通信电子线路课程设计无线传输系统的调试与设计1.doc

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1、 通信电子线路课程设计(论文)任务书信息工程 学院 通信工程 专业 通信091班 一、课程设计(论文)题目无线传输系统的调试与设计 二、课程设计(论文)工作自2011年12月19日至2011年12月30日三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、通信实验室 四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的1）使学生掌握无线传输系统各功能模块的基本工作原理； 2）培养学生基本掌握通信电路设计的基本思路和方法； 3）使学生掌握无线传输系统调试；4）培养学生分析、解决问题的能力；5）提高学生的科技论文写作能力； 6）学会使用pspice等电路设计软件。 2课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）分析无线

2、传输系统各功能模块的工作原理及调试；（2）在硬件制作的基础上，为改善产品性能，通过理论分析及具体计算提出自己的系统设计方案，并提供详细的设计电路图；（3）选用合适的器件；（4）提高专业英文阅读能力。2）创新要求： 对性能改善后的电路图进行仿真验证，同时硬件实现。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文；（2）论文包括目录、中文摘要、绪论、正文、小结、参考文献、附录等；（3）按课程设计论文装订采用学校统一封面；4）评分要点： （1）完成原理分析； （2）完成仿真分析； （3）完成调试；（4）回答问题；（5）英文翻译；（6）格式规范；5）参考文献：（1）董在望.通信电路原

3、理 高等教育出版社 （2）张肃文.高频电子线路 高等教育出版社（3）杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计哈尔滨工程大学出版社， （4）刘润华. 电工电子实习与设计石油大学出版社课程设计论文编写要求（5）李永平. Pspice电路设计与实现国防工业出版社（6）（7）（8）学生签名： 2010年1月4日6）课程设计进度安排内容 天数地点构思及收集资料 2图书馆组装与调试 5实验室撰写论文 3图书馆、实验室课程设计(论文)评审意见（1）原理分析（15分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）计算分析（25分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）改进电路（25分）：优（）、

4、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）系统联调（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）焊接水平（ 5分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（6）产品制作（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（7）英文翻译（10分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（8）根据格式规范性、考勤及组成团队情况，决定是否降等级：是（ ）、否（）评阅人：罗晖 职称：副教授 2011年1月15日摘要课程设计通过制作高频小信号放大器，简单介绍了无线传输系统的基本流程。想要了解无线传输，首先要明白其工作原理，然后才可以设计出符合要求的电路。整个通信系统从大方向上分为三

5、个流程，即发送，传送，接收。在这里我们讨论了各个部分的特点，以及实现其功能的办法。从介绍其原理，然后是综合性的调试。之后便可以根据需要进行设计和仿真，最后是硬件实现。无线通信虽然在传输过程中易受外界干扰，但它可以大大减少运输成本，这便是它在当今资源短缺的世界中研究的价值所在。关键词：通信系统 ；高频电路； 发射 ；接收；调试目录第一章 绪论3第二章 无线传输系统的工作原理及调试42.1 引言42.2无线传输系统的基本构成单位52.3无线传输系统的工作原理52.3.1 调幅发射机62.3.2 无线调幅的接收82.4无线传输系统的调试92.4.1 中波调幅发射机的组装及调试92.4.2 超外差接收

6、机的组装及调试13第三章 无线传输系统的设计及仿真143.1 引言143.2无线通信系统的设计与仿真143.2.1 电路设计153.2.2 基于Pspice的电路仿真17第四章 无线传输系统的硬件实现194.1 元件清算194.2 焊接电路图194.3 硬件测试20第五章 总结20参考文献21致谢辞22附录23附录一 集成电路收音机电路板图23附录二 翻译24第一章 绪论人们常说我们正生活在一个信息时代，通信技术对信息的产生，存储与转换有着至关重要的作用。 通信的目的是传递消息中所包含的信息。消息是物质或精神状态的一种反映，在不同时期具有不同的表现形式。例如，话音、文字、音乐、数据、图片或信息

7、。通信则是进行信息的时空转移，即把消息从一方传送到另一方。基于这种认识，“通信”也就是“信息传输”或“消息传输”。通信的目的是传输信息。通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。通信系统一般由信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声组成，图1-1概括地描述了一个通信系统的组成，反映了通信系统的共性。 图1-1所示 通信系统一般模型通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟系统和数字系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，而数字系统在信道中传输的是数字信号。目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。通信系统的种

