高频电子线路课程设计报告班 级姓 名指导教师日 期前言：课程设计是电子技术课程的实践性教学环节，是对学生学习电子 技术的综合性训练,该训练通过学生独立进行某一课题的设计、安装 和调试来完成.学生通过动脑、动手解决若干个实际问题，巩固和运用 在高频电子线路课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用电 子电路的一般设计方法，提高设计能力和实验技能，为以后从事电子 电路设计、研制电子产品打下基础本文设计了包括选频网络的设计、超外差技术的应用和三点式振 荡器在内的基础设计以及振幅调制与解调电路的设计选频网络应用非常广泛，可以用作放大器的负载，具有阻抗变换、 频率选择和滤波的功能；超外差技术是指利用本地产生的振荡波与输 入信号混频，将输入信号频率变换为某个预定的频率的电路，主要指 混频电路；三点式振荡器用于产生稳定的高频振荡波，在通信领域应 用广泛；振幅调制解调都属于频谱的线性搬移电路，是通信系统及其 它电子线路的重要部件在设计过程中查阅了大量相关资料，对所要设计的内容进行了初 步系统的了解，并与老师和同学进行了充分的讨论与交流，最终通过 独立思考，完成了对题目的设计.实验过程及报告的完成中存在的不 足，希望老师给予纠正。
目录摘要 4求..5一、基 计计...11二、综合设计：调幅解调电路的设计 151、 调幅电路的设计： 152、 解调电路的设计 20结束语 26参考文献： 26心 得 体^会 o O O O .... O O O . O O . O O O O O . O . O O . O o O .27高频电子线路课程设计摘要本次课程设计主要任务是完成选频网络的设计、超外差技术的应 用、三点式振荡器的设计这三个基础设计以及调幅解调电路的综合设 计其中采用LC并联谐振回路实现谐振频率为82MHz,通频带为 600KHZ的选频网络;对超外差技术原理进行了学习并针对其主要应 用收音机进行详细的说明；对三点式振荡器的构造原则和主要类型进 行简明扼要地介绍,采用电容串联改进型电容三点式振荡电路完成一 定振荡频率的振荡器的设计；充分了解了调幅解调的原理并进行详细 说明，在此基础上设计幅度调制和解调电路.应用的主要软件为Protel99SE、Multisim10等关键字：选频、超外差、三点式振荡器、调幅解调设计内容：1. 基础设计：（1） 设计一个选频网络（谐振频率f = 3MHz+N*0o 4MHz,其中N学号。
通频带BW = 2Af =600KHz）;0.7（2） 超外差技术的应用；（3） 设计一个三点式振荡器（f广）2. 综合设计：调幅解调电路的设计设计要求：1明确系统的设计任务要求，合理选择设计方案及参数计算;2. 利用multisim10进行仿真设计；3. 画出电路图、波形图、频率特性图.一、基础设计：1、选频网络设计：(1) 设计要求：设计一个选频网络(谐振频率f = 3MHz+N大0.4MHz,其中N为学号为13通频带BW = 2Af =600KHz)； 0.7(2) 设计方案：高频振荡回路时高频电路中应用最为广泛的无源网络，也是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器 的主要部件，在电路中完成阻抗变换、信号选择与 滤波，相频转换和移相等功能，并可直接作为负载 使用从电路的角度看，它总是有电感L和电容C 以串联和并联的形式过程回路A）串联谐振回路：它是由电感与电容的简单串联形成的回路， 它适合于电源内阻为低电阻的情况或者低阻抗的电路，电路 如图11所示一| --W- 图［J串联谐振回路B）并联谐振回路：有电感与电容简单并联而成，当频率不是非 常高时，并联谐振回路的应用最广所以本实验采用并联谐振 回路设计谐振频率为8.2MHz的选频回路，具体设计如下：a.参数计算:谐振频率：e = \：\L ；假定电容C=100 pF由已知参数得，品质因数。
8.2MHz-600KHz=13.67;L电感 L = l.g 八2C = 3.7uH电路图如图12所示图12并联谐振回路b回路的频率响应回路的阻抗频率特性如图1.3所示，在谐振频率f0处，电路为纯阻性在fvf0处，电路呈电感性；在f>f0处，电路呈电容 性Q越大，谐振时乞越大，振幅特性曲线越尖锐，在f=f0 附近相频特性变化越快，选频性能越好，频率的稳定性越好0由此得阻抗特性和辐角特性如图14所示:图1,4阻抗特性和辐角特性频率为8.2MHz时的multisim10仿真频谱图如图15所示:图15频率为82MHz时的multisim10仿真频谱图输入为15MHz与原8.2MHz的信号进行混频，混频后频谱图如图1.6所示图1.6混频的频谱图2、超外差技术的应用所谓超外差是指利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输 入信号频率变换为某个预定的频率的电路其主要特点是对接收信 号的选择放大作用主要由频率固定的中频放大器来完成，当信号频 率改变时，只要相应地改变本地振荡信号即可超外差原理如图2.1所示本地振荡器产生频率为f1的等幅正 弦信号，输入信号是一中心频率为fc的已调制频带有限信号，通常q >fc。
