高频信号源的设计与制作原理
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如何设计一个基本的调制电路在现代通信技术中,调制是一项关键的技术,它允许将低频信号转换为高频信号以在传输中传送。
调制电路是实现调制的关键组件。
本文将介绍如何设计一个基本的调制电路。
一、什么是调制电路调制电路是指将低频信号(如音频信号)与高频载波信号相结合,形成一个适合于无线传输的复合信号。
调制电路的设计目的是将低频信号转换为高频信号的形式,以便在无线传输中传送。
二、调制电路的基本原理调制电路的基本原理是利用调制器件(如二极管、场效应管等)来改变载波信号的某种特性,使其与低频信号产生合适的调制关系。
常见的调制方式包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
在设计调制电路时,需要考虑到以下几个方面:1. 载波信号源:选择适当的载波信号源,可以是振荡器、信号发生器等。
2. 调制器件:选择合适的调制器件,如二极管、场效应管等。
根据不同的调制方式选择不同的器件。
3. 低频信号源:提供需要调制的低频信号源,如音频信号或其他信号源。
4. 滤波器:使用滤波器来滤除调制后的信号中的杂散频率,提高信号的质量。
5. 放大器:使用放大器来增强调制后的信号的强度。
三、调制电路的设计步骤1. 确定调制电路的调制方式:根据应用需求确定所需的调制方式,如AM、FM或PM。
2. 选择合适的器件:根据所选的调制方式选择合适的调制器件,如二极管、场效应管等。
3. 设计载波信号源:选择适当的载波信号源,并进行设计。
4. 设计低频信号源:提供所需的低频信号源,并进行设计。
5. 连接调制器件:将载波信号源与低频信号源连接到调制器件上,实现调制效果。
6. 添加滤波器:在调制电路中添加滤波器,滤除杂散频率。
7. 添加放大器:使用放大器来增强调制后的信号的强度。
8. 测试调制电路:对设计好的调制电路进行测试,确保其能够正常工作。
四、调制电路的应用调制电路广泛应用于各种通信系统中,包括广播、电视、手机和卫星通信等。
通过调制电路,可以将低频信号转换为可以在无线传输中传送的高频信号,实现远距离的无线通信。
1-3 小信号调谐放大器一 .实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统;2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理;3.掌握测量放大器幅频特性的方法;4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响;5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。
二 . 实验内容1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性;2.用示波器测量输入、输出信号幅度,并计算放大器的放大倍数;3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响;4.用示波器观察放大器的动态范围;5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。
三 .实验步骤1.实验准备在实验箱主板上插装好无线接收与小信号放大模块,插好鼠标接通实验箱上电源开关,此时模块上电源指示灯和运行指示灯闪亮。
2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量测量幅频特性通常有两种方法,即扫频法和点测法。
扫频法简单直观,可直接观察到单调谐放大特性曲线,但需要扫频仪。
点测法采用示波器进行测试,即保持输入信号幅度不变,改变输入信号的频率,测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度,然后画出频率与幅度的关系曲线,该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。
(1)扫频法,即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。
利用本实验箱上的扫频仪测试的方法是:用鼠标点击显示屏,选择扫频仪,将显示屏下方的高频信号源(此时为扫频信号源)接入小信号放大的输入端(1P1), 将显示屏下方的“扫频仪”与小信号放大的输出(1P8) 相连。
按动无线接收与小信号放大模块上的编码器(1SS1),选择1K2指示灯闪亮,并旋转编码器(1SS1) 使1K2指示灯长亮,此时小信号放大为单调谐。
显示屏上显示的曲线即为单调谐幅频特性曲线,调整1W1、1W2曲线会有变化。
用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图:图1-5 扫频仪测量的幅频特性(2)点测法,其步骤如下:① 通过鼠标点击显示屏,选择实验项目中“高频原理实验”,然后再选择“小信号调谐放大电路实验”,通过选择“小信号调谐放大”后,显示屏上显示小信号调谐放大器原理电路图。
小功率高频感应加热器的设计与制作原理及电路图家用感应加热装置的典型应用是电磁灶,其功率一般在lkW左右,要求被加热容器的底部直径不小于120mm。
本设计的感虚加热器输出功率定在200W~300W,感应器有效直径lOOmm 左右,主要用于小容量的液体、食品、易拉罐饮品的加热,在家庭、医院、宾馆房间、零售商店中有广泛应用。
