2017年全国大学生电子设计竞赛F题解析：调幅信号处理

"该文档是关于2017年全国大学生电子设计竞赛F题的分析，主要涉及调幅信号处理实验电路的设计与实现。" 在2017年的全国大学生电子设计竞赛中，F题专注于调幅信号处理实验电路的构建。这个题目旨在锻炼学生的高频电子线路设计能力，尤其是调幅信号的接收、处理和解调技术。参赛者需要设计的电路包括低噪声放大器、混频器、本地振荡器、中频滤波放大器、AM检波器和基带滤波放大器。 一、命题目的： 该题目旨在培养学生的通信电路设计能力，提高电路的工作频率，从2015年的200MHz提升至2017年的300MHz以上，确保即使是初级通信电子线路学习者也能参与。目标是设计一个能够处理调幅信号的实验电路，输入信号为调幅度50%的AM信号，载波频率在250MHz至300MHz之间，幅度有效值在10µV至1mV，调制频率则在300Hz至5kHz的范围内。 二、电路设计要求： 1. 基本要求： - 中频滤波器应采用晶体滤波器或陶瓷滤波器，中心频率为10.7MHz。 - 输入AM信号载波频率为275MHz，调制频率在指定范围内，Virms=1mV时，解调输出Vorms需保持在1V±0.1V，且无明显失真。 - 载波频率在250MHz至300MHz间变化，通过调整本振频率，应能持续解调AM信号。 2. 发挥部分： - 实现自动增益控制(AGC)电路，确保在Virms在10µV至1mV变化时，输出Vorms稳定。 - 在载波频率和调幅度50%的条件下，扩大输入信号的频率范围，同时保持输出Vorms稳定。 - 在保持输出Vorms稳定的同时，尝试降低输入AM信号的载波电平。 - 扩大输入AM信号的载波频率范围，同时保持输出Vorms的稳定性。 - 探索其他可能的优化和改进方案。 三、方案选择与论证： 参赛团队需要根据题目要求选择合适的电路元件和设计方案，例如选择适当的低噪声放大器以减少信号损失，设计混频器来转换载波频率，使用晶体或陶瓷滤波器实现中频滤波，以及设计有效的检波器和基带滤波放大器以提取调制信号。此外，还需要设计和实现AGC电路，以保证不同输入信号强度下的输出稳定性。 四、理论分析与计算： 参赛者需要对调幅信号处理涉及的理论进行深入分析，如调幅的原理、滤波器设计、放大器增益计算、混频器工作机理以及AGC电路的控制策略等。这些理论分析将指导实际电路的设计和参数计算。 五、电路与程序设计： 实际电路设计阶段，学生需要绘制电路图，选择合适的元器件，进行PCB布局，编写控制程序，以实现信号的接收、处理和解调功能。 六、测试结果： 最后，参赛者需要对设计的电路进行测试，验证其是否满足基本要求和发挥部分的各项指标，包括信号解调的准确性、输出稳定性、频率范围适应性以及输入信号电平的容忍度。 该竞赛题目涵盖了高频电子设计的多个核心知识点，包括调幅信号处理、滤波器设计、放大器设计、混频器工作原理、自动增益控制以及系统性能测试等，是全面检验学生理论知识与实践技能的重要平台。