这两个信号在混频器中变频，输出为差频分量，称为中频信 号,f=f-f为中频频率图2.2表示输入为调幅信号的频谱和波形i 1 c图输出的中频信号除中心频率由fc变换到fi外，其频谱结构与输 入信号相同因此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息.输出至解调器图2.1超外差式接收机的组成flfi入侑毋波昭11/. LH"率地旧篱耗潸粤中侦椽ut蚩■■■■奉雌拒隧帔町中撅闩样逾擀图22超外差原理的频谱与波形超外差原理的典型应用是超外差式接收机（如图23所示）从 天线接收的信号经高频放大器放大，与本地振荡器产生的信号一起加 入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然 后送给用户接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输 入信号时，可以用改变本地振荡频率f1的方法使混频后的中频行保 持为固定的数值高频放大器本地振 荡器图2.3超外差接收机原理框图3、三点式振荡器的设计（1）要求:设计一个的三点式振荡器A） 、三点式振荡器构成原则：（射同余异）与发射极相连的电抗元件必须是是同性质的（即同是电容或电 感），不与射极相连的另一个电抗与它们的性质相反（即若同性抗为 电容，则异性抗为电感；或同性抗为电感，异性抗为电容），简称为“射 同余异"。
对于场效应管则为“源同余异”.B） 、三点式振荡器类型电容反馈振荡器：与射极相连同为电容，不与射极相连是电感（又 称考必兹振荡器）原理图如图31所示：Q1图31电容反馈振荡器电感反馈振荡器：与射极相连同为电感，不与射极相连是电容(又 称哈特莱振荡器).原理图如图3.2所示:图3.2电感反馈振荡器(2)电路分析：在实验中为了减小晶体管极间的影响可采用改进型 电容三点式振荡电路，即在振荡回路电感支路中增加一个电容C6， 其值比较小，要求C6〈〈C4;C4〈〈C5，则谐振回路总电容为：1/C 总二 1/C4+1/C5+1/C6=1/C6,即 C 总二C6 因此振荡频率为t.,= l/2 兀(EC Q (LCQ 12经过这样的改变后，C4, C5对振荡频率的影响显著减小，与其并 联相连的晶体管极间电容影响也减小了.但由于振荡回路介入6,晶 体管最小负载会减小、放大器放大倍数减小、振荡器输入幅度减小， 若C6过小，振荡器会因不满足起振条件而停止振荡.因此，在添加 C6的时候一定要选择合适的值，不能为了减小极间电容的影响而使 振荡器不能振动！(3)原 理图及Multisim10软件仿真A)交流电路仿真如下：Q1R2 22kL GND2N2222C1十 IDnF护i330mH2Ci±10nFC3350pF 50%图3。
3交流电路B)按照上述原理，总电路图如下34所示:：：H2 ：：■18 15-■WWIC3 • •WnF.ca图34电容反馈振荡器总电路图C）仿真结果如下图35所示:图3.5总电路仿真结果由图可知,正弦波的周期350243.24ns,振幅约为42V,则振荡频 率约为286KHz二、综合设计：调幅解调电路的设计所谓调制，就是用调制信号去控制载波某个参数的过程解调则是调 制的逆过程，是将载于高频振荡信号上的调制信号恢复出来的过程1、调幅电路的设计：调制原理:振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅，使之按调 制信号的规律变化，严格地说，是使高频振荡的振幅与调制信号成线性 关系，其他参数（频率、相位）不变这是使高频振荡的振幅再有消 息的调制方法.调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线 性元件上（例如晶体二极管或三极管）经非线性变换成新的频率分量， 再利用谐振回路选出所需的频率成分它保持着高频载波的频率特性, 调幅波振幅的包络变化规律与调制信号的变化规律一致当输入的调 制信号有直流分量时，称为AM调制;没有直流分量时，称为双边带 调制(DSB调制).(1) AM调制AM调幅指的是用需要传送的信息(低频调制信号)去控制高频载波的振幅，使其随调制信号线性变化.其原理如图4.1所示图4.1 AM信号产生原理图若设载波为"(t)=UC coswCt,调制信号为单频信号，即nQ(t)=UQCosOt,,则普通调幅信号为:％ (t) = Uc(1+m cos Qt) cosw t,其中m二kaUQ/Uc为调幅指数(调幅度)，ka%比例系数，一般由调制电路确定，故又称为调制灵敏度.普通调幅波的波形和频谱图如图4。