8、类很多。按所用信道的不同可分为有线通信系统和无线系统。 随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。所谓无线传输，顾名思义，即不需要利用线路也可以将信号从一个地方传送到另一个地方。在本论文中，主要对无线传输系统作简单介绍。 第二章 无线传输系统的工作原理及调试2.1 引言通信（communication）是一切将信息从发送者传送到接收者的过程。自古以来，信息就如同物质和能量一样，是人类赖以生存和发展的基础资源之一。人类通信的历史可以追溯到远古时代，文字、信标、烽火及驿站等作为主要的通信方式，曾经延续了几千年。电通信的发展历史从1837年美国人莫尔斯发明人工电报装置开始，至今

9、不过170年。翻开厚厚的电信史册，沿着历史的脚步一路走来，在技术和市场需求的双重驱动下，仅有一百多年历史的电通信发生了翻天覆地的巨变，取得了令人惊叹的辉煌成就。无线通信 系统也称为无线电通信系统，是由发送设备、接收设备、无线信道三大部分组成的，利用无线电磁波，以实现信息和数据传输的系统。它根据工作频段或传输手段分类， 可以分为中波通信、 短波通信、 超短波通信、 微波通信和卫星通信等。如图2-1所示，是我们非常熟悉的收音机收听广播电台节目的示意图。在这个电台节目接收过程中，电台播音员（节目源）、发射机、发射天线、收音机缺一不可，分别完成了信号的产生、变换、发射、传输和接收，组成了一个基本的无线

10、通信系统。当接收本地电台节目时声音效果很好，而当接收外地距离较远电台节目时声音效果有时好，有时差；有时我们还会发现，不同品牌、价位的收音机，其接收效果也各不相同，并且调频波段接收的音质要优于调幅波段，其原因在此不做详细解释，但在以后的深入学习中想必大家都会有所了解。 图2-1所示 无线广播系统 除了以上无线广播系统以外，无线通信还有很多不同功能，不同使用场合的无线通信设备，例如我们家庭使用的用于接收处理图像的电视接收机，公安部门常使用的对讲机，便于随身携带的移动电话（手机），教师上课使用的无线教学扩音器等等。虽然其外观、体积、功率、传送信息内容差异很大，但组成这些通信设备最基本的电路结构是极为

11、相同或相似的，高频电子技术所研究的正是组成这些通信系统设备的最基本电路。2.2无线传输系统的基本构成单位组成：发送设备+接收设备+传输媒体。1. 发送设备（1）变换器（换能器）：将被发送的信息变换为电信号。例如话筒将声音变为电信号。（2）发射机：将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡。（3）天线：将高频电振荡变成电磁波向传输媒质辐射。2. 传输媒体电磁波 在自由空间中, 波长与频率存在以下关系: c = f 式中: c为光速, f 和分别为无线电波的频率和波长, 因此, 无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。 对频率或波长进行分段, 分别称为频段或波段。 不同频段信号的产生、放大

12、和接收的方法不同, 传播的能力和方式也不同, 因而它们的分析方法和应用范围也不同。无线电波只是一种波长比较长的电磁波, 占据的频率范围很广。 3. 接收设备接收是发射的逆过程（1）接收天线：将空间传播到其上的电磁波高频电振荡（2）接收机：高频电振荡 电信号（3）变换器（换能器）：将电信号 所传送信息2.3无线传输系统的工作原理无线电信息传输系统是利用无线电波在空间的传播来完成信息的传递。为了保证信息的有效传输，常通过相应的天线实现高频电信号的发射与接收。不同频率高频信号所需天线大小、尺寸、形状各不相同，小的仅几厘米，大到几百米高度。图2-2是两种无线通信天线。 图2-2 无线通信天线无线电通信

