综合课程设计报告
实验名称：电子设计
学院：通信与信息工程学院
题目一
基于并联谐振回路的中频带通滤波器的设计
一 设计目的
1 并联谐振回路的应用很广泛，本设计考虑利用它设计中频积分清洗滤波器。 2 要设计一个高Q 值的并联谐振回路作为中频选取。 二 设计要求
1 要求熟悉并联谐振回路的工作原理，分析其电路参数。 2 要求设计一个工作频率为450KHZ 的中频积分清洗滤波器，给出设计的电路参数，分析其工作过程，实用电路仿真软件进行仿真。 3设计小组中要有明确的分工，每个人必须有明确的任务。 4书写及设计方案均用A4纸打印以便统一装订成册。 三 设计内容 1设计原理
LC 振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。常见的LC 正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。它们的选频网络采用LC 并联谐振回路。选频电路是利用电路相频特性与相幅特性的原理工作的, 当输入信号的某个频率与选频网络的固有频率相同时, 它的输出信号的相位与输入信号相位相同, 而且幅值最大. 而选频网络对其它的频率的信号的阻抗都比固有的频率大, 所以衰减的都比较利害, 最后只有输出幅值最大的那个信号能顺利的通过选频电路. 所谓选频，实际上是允许特定信号不是真通过，而其他信号不能通过。利用频域分析法进行分析，假如输入信号为Ui （w ），输出信号为U(w),而选频网络传输特征信号为Ho(w),则有Uo(w)=H(w)Ui（w ）。 （1）电路选择
选择的电路如图1所示，因为本课程要求设计的是高Q 值的并联谐振回路作为中频选取。所以此电路图更符合设计要求，也便于进行电路分析。
图1 LC并联谐振回路
（2）电路分析
LC 并联回路如图1所示，其 中R 表示回路的
等效损耗电阻。由图可知，LC 并联谐振回路的等效阻抗为
（1）
考虑到通常有
，所以
（2）
（3） LC 并联谐振回路的特点
由式（2）可知，LC 并联谐振回路具有以下特点：
1）回路的谐振频率为
或
（3）
2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，并达到最大值，即
（4）
式中，
几百范围内
由式（2）可画出回路的阻抗频率响应和相频响应如图2所示。由图及式（4）可见，R 值越小，Q 值越大，谐振时的阻抗值就越大，相角频率变化的程度越急剧，选频效果越好。
3）谐振时输入电流与回路电流之间的关系
由图1和式（4）有
，称为回路品质因数，其值一般在几十至
图
2
阻抗频率响应 (a)
(b) 相频响应
通常
，所以
。可见谐振时，LC 并联电路的回路电
流 或
比输入电流
大得多，即
的影响可忽略。这个结论对于分析LC 正弦波振荡电路的相位关系十分有用。 （4）电路参数的设计及计算
h(t)
t
冲激响应
t
根据谐振电路条件 z(jw)的虚部为零，上式化简可得w=
c
=W 0Ｑ＝H(jw)=L -C C L
2
2
（谐振频率）
U
S
11
=450KHz ⨯=4500
1LG 1H ⨯
100Ω
电路参数：L=1000mH R= 100Ω C=5uF （5）滤波器工作原理及过程分析： 1）匹配滤波器接收机
如果信道噪声是白噪声，且功率谱密度G n (f ) =n 0/2，由式（6-20），取任意数
k=n 0/2, 则滤波器最佳传输函数为H(f)=p*(f)exp(-j2πfT) (6-23) 滤波器冲激响应则是 h(t)=⎰
∞-∞
[p *(f ) exp(-j 2πfT ) ]exp(j 2πft ) df (6-24)
式中p*(f) 的傅里叶反变换为p(-t) ,exp(-j2πfT) 表示延迟ＴS 于是得到h(t)为h(t)=p(T-t) 又因为p(t)=s 2(t )-s 1(t ) , 所以 h(t)=s 2(T -t )-s 1(T -t ) (6-25)
式6-25表明，滤波器冲击响应式与s 2(t )和s 1(t )匹配，因而称这种滤波器为匹配滤波器。下面以图6-5所示波形作为例子，来说明式（6-25）的物理含义。图6-5（a ）和图6-5（b ）表示持续时间为T K 的s 2(t )和s 1(t ), 图6-5(c)是波形p(t)=s 2(t )-s 1(t ) ，图6-5（d ）表示p(t)对于t=0的镜像p(-t),图6-5（e ）表示滤波器的脉冲响应 h(t)=p(Ｔ-t). 它是p(-t)沿正t 方向平移T 的结果。这里要注意，滤波器是“因果的”（即当t
h(t)=0)且脉冲响应持续时间为Ｔ。后者保证了第K 比特间隔终止时刻的输出信号分量，仅仅由等K 比特间隔内的输入信号产生，因此没有信号间干扰，这与前
(a)
t
P(t)=s 2(t )-s 1(t )
t
一般来说，要实际得到这种匹配滤波器是非常困难的。式（6-23）的传递函数只能做比较精确的近似。下面是匹配滤波器的一种替代形式，可以用很简单的电路实现。
2）积分清洗滤波器（相关接收机）的工作原理及过程
这种相关接收机是最佳检测接收机的另一种形式，其实现方法与匹配滤波器不同。接收机在t=T时刻的输出是
=⎰V （T ）
T
-∞
V (ξ) h (T -ξ) d ξ
这里V （ξ）是含有噪声的接收机输入信号。式中以
h (ξ)=s 2(T -ξ)-s 1(T -ξ)代入，并注意到，ξ∉（0，T ）,h(ξ)=0 则上式可记为
V (T )=⎰V (ξ)[S (ξ)-S (ξ)]d ξ
T
2
!