2所示:图4.2 AM调幅波形与频谱由图可知，频率的中心分量就是载波分量，他与调制信号无关， 不含消息，而两边分量则以载频为中心对称分布，两个边频幅度相等 并与调制信号幅度成正比，边频相对于载频的位置取决于调制信号的 频率，这说明调制信号的幅度及频率消息只包含于边频分量中，所以 为了减小不必要的功率浪费，可以只发射上下边频，而不发射载波.(2) 双边带调制设载波为u (t)=Ucosw t,单频调制信号为u (t) =U cosQt (QC c Q Q〈〈3 )，则双边带调幅信号为：u (t)=ku (t) u (t)=kU u cosQtcos3 tDSB Q c QU C c=KUm Uc：2 [cos(3+Q) t+cos(3—Q) t], c c其中k为比例系数可见双边带调幅信号中仅包含两个边频，无载频分量，其频带 宽度仍为调制信带宽的两倍.图43显示了单频调制双边带调幅信号 的有关波形与频谱图需要注意的是，双边带调幅信号不仅其包络已不再反映调制信 号波形的变化，而且在调制信号波形过零点处的高频相位有180°的 突变.可以看出，在调制信号正半周，cosQt为正值，双边带调幅信 号UDSB(t)与载波信号u(t)同相；在调制信号负半周，cosQt为负值, “DSB (t)与uc (t) 反相 .所以，在正负半周交界处,UDsB(t)有180° 相位突变.另外，双边带调幅波和普通调幅波所占有的频谱宽度是相 同的，为2Fmax。
图4.3 DSB调幅波形与频谱因为双边带信号不包含载波，所以发送的全部功率都载有信息， 功率有效利用率高.综上所述，在此设计中选择DSB调幅3) 电路设计Q1■12h?221O 060MHz j j 华隹匚而.d 10T231060mVnn&600kHi0|a-inomV图4.4 DSB调制电路(5)电路经频谱分析仪和示波器的仿真如下:MSA1acc□口Od!=□ O图47调制电路仿真图2、解调电路的设计(1)解调原理调幅信号的解调是振幅调制的相反过程，是从已调高频信号中恢 复调制信号的过程，又称为检波完成这种解调的电路称为振幅检波 器，它的实质上是高频信号搬移到低频端搬移是线性搬移，故所有 的线性搬移电路均可用于解调.检波电路有包络检波和同步检波包 络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方式， 由于AM信号的包络与调制信号成线性关系，因此包络检波指使用于 AM波DSB信号不同于调制信号，不能让那个应包络检波,必须用 同步检波同步检波的恢复载波应与调制器的载波电压完全同步同 步检波又分为乘积型和叠加型本设计采用同步检波方式,双边带 调幅波中不含载波分量，用相乘器进行检波时，需要在接收端产生一 个载波。
其原理如图4.7所示，X叫Uo图4.7同步检波器原理图低通滤波器Us设输入为单频调制的双边带信号u (t) = UscosQtcosw t (Q〈〈3)并假设本机载波信号与原载波信号同频不同相，即有相差中，则u （t）= U cos（3 t+甲），相乘器的输出信号u' （t） =K UsU cosQtcosw tcos（3 t+中） o m r c c=0.5K UsU cosQt [cos甲+ cos （2w t+^）],有用分量为 u'1 (t) =0.5K UsULcos甲cosQt,无用分量为u'’ (t) =0.5K UsU cosQt cos(2wct+中)=0.5K UsU cos(23 —Q) t+甲］+ 0.5K UsU cos［(23 +Q) t+甲］,由上式可知，相乘器输出的无用分量的频率为2气士Q，故滤波 器对有用频率分量的传输系数应尽可能大，对无用频率分量23 士Q 的传输系数应尽可能小设滤波器对有用品频率分量Q的传输系数为 Kf,则整个检波器输出的有用信号为u (t)=KFu’ (t)=05KK UU cos甲cosQt, o 1 f m s ruo(t)与us(t)的幅度之比，即为检波器传输系数Kd.且由以上公式可得 Kd = 0.5KfK U cos中.由上式可以看出，为了增大检波器的传输系数，对恢复的载波， 也称本机振荡电压的要求是：(1) 幅度。