感应加热要求感应线圈的品质因数(Q值)高,Q可由下式计算: Q=X/R=ωL/R 其中,L 是感应线圈的电感(单位H),ω 是驱动源的开关频率,R 是感应线圈的等效串联电阻(Ω)。
通过以不同的驱动频率驱动加热线圈,可以得到线圈参数与频率的关系。
当感应线圈靠近铁制品时。
其等效电阻将大幅度增加,Q 值下降;而当其靠近非铁磁性金属时,其等效电阻增加很少,其Q 值下降不大。
这种特性使铁金属更易被感应加热。
例如,在驱动频率为100kHz 时,靠近铁制品的线圈,其R 值为2Ω,而靠近铝制品时,R 值仪0。
238Ω;当驱动频率为400kHz 时,空载线圈的Q 值达到318,在靠近铝制品时下降为124,而在靠近铁制品时下降至13。
因此,在选择驱动源频率时,要选择空载线圈的R 值和有铁金属时的R 值相差大的频率,这个频率范围一般在lOOkHz 至400kHz。
为了减小加热线圈自身的损耗,线圈需用很多股细铜线组成的绞合线来绕制,这样容易制战高频损失小、Q值高的线圈。
感应线圈有两种形状,一种是加热普通平底铁金属容器的平板线圈。
另一种是加热易拉罐的筒形线圈。
在实际的感应加热电路中,感应线圈与其等效串联阻抗R,以及外加电容器C 等共同构成LCR 串联谐振电路。
图1 是本高频感应加热器的方框图。
采用绝缘栅场效应管的半桥驱动、LC 串联谐振电路,用锁相环(PLL)和脉宽调制(PWM)电路作闭环控制,以保证串联谐振频率的稳定:用半桥功率电路驱动加热线圈。
半桥输出电路输出阻抗低,即使用方波信号作电压驱动,输出电流波形也是正弦波,因而电压相电流的相位差小,功率传输效率高。
目录摘要 (3)1 谐振电路 (4)1.1 串联谐振回路 (4)1.2 并联谐振回路 (5)2 谐振放大器及其主要技术指标 (6)2.1 谐振放大器及组成 (6)2.2 高频小信号放大器 (7)2.3 高频小信号放大器的主要质量指标 (8)3 影响谐振放大器的稳定因素 (9)3.1 影响放大器稳定的主要因素 (9)3.2 反馈对谐振放大器的影响 (11)3.2.1 自激 (11)3.2.2 电磁干扰 (12)4 谐振放大器稳定性措施 (13)4.1 中和法 (13)4.2 失配法 (15)总结与体会 (17)主要参考文献 (17)摘要所谓谐振放大器,就是采用谐振回路(串、并联及耦合回路)作负载的放大器。
根据谐振回路的特性,谐振放大器对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益;对于远离谐振频率的信号,增益迅速下降,所以,谐振放大器不仅有放大作用,而且也起着滤波或选频的作用。
工作稳定性是指放大器的工作状态(直流偏量)、晶体管参数、电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程度。
一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变宽、谐振曲线变形等。
极端的不稳定状态时放大器自激,致使放大器完全不能正常工作。
其内部原因与反馈有关,反馈的途径有两种:一是晶体管内部的反馈(自激),二是晶体管外部电磁干扰。
因此,根据这些影响因素提出了减少传输导纳,单向化,减少噪声与干扰等稳定电路的方法。
1 谐振电路在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。
如果我们调节电路元件(L 或C)的参数或电源频率,可以使它们相位相同,整个电路呈现为纯电阻性。
电路达到的这种状态我们称之为谐振。
在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。
按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振之分。
SAEJ2464[升级J2464型教学信号源]长期以来,J2464型教学信号源以其结构小巧、外形美观、使用方便,成为各类学校及校内外无线电小组的常用实验仪器之一。
在中学物理课堂教学中,配合示波器可演示一些简单波形及等幅、调幅、电磁振荡现象等,它能输出整个中波波段信号,还能输出精确的中频信号,且具有九档低频信号选择输出功能。
信号源由高、中频信号发生器,低频信号发生器,锯齿波信号发生器,超低频信号发生器和方波变形电路组成,具体为:高、中频信号发生器是一个普通的共基极变压器反馈式LC振荡器,选择不同的档位,通过调节仪器内部的双联可变电容,可得到500~1700 kHZ的高频信号和400~580 kHZ的中频信号,产生的中、高频振荡信号经放大后由射跟电路输出,低频正弦波振器由电感三点式振荡电路和射跟电路组成,通过低频选择开关,切换电路中振荡电容容量,可形成不同频率的低频正弦波信号,锯齿波与方波变形电路分别由一个单晶体管张弛振荡器和一个施蜜特触发电路组成,超低频振荡器是一个变形的无稳态电路,通过两个三极管轮番导通和截止,产生一个频率极低的脉动电压信号,经放大后由射跟电路输出。
由于J2464型教学信号源是根据教育部《JY11-79》号技术标准,设计于上世纪70年代,受当时无线电技术的限制,电路由分立元件组成,只能产生正弦波、锯齿波、方波,因其波形种类较少、简单,频率也不能连续变化,已经不能满足当今电子线路教学和实验的需求,为此对其进行升级改造已显得十分必要。