=⎰V (ξ) S 2(ξ)d ξ-⎰V (ξ) S 1(ξ) d ξ （６－２６）
T T
图６－７ 积分清洗滤波器工作原理图
四 电路仿真：
1. 幅频特性曲线
2. 相频特性曲线
4．脉冲
题目二
二极管包络检波的设计
一 设计提示
实验电路如图所示。输入的调制信号的调制度设置为0.5，载波的频率设置为10KHz ，调制信号的频率设置为800Hz 。
二 设计要求
1 构建二极管包络检波电路。
2 观察检波输出波形，理解二极管检波的原理。
3 学会改变载波频率，调制信号频率和电容的大小，观察参数对输出波形的
影响。
4 学会正确的选择电路的元件参数。 三 实验原理
1 二极管检波的原理：调幅波信号是二极管检波电路的输入， 由于二
极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V 的部分可以通过二极管。同时由于二极管的输出 端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频 信号对地短路，使得输出信号基本上就是信号包络线。电容和电 阻构成的这种电路功能叫做滤波。 电路由二极管D 和 RL C 低通滤波器相串接构成。输入U S 时, 通过D 的电流 i 在 RL C 电路产生平均电压U AV , 该电压又反作用于D 上（称平均电压负反馈效应），影响通过二极管的电流。 若 U s =V cm (1+M a cos Ωt )cos ωC t
则 U AV =ηd V cm +ηd M a V cm cos Ωt =V AV +U av 其中 U av ∝U Ω
2电容两端存在锯齿脉冲电压 U0 称未滤净的残余高频电压，U AV 输出平均电压反映了报络变化规律。 二极管的导通角φ
很小（
）, 所以动态平衡
时它工作在信号峰值附近。 检波性能与 RL C 时间常数相关，R L C 愈大U 0愈小，U AV 愈大检波性能愈好。 检波指标
检波效率 ηd =U AV /V m （t ）=cosφ≈1 输入电阻 从能量观点来看：
Pi =V m 2/2R i P L =V AV 2/R L P i ≈P L , V m ≈V AV ∴R i =R L /2
四 设计完成内容
1 按上图所示连接电路图。
2 打开仿真开关，用示波器观察电路的输入，输出波形。图如下。
产生非线性失真 惰性失真
当输入为调幅波时，过分增大 R L 和 C 值，致使二极管截止期间 C 通过 RL 的放电速度过慢，在某 t 1 时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。
3 分析实验结果
适当的改变载波频率，观察对输出波形的影响。
适当改变信号频率，观察对输出波形的影响。
适当的改变电容的大小，观察输出波形的变化。
五 正确的选择电路的元件参数。
为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内, 使 C 通过R L 的放电速度大于或等于包络的下降速度。
单音调制时不产生惰性失真的条件，为兼顾检波性能，工
程上取
M a 和 Ω 越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的 R L C 值也须越小。在多音调制时，作为工程估算，M a 和 Ω 均应取最大值(
即
)
六 学习心得
通过这次课程设计的实习，使我学到了很多的东西。不但使我学习并联谐振的电路的几种不同形式，电路特点，幅频特性，相频特性，单位阶跃响应，脉冲响应的曲线的特点，而且让我了解到了要把这些理论用到实际中去，我仍然有很大的困难和问题。通过查资料和学习，对《信号与系统》，《通信原理》也有了初步的认识，对这学期所学的《电路基础分析》也有一定的复习和巩固, 对滤波器的相关知识都有了相关认识。通过学习《Multisim10.0的电路仿真》，了解到该软件的功能的强大，他能仿真出很多电路图的特性，而且对我们以后专业有着不可忽视的地位。
最后，感谢学校的这次实习安排，感谢老师辛苦的教导。
综合课程设计报告
实验名称：电子设计
学院：通信与信息工程学院
题目一
基于并联谐振回路的中频带通滤波器的设计
一 设计目的
1 并联谐振回路的应用很广泛，本设计考虑利用它设计中频积分清洗滤波器。 2 要设计一个高Q 值的并联谐振回路作为中频选取。 二 设计要求
1 要求熟悉并联谐振回路的工作原理，分析其电路参数。 2 要求设计一个工作频率为450KHZ 的中频积分清洗滤波器，给出设计的电路参数，分析其工作过程，实用电路仿真软件进行仿真。 3设计小组中要有明确的分工，每个人必须有明确的任务。 4书写及设计方案均用A4纸打印以便统一装订成册。 三 设计内容 1设计原理