13、系统中，无线信道多为大气层或外层空间。由于无线电波能方便快捷地在空间传播，所受限制较少，因此广泛应用于广播、电视、通信、雷达和导航等领域，下面通过举例说明无线通信的基本原理过程。2.3.1 调幅发射机典型的调幅发射机的组成框图如下所示： 图2-3 调幅发射机原理框图1音频（话筒）放大器振荡器用来产生频率稳定的高频振荡音频（话筒）放大器又称为调制信号放大用来放大器，话筒或音乐的电信号，输出足够强的音频调制信号；通常，低频放大器是由几级小信号低频电压放大器或集成运算放大器组成，图2-4中是MC4558集成运算放大器及阻容元件组成。音频电路测试常采用如表2-5中A点正弦波波形输入测试。 图2-4 无

14、线话筒实物图2.振荡器 信号，其性能的好坏直接影响到发射机的正常工作，振荡电路常用的有LC振荡器，石英晶体振荡电路等。振荡器输出等幅的高频正弦波，如表2-5中B点波形所示。石英晶体的频率稳定性极好，高性能发射设备多采用石英晶体振荡器或石英晶体频率锁相的压控振荡器。3倍频器各种振荡电路，尤其是采用石英晶体的振荡电路，受晶体基频的限制及分布参量的影响，难以产生太高的振荡频率，所以电路上往往采用倍频器倍频，使高频振荡的频率倍增到所需的载波频率上，以满足较高载频的要求。 表2-5 发射机原理框图中各点波形示意图4 调制器 用调制信号(如音频信号)去控制等幅的高频振荡某参量的过程，称为调制。通俗地讲，调

15、制就是把调制信号的信息“装载”到载频 (载波)上去。经过调制后的高频振荡称为已调信号或已调波。由于载波的频率很高，可用尺寸较小的天线以电磁波的形式将其发射到空中，传向远方，表2-5中C点波形为经调幅后的波形。调制电路是组成无线电发射设备必不可少的单元。可分为以下三种调制：l 当被控制的是高频振荡的幅度时，这种调制称为幅度调制，简称调幅(AM)。l 当被控制的是高频振荡的频率时，这种调制称为频率调制，简称调频(FM)。 l 当被控制的是高频振荡的相位时，这种调制称为相位调制，简称调(PM）。5高频功率放大器高频功率放大器简称高频功放，它的作用是对已调 (制)信号放大到足够大的功率，最后由天线以电

16、磁波形式辐射出去，满足发射功率的要求。同时，高频功率放大器往往具有滤波作用，滤除不需要的杂波和谐波分量，保持已调波有用信号的纯净，降低杂波干扰。根据功率要求，高频功率放大器常采用较大功率的高频晶体管，而在短距离微功率发射应用上仍可采用小功率高频晶体管。6发射天线天线的作用是将已调高频载波经天线辐射出去，在空间形成交变的电磁波并传向远方。天线的好坏直接影响到发射距离和性能。不同频段、不同应用的发射机配备的天线各不相同，大至抛物面天线、阵列天线、背射天线，小到半波振子天线、开槽天线和微型印制天线，视使用场合、用途、频段、作用距离等因素而定。不同用途的发射设备，对发射电路的要求各有不同。一般要求发射

17、电路的频率稳定度要高，发射输出功率足够，效率高，功耗小。2.3.2 无线调幅的接收 收音机是最典型的无线电调幅接收设备，其组成方框图如下所示： 图2-6 调幅收音机原理框图1 高频放大器用来对天线所接收到的有用高频信号进行初步的选择和放大，并对其他频率的无用信号进行抑制。2 混频器是超外差式接收机的核心，其作用是将高频放大器输出的高频己调信号（调幅信号）和本机振荡器所提供的高频等幅信号，在混频器中实现变频。这里本机振荡器所提供的振荡频率比接收的高频己调信号的载频高一个中间频率，在混频器输出端就可获得载频频率为二者频率之差的较低的中频信号，这是“超外差”式接收机名称的由来。目前大多数的无线电接收

18、设备如无线电广播接收机 (收音机)，电视接收机、短波通信电台、雷达接收机等，都采用“超外差”接收方式。超外差接收机具有接收灵敏度高，选择性好，结构简单的特点，混频器是其重要特征。3 中频放大器用来放大中频信号，中频频率较低且是固定频率，因此中频放大器的选择性和增益都可做的较高，使整机的接收性能提高。4 检波器用于从中频信号中“取出”调制信号，这个过程称为解调，调幅波的解调也称检波。这里中频信号的包络线的形状与高频己调信号相同，仍携有原来调制信号的信息，检波器从中频调幅信号中取出含信息的包络信号成份，经低频放大器放大，送到耳机或扬声器中转变为声音信号。图中可参见波形变换情况，无线接收设备的工作过

