小功率调幅发射机地设计

1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书（论设计（论文）题目:小功率调幅发射机的设计专业:通信技术班级:通技06-2学号:0620076姓名:何明指导教师：曾宝国.谭望春二OO八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名何明学号0620076班级通技06-2专业通信技术设计（或论文）题目小功率调幅发射机的设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注曾宝国助教四川信息职业技术学院电子系教师谭望春高级工程师四川九州电子科技股份有限公司设计（论文）内容：1 .设计一款小功率点频调幅发射机。2 .主要技术指标：（1）工作频率7MHz；（2）发射功率不低于500mW：（3）调制度

2、100$：（4）频率准确度X10、学生需完成系统方案制定与工作原理分析、硬件设计、电路仿真或实物制作、设计报告撰写等工作。设计可按如下步骤进行：1.收集有关资料并消化吸收：2.制定设计方案；3.完成硬件设计，仿真测试成功后可完成实物制作：4.撰写设计报告（不少于4000字）。进度安排：1.收集有关资料并消化吸收第67周：2.制定设计方案第7周：3.硬件设计第78周：4.系统仿真测试与硬件制作第912周：5.撰写设计报告第1314周：6.准备毕业答辩第15周。主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：1李银华.电子线路设计指导：北京航空航天大学出版,20052谢自美.电子线路设计

3、.实验测试：华中科技大学出版社,20033张肃文.高频电子线路高：等教育出版社,20044郑应光.模拟电子技术.江苏：东南大学出版社，2005审批意见教研室负责人：年月日箔注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份.摘要1第1章系统方案设计2调幅方案选择2各级增益分派3第2章单元电路设计4高频振荡器电路设计42.1.1 电路结构及工作原理42.1.2 参数计算及元件选择42.1.3 电路仿真测试与验证6隔离放大器电路设计62.2.1 电路结构与工作原理62.2.2 参数计算及元件选择72.2.3 电路仿真测试与验证7受调放大级电路设计82.3.1 电路结构及工作原理82.3

4、.2 参数计算及元件选择92.3.3 电路仿真测试与验证9话筒和音频放大电路设计102.4.1 电路结构及工作原理102.4.2 参数计算及元件选择112.4.3 电路仿真测试与验证11第3章系统测试12晶体振荡器的测试12调制器的测试12整机测试及其常见的故障分析12谢文录考致参附1517总电路原理图18调幅发射机的主要任务是完成有效的低频信号对高频载波的调制，将其变成在某一中心频率上具有必然带宽、适合通过天线发射的电磁波。本设计的发射机包括高频部份、低频部份、电源部份三个模块。低频信号采用音频放大器对调制信号进行放大,以便对高频末级功率放大器进行调制；高频部份包括主振荡器、缓冲放大、末级功

5、放三部份，主振器采用频率稳固度高的石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以减弱后级对主振器的影响，通过音频放大后的信号在高频部份的末级功放实现对载波信号的调幅。关键词调幅；石英晶体振荡器；发射机第1章系统方案设计调幅方案选择要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必需和电信号的波长为同一数量级。为了有效地进行传输，必需将携带信息的低频电信号调制到几十kHz儿白MHz以上的高频振荡信号上，再经天线发送出去。低频小功率调幅发射机是将待传送的音频信号通过必然的方式调制到高频载波信号上，放大到额定的功率，然后利用天线以电磁波的方式发射出去，覆盖必然的范围。由于设计任务所要求的调幅发射机输出功率小，因此

6、可选用最大体的发射机结构，系统框图如图1-1所示，山主振、放大和被调级组成。山石英晶体组成的振荡电路产生载频，通过隔离放大网络加载到受调放大电路上，同时将调制信号也加载到受调放大电路中，利用三极管集电极调幅进行调制，然后进行功率放大并通过天线辐射出去。由于晶体稳固性好、。值很高，故频率稳固度也很高。因此，主振级采用晶体振荡器，以知足所需的频率稳固度。因电路工作在较低的7Ma频率，一般的晶体振荡器都能实现，而不必进行倍频。由于发射功率小，一级末级功放就可以达到要求。本设计的末级功放采用串联馈电方式，电源靠近的一端杂散电容小，可减小对谐振回路的影响，使电路稳固工作。为了有较高的效率，可采用基极电流

7、的直流分量在基极偏置电阻上产生所需要的负偏压，使其工作在丙类状态。输出回路采用变压器耦合式谐振回路，利用电感抽头实现阻抗匹配，调整末级功放管的工作状态，从而达到有效的集电极调幅，有最佳的功率输出。各级增益分派发射机的输出需要有必然的功率才能将信号发射出去，可是每一级的功率乂不能太大，不然会引发电路工作不稳固，再加上功率增益乂不可能集中在末级功放，不然电路性能不稳固，很容易自激。因此，应按照发射机各组成部份的作用，合理地分派各级的功率增益指标。本设计各级电路的输出功率及增益分派如图1-1所示。第2章单元电路设计高频振荡器电路设计2.1.1 电路结构及工作原理高频振荡器是无线电发射的心脏部份，用于

