高頻課程設(shè)計報告--幅度調(diào)制電路的設(shè)計

1、<p><b>　　《高頻電子線路》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目：幅度調(diào)制電路的設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè)：通信工程 </p><p>　　年 級：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　聯(lián)系電話： </p><p>　　指導(dǎo)老師：

3、</p><p>　　完成日期：2013年 12 月 16 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在電子科技發(fā)達的今天，通信和廣播領(lǐng)域也在電氣界中扮演著重要的角色。而通信又成為人們生活、工作當中不可或缺的組成部分。為了提高通信質(zhì)量和處理信號方便，需要在將語音、圖象等有用信息經(jīng)過調(diào)幅后再發(fā)送出去，這就無疑需要一種振幅調(diào)

4、制電路來實現(xiàn)。幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡(luò)）受調(diào)制信號的控制作周期性的變化。本實驗中載波是由晶體振蕩產(chǎn)生的10MHZ高頻信號。1KHZ的低頻信號為調(diào)制信號。振幅調(diào)制器即為產(chǎn)生調(diào)幅信號的裝置。本電路的設(shè)計思路十分清晰，原理較為易懂，結(jié)構(gòu)簡單明了，使用起來方便、穩(wěn)定且實用價值較高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高頻，通信，幅度調(diào)制，乘法器 </p><p><b>　　ABSTRAC

5、T</b></p><p>　　In electronic science and technology developed today, communications and radio field also plays an important role in the electrical industry.And communication has become an integral part

6、 of people live and work.In order to improve the quality of communication and signal processing is convenient, in the voice, image and other useful information after am sent again, it's definitely need an amplitude m

7、odulation circuit to achieve.Amplitude modulation is the amplitude of the carrier (envelope) under</p><p>　　Key words：High frequency communication, amplitude modulation, multiplier</p><p><b&

8、gt;　　目　錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTI</p><p>　　1 設(shè)計要求及方案選擇1</p><p><b>　　1.1設(shè)計要求1</b></p><p><b>　　1.

9、2方案選擇1</b></p><p>　　方案1....................................................................................................................................1</p><p>　　方案2................

10、....................................................................................................................1</p><p>　　方案3............................................................................

11、........................................................2</p><p>　　2 理論分析與設(shè)計3</p><p>　　2.1主要電路的分析及設(shè)計3</p><p>　　2.2外圍電路的分析及設(shè)計6</p><p><b>　　3　電路設(shè)計6</b>&l

12、t;/p><p>　　3.1 硬件電路的設(shè)計6</p><p>　　3.2軟件的設(shè)計7</p><p>　　3.3整機布線原則....................................................................................................................7<

13、;/p><p><b>　　4 系統(tǒng)測試8</b></p><p>　　4.1調(diào)試所用的基本儀器清單8</p><p><b>　　4.2調(diào)試結(jié)果8</b></p><p>　　4.3測試結(jié)果分析10</p><p><b>　　5 總結(jié)11</b>

14、;</p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p>　　附錄1..........................................................................................................................................13<

15、;/p><p>　　附錄2..........................................................................................................................................14</p><p>　　1 設(shè)計要求及方案選擇</p><p>&

16、lt;b>　　1.1設(shè)計要求</b></p><p>　　內(nèi)容：主要利用MC1496設(shè)計幅度調(diào)制器。</p><p>　　要求：在已知電源電壓為 +12V和-12V下，工作頻率，設(shè)計幅度調(diào)制器，要求輸出功率：，效率。</p><p><b>　　1.2方案選擇</b></p><p><b>

17、　　方案1</b></p><p>　　本課題涉及的原理框圖如下：</p><p><b>　　圖1-1 原理框圖</b></p><p>　　載波由高頻信號源直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過高頻功率放大器進行放大，作為調(diào)幅波的載波，調(diào)制信號由低頻信號源直接產(chǎn)生，二者經(jīng)過乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波，工作原理如圖1-2。</p>