19、程与发射设备相反，它的任务是把通过空间传来的电磁波接收下来，选出所需的已调波信号，并把它还原为原来的调制信号，以推动输出变换器，获得所需的信息。本节介绍了无线通信发射与接收的基本原理和工作过程，传输的信息是声音。对于其他形式的信息如图像、数据、传真，同样可采用上述无线电传输的方式组成不同的无线收发系统，当然也可以采用有线传输方式，相应的通信称为有线通信或无线通信。无线通信成本低，方便快捷，所受限制较少，应用更广泛。2.4无线传输系统的调试2.4.1 中波调幅发射机的组装及调试在调试中需用到的电路板模块功能简单介绍：模块2：双调谐信号放大 图2-7 双调谐小信号放大原理电路双调谐放大器具有频带较

20、宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。其原理基本相同。1.电压增益为2. 通频带BW = 2f0.7 = fo/QL3.选择性矩形系数 Kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 =模块4：三极管包络检波 检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。它是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检波器的

21、一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。模块7：三极管变频 变频电路是时变参量线性电路的一种典型应用。如一个振幅较大的振荡电压0（使器件跨导随此频率的电压作周期变化）与幅度较小的外来信号S同时加到作为时变参量线性电路的器件上，则输出端可取得此二信号的差频或和频，完成变频作用。如果此器件本身既产生振荡电压又实现频率变换（变频），则称为自激式变频器或简称变频器。如果此非线性器件本身仅实现频率变换，本振信号由另外器件产生，则称为混频器。包括产生本振

22、信号的器件在内的整个电路，称为他激式变频器，其原理框图如下所示：。 图2-8 变频原理方框图变频的用途十分广泛。除在各类超外差接收机中应用外，在频率合成器中产生各波道的载波振荡，也需要采用变频器来进行频率变化及组合；在多路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，再利用变频器把中频变换为微波频率，转发至下一站。此外，在测量仪器中如外差频率计、微伏计等也都采用变频器。三极管变频电路如2-9所示： 图2-9 三极管变频电路图Ql为变频管，作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率的电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz的中频信号。Ql、T2、CC1等

23、元件组成本机振荡电路，它的作用是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。由于C9对高频信号相当短路，T1的次级L的电感量又很小，为高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、CC1控制，CC1是双连电容器的另一连，调节它可以改变本机振荡频率。T2是振荡线圈，其初次级绕在同一磁芯上，它们把Ql的集电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的抽头引出，通过C10耦合到Ql的发射极上。混频电路由Ql、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：调制信号从J4输入，经选频回路选频，通过Tl的次级线圈送到Ql的基极，本机振荡

24、信号又通过C10送到Ql发射极，调制信号和本振信号在Ql中进行混频，由于晶体三极管转移伏安特性的非线性特性，产生众多的组合频率，其中有一种是本机振荡频率和调制信号频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。混频电路的负载是中频变压器T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。模块8：集成线性宽带功率放大实验电路组成如下;图2-10 线性宽带功率放大本调试单元模块电路如图2-10所示。该实验电路由两级宽带、高频功率放大电路组成，两级功放都工作在甲类状态

25、，其中Q1（3DG12）、L1组成甲类功率放大器, 工作在线性放大状态， RA1、R6、R7、R8组成静态偏置电阻，调节RA1可改变放大器的增益。R2为本级交流负反馈电阻，展宽频带，改善非线性失真，T1,T2两个传输线变压器级联作为第一级功放的输出匹配网络，总阻抗比为16：1，使第二级功放的低输入阻抗与第一级功放的高输入阻抗实现匹配,后级电路分析同前级。模块10：综合实验模块 包含话筒及音乐片放大电路、音频功放电路、天线及半双工电路、分频器电路等四种电路。组装步骤： 图2-11 中波调幅发射机该调幅发射机组成原理框图如图2-7所示，发射机由音频信号发生器，音频放大，AM调制，高频功放四部分组成

