高频课程设计.docx

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高频课程设计

中原工学院

课程设计报告

课题名称：

AM传输系统设计

姓名：

xxxxx

班级：

信息类101

学号：

xxxxx

同组人员：

xxxxxx

指导教师：

魏平俊、高丽

现代通信电路

课程设计任务书

1、设计题目：

AM传输系统的设计

2、包含项目：

（1）信号源产生模块（模拟语音信号）；

（2）载波信号产生模块

（3）AM调制器：

平衡调制器

（4）AM解调器：

解调AM信号

3、设计要求：

（1）在进入实验室进行实际操作前，提交准备报告：

包括综合设计概况、主要技术指标、相应模块的实现方法；提交模块的电路原理图；提交采用的器件资料。

（2）实验操作可在ZH5006综合设计实验箱上进行，也可在高频电路实验台上进行。

要求自行安装语音信号产生模块，其他模块采用标准模块。

（3）在进入实验室进行实际操作后，提交课程设计报告。

报告格式参照中原工学院课程设计指导手册。

4、分组安排：

实验操作分两组进行：

一组进行电路安装、调试，一组进行设计电路原理图、软件仿真。

然后再对调工作。

5、时间安排：

（1）第1天：

布置任务，讲解设计方法，进行预设计；

（2）第2-3天：

第一组进行电路安装、调试，第二组进行设计电路原理图、软件仿真。

（3）第3-4天：

第二组进行电路安装、调试，第一组进行设计电路原理图、软件仿真。

（4）第5天：

撰写设计报告。

目录

一、绪论………………………………………………………4

1.1设计目的……………………………………………4

1.2设计内容……………………………………………4

1.3设计要求……………………………………………4

1.4设计流程……………………………………………5

二、课程设计详细内容及步骤………………………………6

2.1信号源产生模块……………………………………6

2.2载频信号产生模块…………………………………9

2.3AM调制器模块………………………………………12

2.4AM解调器模块………………………………………14

三、课程设计过程分析………………………………………17

3.1仿真分析……………………………………………17

3.2焊接连线调试分析过程……………………………22

3.3遇到问题，解决办法及心得体会…………………24

四、参考文献…………………………………………………24

附录A工具元件清单附录B仿真结果

一、绪论

1.1设计目的

（1）将学生专业知识（信号与系统、现代通信电路及通信原理）、专业技能（数电、模电、电工电子）及常用开发工具（EDA、DSP、单片机技术）相结合，在实际中进行综合运用。

（2）培养学生从零开始自己动手进行电路设计的能力，同时一般要求在进行综合设计时具有较高的成功率，。

这是学生第一次动手设计自己的作品，是今后毕业工作的起点、浓缩、简化版，同时增强学生的信心也是综合设计的一个重要任务。

1.2设计内容

题目：

AM传输系统的设计

包含项目：

1、信号源产生模块（模拟——语音信号）；

2、载频信号产生（模拟——载波）；

3、AM调制器：

平衡调制器；

4、AM解调器：

解调AM信号。

1.3设计要求

（1）巩固加深对高频电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用课程所学知识的能力。

（2）培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册和文献资料的自学能力。

（3）通过独立思考，深入钻研有关问题，掌握分析问题的方法。

（4）通过实际电路方案的分析比较，设计计算，原件选取，安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

（5）掌握常用的仪器设备的正确使用，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高学生的动手能力，能在教师的指导下完成课题任务。

（6）了解与课题有关的电子线路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的要求完成，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图等。

（7）培养严肃认真的工作作风和科学态度。

通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观点，经济观点和全局观点。

1.4设计流程

明确系统设计要求

↓

明确模块设计要求

↓

明确模块设计方案

↓

明确模块实现途径

↓

电路图的绘制与仿真

↓

元器件、工具、仪器的准备工作

↓

电路焊接、装配

↓

电路的调试

↓

模块的验收

↓

系统的联调

↓

系统的验收

AM传输系统设计框图：

AM调制器模块

AM解调器模块

信号源产生模块

→→

↑

载频信号产生模块

二、课程设计详细内容及步骤

2.1信号产生模块

实现方法：

RC振荡器

相关参数：

R101=160KR102=4.95KR103=10K

R104=160KR105=10K

C1=101nFC102=1nFC103=10mF

C104=10mF

电路图：

仿真波形图：

滑动变阻器调至10％

滑动变阻器调至43％

滑动变阻器调至49％

注意事项：

（1）正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。

因此电路设计时要注意其振荡条件，即振幅平衡条件和相位平衡条件。

（2）此电路可在通用模块上实现，注意与其他模块之间要有相同的标准。

（3）要求输出频率稳定，可调。

（基带信号频率1KHz,载频>100KHz）

（4）学会处理常见电路故障及各种波失真的方法。

2.2压控振荡器

相关参数：

JH01:

电源连接插座

JH03:

信号连接插座

UH01，2：

MM4046:

锁相环

UH03，4运算放大器TL084

WH0X：

电位器（0到10k之间）

R201=51R202=51R203=5.1K

R204=51R205=10KR206=10K

R207=10KR208=10KR209=51

R210=51R211=30R212=10K

C201=334C202=0.1uFC203=0.1uF

C204=560P

KH01:

开关器件

电路图：

2.3AM调制模块

此模块采用双平衡乘法器，从相应接口输入即可完成两信号相乘。

电路实现方法（乘法器电路）：

AM信号

相乘

相加

基带信号

载波

直流

相关参数：

U601MC1496:

乘法器

U603A.BTL084:

运算放大器

R301=10KR302=1KR303=10K

R304=10KR305=1KR306=1K

R307=10KR308=51R309=1K

R310=1R311=1KR312=3.9K

R313=3.9KR314=10KR315=100K

R316=10KR317=22KR318=2.2K

R319=1KC301=0.1uFC302=1uF

C303=0.1uFC304=0.1uFC305=0.1uF

C306=105C307=10C308=104

模块电路图：

乘法器：

信号从测试孔TPF01输入，载波信号从TPF02输入，输出信号经放大后从测试孔TPF03输出。

注意事项：

UF01,2：

乘法器；

UF03：

运算放大器TL084;

JF01：

电源连接插座；

JF02：

信号连接插座；

WF01:

电位器（可选择0到50K之间的阻值），用于调节载波泄漏。

输入信号TPF06只有测试孔，其信号与测试双排针之间没有信号连接线。

运算模块：

实现两信号相加、减以及单个信号的反相。

1两信号相加：

信号电路板右排插针JA02的引脚1、5输入，结果从引脚9输出。

2两信号相减：

被减信号从JA02的引脚14输入，减信号从引脚18输入，结果从引脚10输出。

3单个信号的反相：

信号从JA02的引脚13输入，反相信号从引脚17输出。

其中，U101：

运算放大器TL084；JA01：

电源连接插座；JA02：

信号连接插座；WAXX：

电位器。

2.4AM解调模块

解调方法：

二极管峰值包络检波法

滤波

解调

相乘器

相关参数：

R1=10KR2=10KR3=10K

C1=10nFC2=104C3=104

C4=0.01nF

电路图：

仿真波形图

说明：

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法检测过程就是信号源通过二极管给电容充电与放电的交替重复过程。

三、课程设计过程分析

3.1仿真分析

①RC振荡电路部分：

R1、Rf的比值满足Rf≥2R1时电路才能起振，故当Rf取10KΩ时，R1取值不同时得到的波形也不相同，通过比较选择出R1和Rf的最佳比值。

经多次实验可知在R1=4.95K时波形最好。

如下图所示：

对于振荡器，给定电路参数时，要使它满足起振条件，而且，要有能满足起振后有稳幅能力的非线性器件，故Rf稍大于2R1，由以上仿真波形可以看出这一点。

②检波、滤波部分：

m=0.5，Fc=20KHZ,F=1KHZ时的AM信号波形如下：

未加滤波电路的解调信号波形：

电路中高频干扰较大，应加滤波电路滤掉其中的高频成分。

在检波电路的输出端加上一RC低通滤波电路，滤除高频成分。

经仿真后知道当R=10K,C=0.01uF时为最佳。

如下图所示：

3.2焊接连线调试分析过程

（1）焊接连线：

实际焊接中RC部分的R105为可调电位器，要注意电位器与电阻R102的位置，不能焊反。

本次实际操作部分使用的是ZH5006综合设计实验箱，其包括三部分：

①主板：

提供了一个灵活的工作平台；

②标准模块：

提供了80C31、EPLD、乘法器等标准模块；

③通用设计模块：

提供了一个可进行焊接的通用调用化模块；

在ZH5006实验箱中最多可以插入两种类型的九块模块，其中模块1~3的结构一样，模块4~9的结构一样。

两类模块的差别在于它们的右边双排针的信号定义上的差别。

这两类模块的左排插针JX01连接电源和地，右排插针JX02连接信号，下方或上方有十个标准测试孔CJX01~CJX10用于信号线的连接及测量，U形测试孔TPXXX用于就近接地。