18、<p>　　圖1-2 雙邊帶調(diào)幅波產(chǎn)生原理框圖</p><p><b>　　方案2</b></p><p>　　若在輸出端添加一個相加器，將雙邊帶調(diào)幅波和一個幅度適當?shù)妮d波相加，便可得到標準調(diào)幅波，如圖1-3。</p><p>　　圖1-3 普通調(diào)幅波的產(chǎn)生原理框圖</p><p><b>　　方

19、案3</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，放大部分需要由丙類放大器才能滿足其技術(shù)指標，原理框圖如圖1-4。</p><p>　　圖1-4 功率放大器的原理框圖</p><p>　　第一級由甲類放大器進行輸入信號的第一級放大，第二級采用丙類放大，其最大優(yōu)點是效率比較高。</p><p>　　方案一：高電平調(diào)幅電路。即采用三極管

20、作為非線性元件，但該電路主要用于產(chǎn)生AM波，有一定的局限性，并且該種電路的調(diào)制線性度差，故不采用。</p><p>　　方案二：低電平調(diào)幅電路。此電路主要用二極管和集成模擬乘法器來實現(xiàn)。用單二極管電路和平衡二極管電路作為調(diào)制電路，都可以產(chǎn)生調(diào)制信號。但若采用此種電路對元器件的工作性能要求很高，如平衡電路中就必須要求二極管的特性一致，變壓器對稱，如果諧波分量不能完全抵消，就會造成載波信號的泄露，即載漏。</p

21、><p>　　方案三：集成模擬乘法器調(diào)幅電路。模擬乘法器可實現(xiàn)輸出電壓為兩個輸入電壓的線性積。而普通調(diào)幅波、雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波都含有調(diào)制信號和載波的乘積項，所以可以用模擬乘法信號來構(gòu)成調(diào)幅器。乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其優(yōu)點是效率較高而且輸出穩(wěn)定，調(diào)整方便。此方案可行。</p><p>　　綜上所述。我們選擇方案三。</p><p>　

22、　2 理論分析與設(shè)計</p><p>　　2.1主要電路的分析及設(shè)計</p><p>　　本次課程設(shè)計主要采用集成芯片MC1496來實現(xiàn)幅度調(diào)制器的設(shè)計。在本設(shè)計中采用集成模擬乘法器MC1496來完成調(diào)幅作用，圖1-1為1496芯片內(nèi)部電路圖，它是一個四象限模擬乘法器的基本電路，電路采用了兩組差動對由V1－V4組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對的恒流源又組成一對差分電路，即V5與V

23、6，因此恒流源的控制電壓可正可負，以此實現(xiàn)了四象限工作。D、V7、V8為差動放大器V5與V6的恒流源。進行調(diào)幅時，載波信號加在V1－V4的輸入端，即引腳的⑧、⑩之間；調(diào)制信號加在差動放大器V5、V6的輸入端，即引腳的①、④之間，②、③腳外接1KΩ電位器，以擴大調(diào)制信號動態(tài)范圍，已調(diào)制信號取自雙差動放大器的兩集電極（即引出腳⑹、⑿之間）輸出。</p><p>　　用MC1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如圖2-1所

24、示，圖中VR8用來節(jié)引出腳①、④之間的平衡，VR7用來調(diào)節(jié)⑤腳的偏置。器件采用雙電源供電方式（＋</p><p>　　圖2-1 MC1496內(nèi)部電路圖</p><p>　　12V，－12V），電阻R29、R30、R31、R32、R52為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個晶體管工作在放大狀態(tài)。調(diào)幅波的解調(diào)是調(diào)幅的逆過程，即從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號，通常稱之為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法主要有二

25、極管峰值包絡(luò)檢波器，同步檢波器。本實驗板上主要完成二極管包絡(luò)檢波。二極管包絡(luò)檢波器主要用于解調(diào)含有較大載波分量的大信號，它具有電路簡單，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。實驗電路如圖4-3所示，主要由二極管D7及RC低通濾波器組成，利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負載RC的充放電過程實現(xiàn)檢波.所以RC時間常數(shù)的選擇很重要，RC時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真又稱惰性失真。RC常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈.綜合考慮要求滿足下式：</p>&l