26、。实验箱上由模块4，8，10构成。组装步骤如下：1. 将模块10的S1的2拨上，即选通音乐信号，经U4放大从J6输出，调节W2使J6处信号峰-峰值为200mV左右，连接J6和J5将音频放大信号送入模拟乘法器的调制信号输入端。同时将1MHz（峰-峰值500mV左右）的载波从J1端输入。2. 调节W1使得有载波出现，调节W2 从J3处观察输出波形，使调幅度适中。3. 将AM调制的输出端（J3）连到集成线性宽带功率放大器的输入端J7，从TH9处可以观察到放大的波形。4. 将已经放大的高频调制信号连到模块10的天线发射端TX1,并按下开关J2，这样就将高频调制信号从天线发射出去了，观察TH3处波形。

27、图2-12 发射组装调试图 调频发射机一直受到众多爱好者的青睐， 然而调试中有诸如停振、干扰、跑频、失真等一系列问题需要克服。FM采用直接调频方式，其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度，功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。我们在调试过程中必须好好掌握发射机的基本结构，工作原理，而且必须足够的耐心和细心。2.4.2 超外差接收机的组装及调试图2-12

28、超外差中波调幅接收机接收机由天线回路、变频电路、中频放大电路、检波器、音频功放、耳机等六部分组成，各部分电路中元件的功能与作用前述单元电路中己讲述，参见各章。实验箱上由模块2，4，7，10构成。组装步骤如下：1. 将模块10的天线接收到的高频信号（中波调幅发射机发射的信号，由另一台实验箱提供）送入模块7的J4，将模块7的J6连到模块2的J5。2. 将模块2的J6连到模块4的J7，从模块4的J10输出的信号连接到模块10的耳机输入端。3. 慢慢调谐模块7的双联电容调谐盘，使接收到音乐信号。4. 观察各点波形，并记录下来。超外差式收音机利用混频电路使本机振荡信号与接收到的电台信号进行非线性混频，使

29、二者的差值始终为465KHZ，这样就降低了放大电路的信号频率，可以有效克服直接放大式收音机的缺点。由于本机振荡信号的频率始终比接收到的电台信号频率超出465KHZ，故把这种收音机叫做超外差式收音机。虽然超外差式收音机的结构较为复杂、不容易调试，但是更有一些突出的优点，如：接收效果均匀、稳定、灵敏度高、选择性好等。因此超外差接收方式在许多其它无线电接收装置中，得到了广泛应用。 第三章 无线传输系统的设计及仿真3.1 引言软件系统的用户接口有两类，即命令驱动方式的 交互式问答接口和事件驱动方式的图形用户接口 (GUI)。通常在开发一个实际的应用软件系统时会尽 量做到界面友好，最常使用的方法就是使用

30、图形用户界 面。图形用户界面用各种图形对象，如图形窗口、图轴、 菜单、文本框等构建的用户界面，是人机交流的工具和方法。利用用户界面，用户可以直接与计算机进行信息 交流，不需了解应用程序究竟是怎样执行各种命令的， 而只需了解可见界面组件的使用方法，通过与界面交流 就可以使指定的行为得到正确执行。 图形用户界面具有很强的交互性，在这样的一个良好的用户界面中可以方便地进行通信系统的参数设置，可以同步显示通信信号经过每一步处理后的波形，能够使用户更为方便地对无线通信系统进行软件设计和功能分析。通信的目的就是传输信息。通信系统的作用就是将信号从信源发送到一个或多个信宿。因此，按照信道中传输的是模拟信号还

31、是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 1.无线通信系统仿真模型的构建通信的目的就是传输信息。通信系统的作用就是将信号从信源发送到一个或多个信宿。因此，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。(1)模拟通信系统模型信源发出的原始电信号是基带信号，基带是指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号3003 400 Hz，由于这种信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号，并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换通常利用调制器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号，已调信号有