如下图所示:该信号源的工作原理比较简单,不同种类的低频信号通过各自电路形成后,经过低频选择开关选出需要的信号,再经过低频增益电位器调节后分为两路:一路经低频输出端子输出幅度连续可调的低频信号,供实验使用,另一路则到达调幅、等幅选择开关,当开关打到调幅档时,低频信号对高、中频振荡信号形成调制,最后通过高频增益电位器对信号进行幅度调节后,由高频输出端子输出幅度连续可调的高、中频调幅信号,否则,当开关选择等幅档时,低频信号断开,不能对高、中频振荡信号形成调制,高频输出端子则输出幅度连续可调的高、中频等幅信号。
题目:高频信号源的设计与制作原理所属系电子工程系专业电子信息工程学号01409227姓名丁亚指导教师丁文秋起讫日期2011.6.25—2011.7.15设计地点东南大学成贤学院高频信号源的原理与制作摘要关键词:高频频率源信号合成课程背景:随着社会的发展,通讯工具在我们的生活中的作用越来越重要。
通信工程专业的发展势头也一定会更好,为了自己将来更好的适应社会的发展,增强自己对知识的理解和对理论知识的把握。
无线电设备中广泛使用各类频率源,通常一个无线电通信系统或网络需要大范围能任意切换的频率点,需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带利用率提出愈来愈高要求的产物。
它能够利用一个高稳标准频率源合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
单片机在数字时钟中的应用已是非常普遍的,由单片机作为数字钟的核心控制器,可以通过它的时钟信号实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。
本次设计是利用高频合成技术和单片机的计时功能,本文详细阐述了高频信号源的设计过程,涵盖了从需求分析,系统设计,编程,原理图,PCB图以及最后的试验板焊制等基本过程。
Principle and Production of High-frequency Signal GeneratorAbstractIn the field of communications, PLL synthesizers playing an increasingly important role. Synthesis is a system, initially the frequency of a series of reference for the entire frequency several times, the reference frequency is usually fixed. This synthesizer called integer N Synthesis. Synthesis technology is constantly advancing, there are a lot of new frequency synthesizer circuit, and in the communications circuits are widely used.This design is utilizing the SCM to work, among which the SCM AT89C51 is the core element. Meanwhile, LED digitron monitor dynamically to be designed ,invented, watched , texted.Radio equipment widely used in various frequency source, usually a radio communications system, or network requires a large range of arbitrary switching frequency point, require the use of frequency synthesis technology. Frequency synthesis technology is a modern communications on the frequency stability, accuracy, spectrum utilization for purity and moved more and more demanding products. It can take advantage of a high standard frequency synthesis out of a large number of sources with the same frequency standard high-performance discrete frequency.SCM in the application of digital clock is already very widespread, the MCU core as a digital clock, you can pass it to the controller of the clock signal timing features, its time data output by the microcontroller, the use of the monitor is displayed.This design is the use of high frequency synthesis technology and single chip timing functions, this