26、t;p>　　其中：m為調(diào)幅系數(shù)， 為調(diào)制信號最高角頻率。</p><p>　　當檢波器的直流負載電阻R與交流音頻負載電阻RΩ不相等，而且調(diào)幅度 又相當大時會產(chǎn)生負峰切割失真（又稱底邊切割失真），為了保證不產(chǎn)生負峰切割失真應(yīng)滿足： </p><p>　　經(jīng)放大后的載波與調(diào)制信號經(jīng)過乘法器MC1496后，可觀察到雙邊帶的調(diào)幅波。其表達式為：</p>&

27、lt;p>　　其中,可變電阻RP是用來抑制載波信號的,若要得到雙邊帶調(diào)幅波,在調(diào)制信號為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端的載波信號電壓值為0V，然后再加上調(diào)制信號，此時輸出的則是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。</p><p>　　而標準調(diào)幅波的工作原理：調(diào)節(jié)RP，使其不抑制載波信號，在調(diào)制信號為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端有載波信號電壓輸出，其幅值可根據(jù)需要而自行調(diào)節(jié)，而本電路中，將輸出端的載波信號幅度調(diào)成為6V。

28、然后再加上調(diào)制信號，經(jīng)乘法器后，輸出有載波的標準調(diào)幅波。</p><p><b>　　其表達式為：</b></p><p>　　式中的稱為調(diào)幅系數(shù)，亦稱做調(diào)幅度 。</p><p>　　設(shè)調(diào)幅度為0.5，載波的幅值為=6V，，將估算成0.6時， =5V。低頻調(diào)制信號取幅值為5V，頻率為3KHz。為了方便的觀察波形，將其衰減系數(shù)設(shè)置為0.1V/V

29、。標準調(diào)幅波波形如圖2-2。</p><p>　　圖2-2 標準調(diào)幅波波形圖</p><p>　　2.2　外圍電路的分析及設(shè)計</p><p>　　利用電阻若干只，和電容等，用這些簡單的元件即可配合芯片使之產(chǎn)生載波 調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅，既達到了要求，又經(jīng)濟可靠。</p><p>　　通過使用兩個3296，3286可調(diào)電阻器可以調(diào)節(jié)波形的

30、輸出頻率。預(yù)留多個插針作為電源的輸入以及地線的接入，另外兩個插針作為波形輸出端。其中，接電源的那兩個插針份正負極，要接±12V電壓，而且不能接反，會燒壞芯片，電壓也不宜過大，同樣會損壞芯片。</p><p><b>　　3　電路設(shè)計</b></p><p>　　3.1 硬件電路的設(shè)計</p><p>　　圖3-1 電路原理圖</

31、p><p>　　其中載波信號VC經(jīng)高頻耦合電容C2從10腳輸入，C3為高頻旁路電容，使8腳交流接地；調(diào)制信號V1經(jīng)低頻耦合電容C1從1腳輸入, C4為低頻旁路電容,是4腳交流接地。調(diào)幅信號V0從12腳單端輸出。采用雙電源供電方式，所以5腳接地。3腳和2腳間接接入反饋電阻RE,以擴展調(diào)制信號V1的線性動態(tài)范圍，RE增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。</p><p>　　電阻R6 ，R7

32、 ，R8 及R10，R11提供靜態(tài)偏置電壓，保證乘法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的晶體管工作在放大狀態(tài)。</p><p><b>　　3.2　軟件的設(shè)計</b></p><p>　　利用原理圖設(shè)計工具繪制原理圖，并且生成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。將自己所畫的器件都放入一個自己建立的PCB 庫專用設(shè)計文件。進入PCB系統(tǒng)后的第一步就是設(shè)置PCB設(shè)計環(huán)境，包括設(shè)置格點大小和類型，光標類型，版層參數(shù)，