8、产生频率稳固的载波，它的频率叫做载频。本设计选用频率稳固度高的石英晶体振荡器，工作频率为7M/，具体电路如图2-1所示。频率输出需要通过a微调。a、q为回路电容，改变能够改变耦合程度，%、Q为偏置电阻，丛为集电极负载电阻，R为发射极电阻，为旁路电容，乙为高频扼流圈，品、。7为电容退耦电容。图2-1高频振荡器电路原理图2.1.2 参数计算及元件选择已知条件：Vtr=12V,/0=7M/7z,乂按照本设计要求，按公试+4+2/W)C2-VZc（试中L/+L2+2M为考虑互感的谐振回路总电感。）选择3DG6A型晶体管作为振藩管fT=100M%；4=25270,取/=50；Kp=7dB；hie=1KQ

9、；ICM=20/M；。油4尸；/小丘=2加法。按照3。66/1的静态特性曲线选取工作点为PIf=2niA，U仆、=0.6Vr.r=0.6x12=7.2V；匕LULL取=0.8Vcc=9.6V；%=0.2Vcc=2.4V。则有R(.=1公,一"c=1.2KQ,七="=1.2KQlE2x10-3Ie2x10-3取=5R?=5xL2x10=6KdR.=3Tz=i22Ax6xl03=24KQ"2£Bl8224按照图2-1可肯定GC2乘积的极限值。在计算时，可由下试计算。的值26/726x50内小rP=厂=-=650dGg=r£%卬2(口+(：尸产h50

10、,=r=345000(pF)(2x6xl06)2x650x50xl+(1)2产按照负载电容的概念，对于图2-1所示的电路能够得出g=p、一试中，+cCJ2J.5Ci.2为Ci-jCi相串联的电容值，由上试可得G,=:'-q5-q若取。4，=35一般应略大于负载电容值，则C,_S$_=工上=210pFC45-CL35-30由反馈系数产=6和G2=t£-两试联立求解，并取尸=，则c?g+G2G=G)(1+F)=210x(0.5+1)=315/?F,C2=G>(1+)=210x(2+1)=630/7FF按照电容量的标称值，取G=300/,。2=620p£C,xC2=

11、300x620=186000(/?F)2<345000(尸尸可见该值远小于肯定CiCi乘积的极限值，故该电路知足起振条件。2.1.3 电路仿真测试与验证为了给调制与解调器提供与输入信号载波同频的信号常采用高频振荡器电路，该本机振荡电路的输出是发射机的载波信号源，要求它的振荡频率应十分稳固。一般的石英晶体振荡电路，其日频率稳固度约为IOIO，晶体振荡电路的。值可能达到数万，其日频率稳固度能够达到/O,因此，本机振荡电路采用晶体振荡器，经电路的仿真测试以后，高频振荡器产生了频率为的载波信号，波形如图2-2所示，从而达到了利用高频振荡器的要求了。隔离放大器电路设计2.1.4 2.1电路结构与工

12、作原理隔离的作用是为了避免发射的部份高频信号对载波信号产生干扰；放大的作用是为下一级提供足够的功率，该电路采用自给负偏压丙类谐振功率放大器，通过&可改变电位器改变负偏压大小。回路谐振在工作频率，能够改变变压器8/耦合输出。Z2、Z3为高频扼流圈，为旁路电容，C、。2为回路电容，。6、为耦合电容,C4、C/5为电源退耦电容,具体电路如图2-3所示。2.2.2 参数计算及元件选择一般选取晶体管的原则是匕叫C口尸切、/切必需知足要求。末级功率放大器管：工作频率为7MHz，最大输出功率为，当ma=1时,匕=4xVcc=4x12=48V,可选用3DA1B,其参数为：>0,P（m=,IgO.