32、三个基本特征：携带有用信息；适合在信道中传输；信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。 (2)数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码译码、信道编码译码、数字调制解调、数字复接、同步以及加密等。3.2无线通信系统的设计与仿真PSPICE即Personal SPICE是在PC机上使用的SPICE程序。SPICE(Simulation Program withIntegrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学伯克莉分校于1972年开发的电路仿真程序。自从这个程序问世以来，由于它强大的功能，在全世界的电工

33、、电子工程界得到了广泛的应用。在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路的工具；在科研开发部门，它是产品从设计、试验到定型过程中不可缺少的工具。随后，版本不断更新，功能不断增强和完善。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。SPICE是通用电子模拟软件，它可以对电子电路进行直流分析、交流分析、瞬态分析、噪声分析、灵敏度分析、傅立叶分析、谐波失真分析以及在不同温度下的电路性能分析。PSPICE程序能够代替面板、示波器等整个电子实验室的功能，对复杂的电路与系统进行分析，这主要是由于SPICE程序含有高精度元器件模型。获取准确的器件模型参数对于电路分析和设计人员来说是非常重要的。在电路系统仿真

34、方面，PSPICE可以说独具特色，是其他软件无法比拟的。它是一个多功能的电路模拟试验平台。PSPICE软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。其主要优点包括：a.图形界面友好，易学易用，操作简单；b.实用性强，仿真效果好；c.功能强大，集成度高。本文应用PSPICE进行电子线路设计与仿真。3.2.1 电路设计 图3-1 高频小信号放大器 这是二级具有稳定偏置的放大器电路，即典型的高频小信号放大器。高频小信号放大器若按器件分可分为晶体管放大器，场效应管放大器，集成电路放大器 ； 若按通带分可分为窄带放大器，宽带放大器； 若按负载分可分为谐振放大器，非谐振放大器。这里主

35、要讨论负载为LC 调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。高频小信号放大器的质量指标：(1) 增益：（放大系数）(2) 通频带放大器的电压增益下降到最大值的0.7（即1/2）倍时，上、下限频率之间的频率范围称为放大器的通频带，用B=2f0.7表示。也称为3dB带宽。(3) 选择性从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。 矩形系数：表示与理想滤波特性的接近程度。 抑制比：表示对某个干扰选择性信号fn的抑制能力，用dn表示。(4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电

36、路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。(5）噪声系数与低频放大器一样，选频放大器的输出噪声也来源于输入端和本身。通常用信噪比来表示噪声对信号的影响，电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比。信噪比越大，信号质量越好。噪声系数是用来反映电路本身噪声大小的技术指标。其定义为输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值。噪声系数越接近于1，说明放大器的抗噪能力越强，输出信号的质量越好。在设计中应当注意的问题：（1） 功率放大器小信号放大器比较，较为注重输出功率与消耗功率的比，也即是较为注重效率与失真率，这是衡量一个功率放大器的重要指标。因此功率放大电路大多使用B类或AB类的放大。另外，为

37、了提高效率，阻抗匹配也很重要。进而，由於功率功耗(损耗)会产生热量，因此，还必须考虑到晶体管的散热与保护的问题。（2） 功率放大器的工作点选取法功率放大器如果要输出较大的功率，晶体管必须大振幅地动作，因此，一般要工作在其非线性特征区域。一般说来，晶体管电路高效率的同时，失真率也明显增大，因此要在效率与失真率之间取最适当点。功率放大器按其偏置电压加入法，也即是工作点的取法，可以如图3-2所示的A类，B类、C类，以及介於A类，B类中间的AB类。A类的直线良好，功耗也较大，只可以取得较小的功率输出，也即是功率效率较差，不常见於功率放大，大多使用于小信号放大器。 B类的集极电流只流通半周期，会产生波形

38、失真。可是，由於效率较高，在含有经过调制的高频信号的信号放大场合，常使用到此类的放大电路。 至于在低频信号功率放大器的应用中，为了减少波形失真，此电路常被作成推换式放大器来使用。 C类的集极电流流通时间此半周期还短，因此，失真更大，效率最好。在FM信号放大的场合，由於不要求线性，可以使用此类放大。 AB类为介於A类与B类中间，集电极电流的流通此半周期长一些，故意将工作点提高一点，主要是为了减少失真。 图3-2晶体管功率放大器的4类工作点电路 （3）阻抗匹配-提高效率 阻抗匹配是提高功率放大器效率的重要方法。如图3-3所示，根据信号的流程，也即是依据信号源宽带功率放大负载(天线等)的顺序，逐一讨