图A—1JX01的电源脚定义图A—2模块0~3的JX02的信号引脚定义

TL084管脚：

图示为TL084管脚

MC1496管脚图：

图示为MC1496管脚定义

本次需要焊接的模块分别为信号源产生模块和检波模块。

将焊接好的模块插入主机板上，打开实验箱电源，各模块之间连接起来，然后进行调试。

（2）调试过程分析：

电路连接：

1RC振荡器信号的输出口：

TPA09

2载波的输出口：

CJH04

3乘法器：

信号从TPF06输入，载波从TPF07输入;

从TPF08输出

4二极管检波：

从CJ303输入，从CJ305输出

5滤波：

从TPI05输入，从TPI06输出

注意：

乘法器的输出接到二极管检波电路，二极管检波后的输出接到滤波电路。

3.3遇到的问题及解决办法

在仿真方面遇到一些问题，最主要的就是参数的搭配选择。

首先，在信号源产生模块我们使用的是RC振荡器，它的优点就是起振容易，波形好，频率合适，当然前提条件就是要选择合适的参数。

前面的仿真分析时就说过，只有当Rf≥2R1时电路才能起振，而我们Rf取的是10K，在仿真过程中R1的值我们开始一直在4.5K左右徘徊,但是总得不到理想的波形，最后还是在老师的指导下又从4.5K一直到5K，寻找比较合适的波形，最后确定了R1=4.95K。

检波部分，根据电路图调出来的波形有点失真，开始不知道，以为出了问题，最后还是老师告诉因没有加滤波部分所以这个仿真会有失真，只需要得到正确的波形形状即可。

因为老师具体讲的比较清楚，所以在焊接以及连线部分没有什么大的问题，我们尽量在正确连接电路的同时确保美观。

焊好元器件，然后就打开电源接到示波器上开始调试，没有遇到什么困难，就按着顺序把五个波形图都调了出来。

3.4心得体会

本次的课程设计总体来说不是很难，一是指导书上的内容和电路图给的比较详细，二是老师补充讲解的也比较透彻。

我们组一共六名成员，大家各自分工。

大家先是一起商量把各个模块所使用的方法确定下来，然后再分为两个小组，一组负责用EWB仿真振荡器和检波部分，另一小组负责用Protel把整体的电路图制作下来，然后再互相讲解。

在焊接连线之前，先把发下来的元器件参数记下，然后大家两人一组轮流着焊接。

调试的过程也大致这样，大家轮流着熟悉操作。

我们整个过程完成的都比较顺利，也比较快，我想这不仅得益于我们的分工明确，更是大家用心，团结协作的成果。

课程设计的确是一种可以把理论与实践完美结合的锻炼方法，每做完一次课设我都认真的总结自己，虚心向别人求教学习、努力改掉自己的不足之处。

四、参考文献：

[1]曾兴雯，刘乃安，陈健等.高频电路原理与分析[M].西安：

西安电子科技大学出版社2010

[2]郭强，高丽著.现代通信电路实验指导书[M].郑州：

中原工学院电子信息教研室，2004

[3]魏平俊著.现代通信电路课程设计指导书[M].郑州：

中原工学院电子信息教研室，2004

[4]康华光著.电子技术基础[M].北京高等教育出版社

附录A

EWB、Protel软件、ZH5006实验箱、示波器、电烙铁

0,1uF

C203

10K

R403

104

C403

0.1uF

C303

10K

R103

104

C308

0.1uF

C301

10K

R402

104

C307

0.01uF

C404

10K

R208

104

C402

0.1uF

C202

10K

R401

105

C306

0.1uF

C304

10K

R301

160K

R104

0.1uF

C305

10K

R304

160K

R101

0~100K

W601

10K

R314

334

C201

1K

R310

10K

R316

560P

C204

1K

R309

10K

R307

DIODE

D601

1K

R319

10K

WH200

KH01

1K

R306

10K

R212

MC1496

U601

1K

R302

10K

R303

RES2

R311

1K

R305

10mF

C103

TL082

UH04

1nF

C102

10mF

C104

TL084

U604

1nF

C101

10nF

C401

TL084

U603

1uF

C302

22K

R317

2.2K

R318

30

R211

3.9K

R313

51

R201

3.9K

R312

51

R204

4.95K

R102

51

R202

5.1K

R203

51

R308

10K

R207

51

R210

10K

R205

51

R209

10K

R206

100K

R315

10K

R105

导线等

附录B：

（1）调制信号的波形图，频率F=1.461KHz

（2）载波的波形图，频率F=276.2KHz

（3）经乘法器调制后的信号波形图，频率F=1.381KHz

（4）检波后的信号波形图，频率F=1.488KHz

（5）滤波后的信号波形图，频率F=1.506KHz