1应尽可能大，但不应超过相乘器的最大容许输入电 压2) 本机振荡电压不但应与原载波电压同频，而且应同相.因为中 =0时,cos甲=1,达最大值，相应地％也达到最大的可能值.故此种相 乘检波又称同步检波或相干检波.低通滤波器的上截至频率应低于2 倍高频载波频率，而高于最高调制频率2)电路设计本设计采用模拟乘法器来构成同步检波器其Protel99SE电路图如图48所示:□1XSA11N4151C2卅IOlF口口 口口化□ □□□图48同步检波器（解调）电路图其中U为同步信号或恢复载波信号,U为已调波信号输出端 接有由R11与C6、C7组成的低通滤波器及隔直电容C8,所以该电路对 有载波调幅信号和抑制载波的调幅信号均可实现解调电路的解调操作过程如下：首先令已调信号U=0，先输入恢复载波 信号U，其f = 10.7MHz，U^ ^ = 100mV调节平衡电位器R，使输出 "0 = 0，即为平衡状态再输入已调信号U（U为有载波的已调信号）, 其中有 f = 10.7 MHz，f=\KHz，Up ?= 200mV，调制度 m = 100%，此时乘 法器的输出U0 0）经低通滤波器后输出设定为U0 0），经隔直电容C8后 的输出设定为七0）.调节电位器Rp可使输出波形U （t）的幅度增大，波形失真减小。
若输入为抑制载波的已调信号，经MC1496同步检 波后的输出波形设定为UqG）.各波形图如下图4.9所示：3）有我破信号解调 （b）抑制战波信号的解祯图49解调波形示意图（3）只要将上述调制器的调幅输出信号接至解调器的已调信号U端便可构成一个调幅解调电路4）电路仿真如下T2-T1时间57.S62 ms57.S62 ms0.000 s-1.654 V-1.654 V0.OM V1j3&9V1j3&9VO.OM VExt. Triggerr■时皿敏 ——M A 1-通坦B.目盅 ii沿 |~F~ ^LlF5 E 「V正弦|专茬|至嗣ir^-btfl ||l<30 us/Diw M|K t | 二|WF 苴该 | B. A | A，E || = V/Oiv£用 | E WDiwV-&I |-zAC| : [DC^ (*Y £.* |cAC | 0 [DC - |图4.8解调电路仿真图由上图可知，解调过程中存在着一定的检波器的失真，即惰性失真 在二极管截止期间，电容C两端电压下降的速度取决于RC的时常数 如^^数值很大，则下降速度彳艮慢，将会使得输入电压的下一个正峰 值到来时仍小于Uc,也就是说，输入入⑴信号包络下降速度大于电 容器两端的电压下降速度，因而造成二极管负偏压大于信号电压，致 使二极管在其后的若干高频周期内不导通。
因此，检波器的输出电压 就按RC放电规律变化，输出波形不随包络形状而变化,产生了失真为了避免这种失真，必须在任何一个敢拼周期内，使电容C通过 R放电的速度大于或等于包络的下降速度结束语以上就是此次课程设计的成果，经过这段时间查阅资料，与老师 同学的交流，我对选频网络的设计、超外差技术的应用、三点式振荡 器的设计这三个基础设计以及调幅解调电路的综合设计有了一定的 了解，据此得到了以上的实验成果，实验中存在的不足，希望老师给 予纠正，谢谢.参考文献：1 《电子线路》谢嘉奎编著，北京：高等教育出版社2 《高频电子电路》张肃文编著，北京:高等教育出版社3 《电子通信系统（第四版）》［美］Wayne Tomasi,北京：电子工业出版社4. 《高频电子线路学习与解题指导》阳昌汉编著，哈尔滨：哈尔滨工 程大学出版社5. 《Multisim7电路设计及仿真应用》熊伟等编著，北京:清华大学出版 社心得体会：经过两周的学习，终于成功完成了此次课程设计，非常感谢学校 为我们提供这样的学习与实践相接合的机会，让我们使学到的知识能 够走出课本，应用到实际生活当中.在这次课设中我受益匪浅，学到了 很多东西首先，我能够将学到的知识运用到书本之外，在一定程度上让我 明白了学习不仅仅是来应对考试的，还可以用来解决实际问题。
其次，通过动脑、动手和独立思考解决实际问题，巩固和运用在 高频电子线路课程中所学的理论知识和实验技能，增强了理论联系实 际的能力，对一些简单的电路设计有了一定的了解，有利于对课本知识 的理解.再次，是自己独立思考的能力有了一定的提高，使自己的动手能力 也有所加强，也使自己能够充分的利用所学的知识和所拥有的资源所以我很珍惜这样的机会最后，通过这次课程设计，让我对高频电子电路有了更深层次的 掌握，并且对仿真技术有了一定的了解在此次课程设计中我也遇到了不少的问题，集中体现在个软件的 用运不熟悉，浪费了很多时间，但是我会吃一堑长一智的，以后遇到 类似的问题解决起来就容易多了.另外非常感谢老师平时的指导和此次课程设计中老师同学的帮 助，让这次课设取得了成功，谢谢！。