39、论阻抗匹配的情况。 大部分的高频信号源的输出阻抗为50，而功率晶体管的输入阻抗一般是数数十，因此，在信号源与放大元件之间加入输入电路，做为阻抗变换之用，以取得阻抗匹配。 在输出回路也即是负载与放大元件之间设有输出电路，保证高的功率转换效率。 图3-3 高频宽带功率放大器的方块图3.2.2 基于Pspice的电路仿真(1) 进入绘图主窗口，绘出图3-1所示电路，并设置好参数.(2) 创建仿真文件，点击运行按钮，然后点击V和I的按钮（位于主窗口上方），出现如下所示的静态电压电流值： 图3-4 电路静态值显示图经过简单的静态工作点运算，会发现与图中的数据并不一致，这是因为Pspice软件自身会考虑环

40、境因素。（3） 点击Trace选项，选择Add Trace，会弹出一个窗口，选择自己所需的变量，在此仿真中，知道变量为R4.1，R8.1，可得仿真波形： 图3-4 电路静态值显示图观察上面的仿真波形，计算仿真结果。 我们容易知道幅度较小的为一级输出波形，幅度大的为二级输出波形。在计算放大倍数时应直接用幅度的波形的稳定后的幅度作为最终输出除以输入，这样可减少误差。 需要说明的是在这个结果是经过不断的调试最后确定的，为了能够的到最佳的放大倍数，在设置参数时需要不断的调节，调节电感和电阻以及电容的值，反复修改尝试思考才得到的结果。 第四章 无线传输系统的硬件实现 4.1 元件清算根据电路图（见第三章

41、），准备好所需的电路器件： 元件名称 元件大小 元件数量 电阻 51K 一个 电阻 2.7k 一个 电阻 43k 一个 电阻 100 两个 电阻 300K 一个 电阻 30k 一 个 电阻 4.7k 一个 电容 10uF 一个 电容 20nF 一个 电容 100pF 两个 电感 1.5uH 两个 三极管 2N2222 两个4.2 焊接电路图按照电路图，把原件放在万能板上焊接，如下图： 锡焊是一门科学，他的原理是通过加热的烙铁将固态焊锡丝加热熔化，再借助于助焊剂的作用，使其流入被焊金属之间，待冷却后形成牢固可靠的焊接点。当焊料为锡铅合金焊接面为铜时，焊料先对焊接表面产生润湿，伴随着润湿现象的发生

42、，焊料逐渐向金属铜扩散，在焊料与金属铜的接触面形成附着层，使两则牢固的结合起来。 为保证焊接高频电路的质量，提高它的工作效率，特提出几点在高频电路焊接时尤其需要注意的问题：(1) 人体与电烙铁要可靠接地，正确使用电烙铁，以保证人身安全和焊接质量(2) 避免吸入过多焊接丝气味，焊锡有毒(3) 相对潮湿、灰尘多的空间不适合，高频焊接在适当的工作空间进行，需要干净，不可有太大的灰尘。(4) 保证元器件的洁净和干燥，各元件管腿要短，导线连接也要短，可避免过大衰减(5) 焊点光滑无毛刺4.3 硬件测试 将焊好的电路板拿到实验室，由电路图可知，接入12v的直流电源，输入端接信号源，输出端接示波器，打开各实

43、验器件电源，调节输入信号，观察波形变化。然后根据计算的中心频率，调节信号源频率，找到最佳频率，即电路板的中心频率，便可进行最后的比较和计算。 第五章 总结终于能舒口气了，2周的课程设计已接近尾声，在这2周里，学到了很多，也了解了自己身上的很多不足，感受良多，受益匪浅。在这次的课程设计中不仅检验了所学习的知识，还培养理论联系实际的能力，尤其是这次对Pspice仿真软件的学习和认识，焊接电路板和调试过程，使我们所学的知识不局限于书本，并锻炼了实际操作动手能力。同时培养了如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情的能力。在设计过程中，与组员分工设计，和组员们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 课程设计是专业课程知识综合应用的实践训练，是迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，深