33、布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認值，而且這些參數(shù)經(jīng)過設(shè)置之后，符合個人的習(xí)慣，以后無須再去修改。這一步是非常重要的一個環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計與印象電路版設(shè)計的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進行電路版的布線。在原理圖設(shè)計的過程中，ERC檢查不會涉及到零件的封裝問題。因此，原理圖設(shè)計時，零件的封裝可能被遺忘，在引進網(wǎng)絡(luò)表時可以根。據(jù)設(shè)計情況來修改或補充零件的封裝。</p><p>

34、　　Protel99可以進行自動布局,也可以進行手動布局。如果進行自動布局，運行"Tools"下面的"Auto Place",用這個命令，需要有足夠的耐心。布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)設(shè)計者采用手動布局的形式。用鼠標選中一個元件，按住鼠標左鍵不放，拖住這個元件到達目的地，放開左鍵，將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項包含自動選擇和自動對齊。使用自動選擇方式可以很快

35、地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開和整理成組，就可以移動到板上所需位置上了。當簡易的布局完成后，使用自動對齊方式整齊地展開或縮緊一組封裝相似的元件。</p><p>　　布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個規(guī)范（象使用層面、各組線寬、過孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過Design-Rules 的Menu 處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板）這個步驟不必每次都要設(shè)置，按個人的習(xí)慣，設(shè)定一次就可以。</p>

36、<p>　　3.3整機的布線原則</p><p>　?。?）按照電路的順序一級一級地布局。</p><p>　?。?）了解元件管腳功能。</p><p>　?。?）布線盡可能少，合理進行步線。</p><p>　?。?）布線規(guī)律有制,盡量減少交叉。</p><p><b>　?。?）美觀大方。<

37、;/b></p><p>　?。?）防止焊電路虛焊，焊點連接，接線短路，元件接反等易現(xiàn)的情況。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測試</b></p><p>　　4.1調(diào)試所用的基本儀器清單</p><p>　　示波器，萬用表， 函數(shù)信號發(fā)生器， 直流穩(wěn)壓12V電源。 </p><

38、p><b>　　4.2調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　可變電阻RP可抑制載波信號,若要得到雙邊帶調(diào)幅波,在調(diào)制信號為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端的載波信號電壓值為0V，然后再加上調(diào)制信號，此時輸出的則是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。已調(diào)波的相位在波谷處會發(fā)生180°的突變?？勺冸娮鑂P可抑制載波信號,若要得到雙邊帶調(diào)幅波,在調(diào)制信號為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端的載波信號電

39、壓值為0V，然后再加上調(diào)制信號，此時輸出的則是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。已調(diào)波的相位在波谷處會發(fā)生180°的突變。</p><p>　　而標準調(diào)幅波的工作原理是調(diào)節(jié)R 調(diào)制信號為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端有載波信號電壓輸出，其幅值可根據(jù)需要而自行調(diào)節(jié)，而本電路中，將輸出端的載波信號幅度調(diào)成為6V。然后再加上調(diào)制信號，經(jīng)乘法器后，輸出有載波的標準調(diào)幅波。</p><p>　　當調(diào)制

40、波從0逐漸增大時，會有以下幾種情況出現(xiàn)：</p><p>　　測調(diào)制器電路靜態(tài)工作點時應(yīng)使本振信號V0=0.先測MC1496五角的電壓Vs，調(diào)整R5的值，是V5∕R5=I0；然后測量各點靜態(tài)工作電壓，其值應(yīng)與設(shè)計值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調(diào)制電壓vΩ=0，調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號為最小值，再使vΩ=100mV，這時測得的輸出波形應(yīng)為載波被抑制的雙邊帶信號波形，再調(diào)節(jié)RP3使輸出波形為ma=

41、50%的調(diào)幅波，如圖所示：</p><p><b>　　圖4-1 調(diào)幅波</b></p><p>　　此外，還可根據(jù)調(diào)試得到的時域特性分析得到它的頻域特性如下：</p><p>　　圖4-2 頻域特性分析圖</p><p>　　4.3　測試結(jié)果分析</p><p>　　具有穩(wěn)定度高、精度高、易用，