article details the design of high-frequency signal source, ranging from requirements analysis, system design, programming, PCB diagram schematic diagram, as well as the final test of the basic plate welding system.Keywords: frequency synthesis technology for high-frequency signal source SCMKeywords: phase locked loop (PLL);PROTEL;PCB CARD;Synthesis目录高频信号源的原理与制作 (I)Principle and Production of High-frequency Signal Generator (I)Abstract (I)第一章课程背景 (1)1.1 高频信号源 (1)1.2锁相环 (2)1.3单片机 (2)1.4频率合成器 (5)第二章课程目的 (9)2.1树立正确的设计理念 (9)2.2学会项目的设计流程 (9)2.3养成良好的研究习惯 (9)2.3巩固与知新 (9)第三章课程任务 (10)3.1 基本元器件认识 (10)3.2 高频信号源的制作 (10)第四章课程介绍 (11)4.1PLL频率合成 (11)4.1.1 LC正弦振荡器电路 (12)4.1.2环路滤波器 (13)4.1.3锁相频率合成器 (15)4.2频率设置及显示电路 (16)4.3输出电路 (17)4.4电源部分 (19)第五章调试总结 (19)5.1调试电路 (19)5.1.1压控振荡器电路的调试 (19)5.1. 2分频方波信号的观察 (20)5.1. 3场效应管静态工作电压调试 (20)5.1. 4输出波形及显示电路调试 (20)5.2实验总结 (21)5.2. 1设计步骤 (21)5.2. 2布局原则 (21)5.2. 3焊接问题 (22)5.2. 4调试问题 (22)第六章 PROTEL 99SE 介绍 (22)6.1 PROTEL99SE的运行环境....................................................................... 错误!未定义书签。
6.2电路工程设计部分 ............................................................................... 错误!未定义书签。
6.3电路仿真与PLD部分............................................................................ 错误!未定义书签。
第七章心得体会 (22)附录......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
原理图......................................................................................................... 错误!未定义书签。
PCB (24)C语言源程序 (25)第一章 课程背景1.1 高频信号源无线电设备中广泛使用各类频率源,比如发送设备中要采用振荡器产生高频正弦波,二接收设备中要采用振荡器产生本地振荡信号用于混频。
这里的振荡器是一种无需输入激励信号就能自动产生交流信号的装置。
通常一个无线电通信系统胡网络需要多达几十~几千个以上的能任意切换的频率点,这就需要采用频率合成技术来实现。
频率合成技术是现代通信对频率源的稳定度、准确度、频谱纯度及频带采用率提出愈来愈高的要求的产物。
它能够利用一个高稳标准(或参考)频率源(如石英晶体振荡器)合成出大量具有同样频率标准高性能的离散频率。
根据任务拟定的设计图。
参考振荡器低通滤波器LM358压控振荡器9018双模前置分频器÷(p/p+1)MB504L鉴相器参考分频器(÷R )可变分频器(÷N )频率合成器145146单片机频率显示输出缓冲可变分频器(÷A )输出级9018按键1.2锁相环基本锁相环的组成:注:环路锁定时,鉴相器的两个输入信号的相位差恒定锁相频率合成器的核心组成部分式锁相环路。
锁相环路(PLL)是一种相位负反馈控制系统,它利用输出与输入量之间的相位误差来实现输出频率对输入频率的锁定,即“锁相”,实现锁相的方法称为“锁相技术”。
锁相环路的基本组成框图如图3.1所示。
它由鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)和压控振荡器(VCO)三部分组成。
1.3单片机1.3.1单片机的概念:单片机是一种大规模数字集成电路芯片,采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)、随机存取数据存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出电路(I/O),以及定时/计数器、串行通信口(SCI)、显示驱动器(LCD或LED驱动电路)、脉宽调制电路(PWM)、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一片芯片上,构成一个最小而完善的计算机系统。