13、75A,f=70MHz>lOfo=70MHz.,AP=13dB.集电极瞬时电压为匕=Vc,ltCOSWCt-FVCC,其最大值为Vcmax=VcmVc=Vcc（ina+1A当?a=/时，Vcmax=24Va集电极输出的功率为，末级鼓励功率/25?W,若取/=/仇山倍），则末级鼓励功率为/0=，可选用3OG/28,其参数为Icm=300mA,回00MHz,匕即也三45匕心产,振荡管的选择，要求放大倍数位50,/沦1%仍选用3DG12B.已知条件：Vec=12V,fo=7MHz,末级鼓励功率P尸，系数P尸，尸2二，管子选3DG/28,其A产/0,Cbc=15pFo同理，取C/2=，则心=6”

14、,用。表测得其圈数=/2匝，尸P/X=2匝，2=P2X=5匝.Co=2xCbc=3O",折合到回路上从而算出回路所需电容为。若是取Cl2=68pF,C产,R5=1K,Cu=0.047F,C15=1OOF,Z3=Z2=100H,C/o=0.033Fo2.2.3 电路仿真测试与验证将高频振荡级与受调放大级相隔离，以减少受调放大级对石英晶体振荡级的影响；以减少受调放大级对高频振荡级电路的影响，因为受调放大级的输出信号较大，工作状态的转变（如谐振阻抗转变）会影响高频振荡器的频率稳固度，或波形失真或输出电压减小。为减小级间彼此影响，通常在中间插入隔离放大级。因此，隔离放大器电路常采用自给负偏压

15、的方式来实现，经电路的仿真测试以后，输出波形如图2-4所示，频率没有发生改变，只是波形的幅度发生了改变，为受调放大级提供适合的与输入信号载波同频的信号，由隔离放大器的输出波形可知，从而达到了利用隔离放大电路的要求了。隔离放大级的输出波形如图2-4所示。图2-4隔离放大器输出波形受调放大级电路设计2.2.4 3.1电路结构及工作原理在谐振功率放大器中，当。“仄”团及此统持不变时，只要使放大器工作于过压状态，通过改变集电极电源电压匕C即可使/<,加发生转变，这就是所谓集电极调制特性，应用谐振功率放大器的集电极调制特性，才能够组成集电极调幅电路。该末级采用串联馈电的方式。为了有较高的效率，本级

16、利用基极电流的直流分量在基极偏置电阻上产生所需要的负偏压，使其工作在丙类状态。输出回路采用变压器耦合式谐振回路，利用电感抽头实现阻抗匹配，调整末级功放的工作状态，从而达到有效的集电极调幅，有最佳的功率输出。为增强耦合度，可在变压器第一次级之间接一个小耦合电容02,C20和Q/为回路电容，具体电路如图2-5所示。2.3.2 参数计算及元件选择已知条件：Vrr=/2V,f0=7MHz,Ql=5,P产,&=5/,hfe=10,Qo=15Of系数P口P2二,三级管型号3D4/瓦通过计算，可得：Icim=0.104A,Icm=0.238A,ko=0.06APD=IcoXVcc=Pc=PD-Po=

17、c=Po/PD=%Ap=10loglO（Po/PD）=13dB（20倍）所以，鼓励功率Pi=Po/20=Ibin=Ic,/hfe=0.0238AIhlm=0.01AVbm=2xPi/Ii）m=Vbb=Vbz-V/,»,xcoswtVIbo=6mAR5=Vhh/Iho=310Cl,标称值可取以=390。可变电压。取耦合电容C22=8pR旁路电容。衿。9=0.033凡高频扼流圈Z4=Z5=/00，从而取得各项功率的计算。2.3.3 电路仿真测试与验证对前级送来的信号进行功率放大，使负教上取得知足要求的发射功率，为了给末级功放提供足够的功率，若是发射功率不大就很难把同频的载波信号发射出去，

18、将前级送来的信号进行受调放大，使负载（天线）上取得知足要求的发射功率。若是要求整机效率较高，则应采用丙类功率放大器：若整机效率要求不高，若整机的工作效率小于50%,波形失真要小时，则能够采用中类功率放大器。可是本设计要求工作效率不小于50%,故选用丙类功率放大器较好。因此，受调放大级电路采用了串联馈电的方式，经电路的测试仿真以后，输出波形如图2-6所示，即能够为天线提供适合的功率放大信号，由受调放大器的输出波形可知，从而达到了利用受调放大电路的要求了。图2-6受调放大级的输出波形话筒和音频放大电路设计2.4.1 电路结构及工作原理音频放大器采用芯片LA4101,芯片LA4101主要的功能是给音

19、响放大器的负载Rl（扬声器）提供必然的输出功率。当负载一按时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能的小，效率尽可能高。芯片LA4101常见的电路形式有OTL电路和OCL电路，此电路采用的是OCL电路，其中引脚1为输出端，直流电平应为Vcc/2,3引脚为接地端（或接负电源），4、5力嬲为了消除振荡，应接相位补偿电容，6引脚为负反馈端，一般接RC串联网络到地，以组成电压串联负反馈，9引脚为输入端，引脚/0、/2为抑制纹波电压，应接入大的电解电容到地，引脚/3为自举端，应接大的电容到端起自举作用，引脚/4为电源端，接电源Vcc。此话筒和音频放大电路的电源由/4脚接入，3脚接地，/0脚与