42、外部只需接入很少的元件即可工作的優(yōu)點。當然，在測試時還存在一點失真，我認為主要是電阻選擇不當，和電路的缺陷造成的，在布線的時候，沒有符合電氣規(guī)則，今后要學(xué)好Protel等畫圖軟件，爭取下次完成得更好。這次測試的成功，不是偶然，是與之前刻苦專研密不可分，今后再遇到困難時，要會處理。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　信息時代，電子設(shè)計技術(shù)

43、不斷發(fā)展，而這對于我們新一代的電子設(shè)計人才來說是一種挑戰(zhàn)，也是一種機遇！</p><p>　　在這次課程設(shè)計中,我學(xué)到了在課本上學(xué)習(xí)不到的東西。本次設(shè)計我主要負責(zé)了仿真實驗部分，這使我更熟練的掌握Multisum繪圖的過程和某些技巧，同時也在動手技能方面有了很大進步，更認識到了理論知識的重要性，本次設(shè)計還用到了仿真軟件Proteus和EWB等工具。</p><p>　　設(shè)計過程中和同學(xué)翻閱

44、了很多資料，也從網(wǎng)上了解了其他同學(xué)在做相關(guān)課題時遇到的困難，以及他們的過程和結(jié)果，以便于借鑒他們設(shè)計過程中的好的方法及經(jīng)驗。在接電路之前，一定要把電路的原理搞清楚，通過查資料把電路中的每個元件的作用弄明白和把每個芯片的管腳的功能弄清楚，明白每個元件的各個管腳與它對應(yīng)的位置，最主要的是要搞清楚元件與元件之間的連接關(guān)系，它們接在一起可以實現(xiàn)哪些功能。接線時不僅要仔細并且還要有耐心，不能急于求成，只要做到了這些才能保證電路成功率比較高。在電路

45、設(shè)計中，我覺得電路檢查是非常重要的一步，從中我們可以學(xué)到很多東西，可以提高自己發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，使自己的動手能力有一定的提高。</p><p>　　在調(diào)試的過程中，產(chǎn)生的故障也很多。有的是一種原因引起的簡單故障，有的是多種原因相互作用引起的復(fù)雜故障，很多的問題積累在一起，使得情況變得更為復(fù)雜。因此需要掌握故障的一般診斷方法，循序漸進，依次解開一個一個問題。故障診斷過程就是以故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復(fù)測試，做出分

46、析判斷，逐步找出故障的過程。對于一個復(fù)雜的系統(tǒng)來說，要在大量的元器件和線路中迅速、準確地找出故障是見很不容易的事。要通過對原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過逐一測量找出故障模塊，然后再對故障模塊內(nèi)部加以測量找出故障，查找故障，分析故障和排除故障，這樣可以提高自己的分析問題和解決問題的能力，因此，我把它看成是一次好的學(xué)習(xí)機會。 和同學(xué)的互補相助，讓我們彼此都提高了對知識的認解能力，讓我們從對方學(xué)到了自己不曾知道，不曾想透的知

47、識，也讓我們從對方身上學(xué)到有助于自己的學(xué)習(xí)方法，更讓我們深一層次地了解了對方。團隊的力量是最不可忽視的，沒有團隊共同的努力，就不會有這樣完美的一次開始。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]謝沅清,鄧鋼.通信電子線路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007年.</p><p>　　[2]李秀人.電子技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)

48、[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006年. </p><p>　　[3]R.F.格拉夫.電子電路百科全書（第二卷）[M].北京:科學(xué)出版社,1989年.</p><p>　　[4]王衛(wèi)東,傅佑麟.高頻電子線路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004年. </p><p>　　[5]鈴木雅臣.晶體管電路設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社,2004年. </p>

49、<p>　　[6]何希才.新型電子電路應(yīng)用實例[M].北京:科學(xué)出版社,2005年. </p><p>　　[7]謝自美.電子線路設(shè)計、實驗、測試[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.</p><p><b>　　附錄1 </b></p><p>　　元器件清單及相關(guān)參數(shù)</p><p><b>