LC 振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。常见的LC 正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。它们的选频网络采用LC 并联谐振回路。选频电路是利用电路相频特性与相幅特性的原理工作的, 当输入信号的某个频率与选频网络的固有频率相同时, 它的输出信号的相位与输入信号相位相同, 而且幅值最大. 而选频网络对其它的频率的信号的阻抗都比固有的频率大, 所以衰减的都比较利害, 最后只有输出幅值最大的那个信号能顺利的通过选频电路. 所谓选频，实际上是允许特定信号不是真通过，而其他信号不能通过。利用频域分析法进行分析，假如输入信号为Ui （w ），输出信号为U(w),而选频网络传输特征信号为Ho(w),则有Uo(w)=H(w)Ui（w ）。 （1）电路选择
选择的电路如图1所示，因为本课程要求设计的是高Q 值的并联谐振回路作为中频选取。所以此电路图更符合设计要求，也便于进行电路分析。
图1 LC并联谐振回路
（2）电路分析
LC 并联回路如图1所示，其 中R 表示回路的
等效损耗电阻。由图可知，LC 并联谐振回路的等效阻抗为
（1）
考虑到通常有
，所以
（2）
（3） LC 并联谐振回路的特点
由式（2）可知，LC 并联谐振回路具有以下特点：
1）回路的谐振频率为
或
（3）
2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，并达到最大值，即
（4）
式中，
几百范围内
由式（2）可画出回路的阻抗频率响应和相频响应如图2所示。由图及式（4）可见，R 值越小，Q 值越大，谐振时的阻抗值就越大，相角频率变化的程度越急剧，选频效果越好。
3）谐振时输入电流与回路电流之间的关系
由图1和式（4）有
，称为回路品质因数，其值一般在几十至
图
2
阻抗频率响应 (a)
(b) 相频响应
通常
，所以
。可见谐振时，LC 并联电路的回路电
流 或
比输入电流
大得多，即
的影响可忽略。这个结论对于分析LC 正弦波振荡电路的相位关系十分有用。 （4）电路参数的设计及计算
h(t)
t
冲激响应
t
根据谐振电路条件 z(jw)的虚部为零，上式化简可得w=
c
=W 0Ｑ＝H(jw)=L -C C L
2
2
（谐振频率）
U
S
11
=450KHz ⨯=4500
1LG 1H ⨯
100Ω
电路参数：L=1000mH R= 100Ω C=5uF （5）滤波器工作原理及过程分析： 1）匹配滤波器接收机
如果信道噪声是白噪声，且功率谱密度G n (f ) =n 0/2，由式（6-20），取任意数
k=n 0/2, 则滤波器最佳传输函数为H(f)=p*(f)exp(-j2πfT) (6-23) 滤波器冲激响应则是 h(t)=⎰
∞-∞
[p *(f ) exp(-j 2πfT ) ]exp(j 2πft ) df (6-24)
式中p*(f) 的傅里叶反变换为p(-t) ,exp(-j2πfT) 表示延迟ＴS 于是得到h(t)为h(t)=p(T-t) 又因为p(t)=s 2(t )-s 1(t ) , 所以 h(t)=s 2(T -t )-s 1(T -t ) (6-25)
式6-25表明，滤波器冲击响应式与s 2(t )和s 1(t )匹配，因而称这种滤波器为匹配滤波器。下面以图6-5所示波形作为例子，来说明式（6-25）的物理含义。图6-5（a ）和图6-5（b ）表示持续时间为T K 的s 2(t )和s 1(t ), 图6-5(c)是波形p(t)=s 2(t )-s 1(t ) ，图6-5（d ）表示p(t)对于t=0的镜像p(-t),图6-5（e ）表示滤波器的脉冲响应 h(t)=p(Ｔ-t). 它是p(-t)沿正t 方向平移T 的结果。这里要注意，滤波器是“因果的”（即当t
h(t)=0)且脉冲响应持续时间为Ｔ。后者保证了第K 比特间隔终止时刻的输出信号分量，仅仅由等K 比特间隔内的输入信号产生，因此没有信号间干扰，这与前
(a)
t
P(t)=s 2(t )-s 1(t )
t
一般来说，要实际得到这种匹配滤波器是非常困难的。式（6-23）的传递函数只能做比较精确的近似。下面是匹配滤波器的一种替代形式，可以用很简单的电路实现。
2）积分清洗滤波器（相关接收机）的工作原理及过程
这种相关接收机是最佳检测接收机的另一种形式，其实现方法与匹配滤波器不同。接收机在t=T时刻的输出是
=⎰V （T ）
T
-∞
V (ξ) h (T -ξ) d ξ
这里V （ξ）是含有噪声的接收机输入信号。式中以
h (ξ)=s 2(T -ξ)-s 1(T -ξ)代入，并注意到，ξ∉（0，T ）,h(ξ)=0 则上式可记为
V (T )=⎰V (ξ)[S (ξ)-S (ξ)]d ξ
T
2
!