20、地之间接退耦电容C2。，/2脚与地之间接有源滤波退耦电容C2/。信号由9脚输入，经放大后山/脚经数出电容Q6送到受调放大级。6脚到地之间接入&g和&组成的负反馈电路，决定放大倍数的大小。Rf越小，电路增益越高；反之，增益越小。/3、/4之间接入自举电容04、C21和。23,以避免产生寄生振荡，具体如图2-7所示。2.4.2 参数计算及元件选择采用如图2-7所示电路，其它器件如图所示，由R八Q,组成的交流负反馈支路,控制功放级的电压增益4午，即AvF=+R/Rf%R/Rf.功放的电压增益JPoxRfAv=VoAi=一-=10V,若取勺=100。，则C24=22尺»r若是

21、功放级前级是音量控制电位器，则R尸00以保证功放级的输入阻抗远大于前级的输出阻抗.若取静态电流=/滔，因静态时匕产0,所以匕）&=&则Rf=100Q.2.4.3 电路仿真测试与验证把花筒信号电压放大到调制器所需的调制电压，如此才能把话音信号调制到载波上，产生已调波。因此，话筒和音频放大电路经电路的测试仿真以后，得知把已调高频信号由传输线送至天线，变成电磁波，辐射到空中去，实现无线电波的发射，从而达到了利用话筒和音频放大电路的要求了。第3章系统测试晶体振荡器的测试调整晶体振荡器时，应先短开晶振，使振荡器不振荡，再用完用表测三极管的各级电压。/曳(R2+R3)-Icq=2ihA,若

22、不知足则能够调整Ri的值。将三极管的静态工作点调试正确后，再接上晶体振荡器，测量晶体振荡器的振荡频率和输出电压的幅度。测量时要正确选择测试点，使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输入阻抗。在输出端还应接负载电阻/?力&应与下一级电路的等效输入阻抗相等。若仪器的输入阻抗较高则可选择测试点A来测量；若仪器的输入阻抗较低，则应选择测试点8来测量，这时耦合电容C/7的取值约为82凡调制器的测试测量调制器电路静态工作点时，应使本振信号幺=0,调制信号=0。调整&的值，然后测量各点静态工作电压，其值应与设计值大致相同。加本振电压力=/oow,使调治电压由=ov,调节&使输出信号为最小

23、值，再使/=/00八/,这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，再调节凡使输出波形为?/00%的调幅波。整机测试及其常见的故障分析高频振荡级与隔离放大级联调时会出现隔离放大级输出电压明显减小或波形失真的情形。产生的主要原因是高频振荡级的输入阻抗不够大，使品振级负载加重。这可通过增大高频振荡级的发射级以来提高隔离放大级输入电阻；也能够通过减小来改变，即减小高频振荡级与隔离放大级的耦合来实现。本机高频振荡级、隔离放大级、音频放大级和受调放大级联调时，往往会出现过调幅。产生的原因可能是经发射极跟从器输出的本振电压P偏小或是话音放大级输出的调治电压V过大。可调节&使W=/00W/50

24、/匕并测量调制器输出波形。调整话音放大级的增益，以知足调幅度须=/00%的技术指标要求。隔离放大级与受调放大级联调时、往往会出现低频调制、高频自激、输出功率小、波形失真大等现象。产生的原因可能是级间通过电源产生串扰或是甲类功放与丙类功放的阻抗不匹配，级间彼此影响。这可在每一级单元电路的电源上加低、高频去耦合电路，以消除来自电源的申扰；也能够从头调整谐振回路，使回路谐振。调整时能够通过拨动磁环上线圈间的间距来调整电感量，间距越密电感量越大。由于甲类功放的负载就是丙类功放的输入阻抗，因此，调试时彼此之间会有影响，调试时应前、后级反复调，直至两级间为最佳匹配、输出功率最大、失真最小。在与功放级联时，

25、还会出现寄生振荡，其产生的原因有很多，消除高频寄生振荡的有效方式是尽可能减少引线的长度、合理布局元器件或基极回路接入防抗。大学毕业设计是咱们所必需面对的，毕业设计心得体会也是必需上缴的一种论文！因此我在这里总结一下这次的毕业设计！同时希望能取得毕业设计心得体会的毕业生朋友一点帮忙！以便完成我的毕业设计，顺利地写出我的心得体会！随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。通过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前感觉毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，可是通过这次做毕业设计发觉自己的观点有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种查验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是感觉自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的进程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，尽力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使咱们的同窗关系更进一步了，同窗之间彼此帮忙，有什么不懂的大家在一路商量，听听不同的观点对咱们更好的理解知识，所以在这里超级感激帮忙我的同窗。我的心得也就这么多了，总之，无论学会的仍是学不会的的确感觉困难比较多，真是万事开头难，不明白如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。另外，还得出一个结论：知识必需通