C4的值。 变容二极管直流偏置电阻的计算,根据需要的反向偏压值决定。 根据已知的变容二极管结电容Cj与反向偏压变化关系曲线(或关系式),得到相应结电容Cj的静态反向偏压VjQ的值。 再由电路中的分压关系,可知 ,从而确定分压电阻R1、R2的值。 为便于调整静态偏压,实际电路中R1常用固定值的电阻与电位器串联组成。 由于在调频振荡电路中高频信号和低频信号同时工作,所以,电路中辅助性元件的位置和值的选取,对于保证两种信号各自的通路、减小它们之间的相互影响,都非常重要。 首先分析扼流圈的作用。 对于低频调制信号来说,扼流圈呈现的阻抗应很小,相当于短路,保证低频信号的一端输入加至变容二极管的负端;而对高频信号,扼流圈则应呈现大阻抗,相当于开路,以减小高频振荡信号对低频信号的影响。 其次分析隔直电容的作用。 对于低频调制信号来说,电容呈现的阻抗应很大,相当于开路,保证低频信号加至变容二极管的两端;而对高频信号,电容则应呈现小阻抗,相当于短路,以进一步滤除高频信号。 所以,扼流圈和隔直电容的取值应满足以下关系式: , 式中,0表示高频载波信号的角频率,表示低频调制信号的角频率。 3.缓冲器 图2.2.2-5射级跟随器 图2.2.2-5为射极跟随器电路,即共集电极组态的放大器。 (1)偏置电阻值的计算 射极跟随器的静态工作电流ICQ一般为(3~10)mA,设计时可以在此范围内任取一值。 根据所选晶体管型号确定电流放大系数的值。 而Rb1、Rb2、Re值的计算方法,则与主振器中偏置电阻值的计算方法相同,请参照计算。 为便于电路调整,实际电路中Re可用固定值的电阻与电位器串联。 (2)级间耦合电容的选取 级间耦合电容值的大小,主要由前后级之间的隔离度决定。 为减小射随器对前级振荡电路的影响,耦合电容C1不能太大,一般为pF级。 而射随电路输出耦合电容C2可以取大些,如0.01F。 4.低电平调幅电路 图2-7低电平调幅电路 集成模拟乘法器MC1496的内部结构及其工作原理,请参见MC1496的芯片资料。 采用集成模拟乘法器MC1496构成的调幅电路,如图2-7所示。 电路采用双电源供电方式。 载波信号从10脚(UX端)输入,C3为高频旁路电容,使8脚交流接地;调制信号从1脚(UY端)输入,C4为低频旁路电容,使4脚交流接地。 调幅信号从12脚单端输出。 电阻R6、R7、R8、R9、R10提供静态偏置电阻,保证乘法器内部的各个晶体管工作于放大状态,阻值的选取应使得下列静态偏置电压关系式成立: (2-3) (2-4) 根据器件参数要求,5脚静态偏置电流I5应小于4mA,一般取I5=1mA,则[7] (2-5) 可见,在确定负电源电压VEE后,由式(2-5)可得电阻R5的值。 引脚2与3之间的外接负反馈电阻Re,可调节乘法器的信号增益,扩展调制信号的线性动态范围。 其值增大,线性范围增大,但乘法器的增益会减小。 电阻R1、R2与电位器RP组成平衡调节电路,
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- 高频 课程设计 报告