=⎰V (ξ) S 2(ξ)d ξ-⎰V (ξ) S 1(ξ) d ξ （６－２６）
T T
图６－７ 积分清洗滤波器工作原理图
四 电路仿真：
1. 幅频特性曲线
2. 相频特性曲线
4．脉冲
题目二
二极管包络检波的设计
一 设计提示
实验电路如图所示。输入的调制信号的调制度设置为0.5，载波的频率设置为10KHz ，调制信号的频率设置为800Hz 。
二 设计要求
1 构建二极管包络检波电路。
2 观察检波输出波形，理解二极管检波的原理。
3 学会改变载波频率，调制信号频率和电容的大小，观察参数对输出波形的
影响。
4 学会正确的选择电路的元件参数。 三 实验原理
1 二极管检波的原理：调幅波信号是二极管检波电路的输入， 由于二
极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V 的部分可以通过二极管。同时由于二极管的输出 端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频 信号对地短路，使得输出信号基本上就是信号包络线。电容和电 阻构成的这种电路功能叫做滤波。 电路由二极管D 和 RL C 低通滤波器相串接构成。输入U S 时, 通过D 的电流 i 在 RL C 电路产生平均电压U AV , 该电压又反作用于D 上（称平均电压负反馈效应），影响通过二极管的电流。 若 U s =V cm (1+M a cos Ωt )cos ωC t
则 U AV =ηd V cm +ηd M a V cm cos Ωt =V AV +U av 其中 U av ∝U Ω
2电容两端存在锯齿脉冲电压 U0 称未滤净的残余高频电压，U AV 输出平均电压反映了报络变化规律。 二极管的导通角φ
很小（
）, 所以动态平衡
时它工作在信号峰值附近。 检波性能与 RL C 时间常数相关，R L C 愈大U 0愈小，U AV 愈大检波性能愈好。 检波指标
检波效率 ηd =U AV /V m （t ）=cosφ≈1 输入电阻 从能量观点来看：
Pi =V m 2/2R i P L =V AV 2/R L P i ≈P L , V m ≈V AV ∴R i =R L /2
四 设计完成内容
1 按上图所示连接电路图。
2 打开仿真开关，用示波器观察电路的输入，输出波形。图如下。
产生非线性失真 惰性失真
当输入为调幅波时，过分增大 R L 和 C 值，致使二极管截止期间 C 通过 RL 的放电速度过慢，在某 t 1 时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。
3 分析实验结果
适当的改变载波频率，观察对输出波形的影响。
适当改变信号频率，观察对输出波形的影响。
适当的改变电容的大小，观察输出波形的变化。
五 正确的选择电路的元件参数。
为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内, 使 C 通过R L 的放电速度大于或等于包络的下降速度。
单音调制时不产生惰性失真的条件，为兼顾检波性能，工
程上取
M a 和 Ω 越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的 R L C 值也须越小。在多音调制时，作为工程估算，M a 和 Ω 均应取最大值(
即
)
六 学习心得
通过这次课程设计的实习，使我学到了很多的东西。不但使我学习并联谐振的电路的几种不同形式，电路特点，幅频特性，相频特性，单位阶跃响应，脉冲响应的曲线的特点，而且让我了解到了要把这些理论用到实际中去，我仍然有很大的困难和问题。通过查资料和学习，对《信号与系统》，《通信原理》也有了初步的认识，对这学期所学的《电路基础分析》也有一定的复习和巩固, 对滤波器的相关知识都有了相关认识。通过学习《Multisim10.0的电路仿真》，了解到该软件的功能的强大，他能仿真出很多电路图的特性，而且对我们以后专业有着不可忽视的地位。
最后，感谢学校的这次实习安排，感谢老师辛苦的教导。