简易振幅调制器的设计课程设计

1、高 频 电 子 线 路 课 程 设 计 简 易 振 幅 调 制 器 的 设 计目录1、选题意义22、总体方案33.各部分设计及原理分析43.1载波放大电路部分43.2 调幅电路部分64. 电路性能指标的测试84.1、高频功率放大部分测试84.2、调幅电路功能测试9双边带调幅波电路的测试95.实验结果分析116体会总结13参考文献14附录15附录II 仿真电路图161、选题意义调幅电路又称幅度调制电路，是指能使高频载波信号的幅度随调制信号（通常是音频）的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路型式，现介绍一种简易的振幅调制电路，该电路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，

2、输出抑制载波的双边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅波。本课题其理论意义十分广泛且重要，涉及方面广，而且对电路基础、模拟电子线路、通信电子线路中的一些基础知识要求较高，对以往学过的知识是一次全面的复习。同时也将理论知识应用到设与计与实践中。2、总体方案本次设计的原理框图如下（图1）：乘法器载波放大电路正弦振荡产生电路调制信号源 调幅波图1 原理框图载波由高频正弦振荡产生电路直接产生即可，然后经过载波放大电路进行放大，作为调幅波的载波，与调制信号源产生的调制信号经过乘法器后即可产生双边带的调幅波。工作原理如图2。图2若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波

3、和一个幅度适当的载波相加，便可得到标准调幅波，如图3。图33.各部分设计及原理分析3.1载波放大电路部分。3.1.1 根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如下（图4）。第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大优点是效率比较高。第二级丙类放大第一级甲类放大输入输出图4工作原理第一级甲类放大器先将输入信号放大，然后通过一个LC选频网络选择有用的频率信号，抑制无用的谐波，通过一个耦合电容输出给下一。，其中，静态工作点是由滑变和电阻分压，通过滑变来调节，发射极与地之间接直流反馈电阻和交流反馈电阻，以保证静态工作点的稳定。第二级为丙类放大器，是

4、典型的基极为无直流偏置电压的丙类放大器。只有载波的正半周且幅度足够大时才能使功率管导通，其集电极负载为 LC选频谐振回路，谐振回路以选出有用的基波信号，因此可获得较大的功率输出。通过发射极所接滑变可调节丙类放大器的功率增益。原理图如下（图5）图53.1.2电路的主要器件选择与参数计算直流供电电压Vcc选择12V，由于输入信号的频率较高，考虑到稳定性和频率特性，以及上、下限截止频率，第一级放大器的三极管选择2SC2655，而第二级放大器的三极管选择2N2222A。调整第一级放大器静态工作点由滑变R1完成，因此基极偏压采用固定偏压形式，静态工作点ICQ=7mA。而LC选频网络应满足频率为6MHz，

5、由公式，并考虑到选频的效果和放大的倍数，电感L就选14mH,而电容C选择6pF。其增益由R3的调节来控制。C3为旁路电容，而C4为耦合电容，因此，选择C3=0.01uF，C4=1nF。其中增益由公式 得出：A=5。RL后级等效负载阻抗，因此，计算出的放大倍数为估算值。UO=5=2.5V。式中Ui为输出电压，而Uo则为输入电压。丙类放大器为第二级放大，目的是为了提供大功率，因此LC选频回路是必不可少的，其谐振频率同样为6MHz左右，这样才能选出有用的基波分量，抑制无用的谐波。但考虑到由于是第二级放大，无用的干扰比较大，所以采用部分接入法，来增加电路的Q值，提高选频回路的选择性，由于丙类只有载波的

6、正半周且幅度足够才能使功率管导通，因此应选大电容来使波形的恢复失真最小，如图6，采取电感部分接入法，计算得出L6=L7=0.5mH，C6=700pF。其中R5来控制放大器的增益，从而控制输出的功率。效率而本部分效率计算值与实际值误差较大，因此估算后主要用通过调节来实现效率大于70%。L8为高频扼流圈，C9、C10和C12为旁路电容，由于失真较大，因此需要较大的耦合电容C8=10uF。A=2.5，RL后级等效负载阻抗，而为前级的等效输入阻抗。Uo=2.5=6V,式中，Ui丙类放大器的输入电压，即前级放大的输出电压，而Uo为高频功率放大器放大后最后输出电压,经放大后的载波电压幅值。效率：设导通角为

7、=70，则集电极电压利用效率设为90%，则效率=79%。3.2 调幅电路部分。工作原理如下图（图5）图6经放大后的载波与调制信号经过乘法器MC1596后，可观察到双边带的调幅波。其表达式为：其中,可变电阻RP是用来抑制载波信号的,若要得到双边带调幅波,在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端的载波信号电压值为0V，然后再加上调制信号，此时输出的则是抑制载波的双边带调幅。而标准调幅波的工作原理：调节RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为0的基础上，调节RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本电路中，将输出端的载波信号幅度调成为6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输出

8、有载波的标准调幅波。其表达式为：式中的 称为调幅系数，亦称做调幅度。（2）电路的主要器件选择与参数计算设调幅度为0.5，载波的幅值为Uc=6V, ，将Sa估算成0.6时，U=5V。低频调制信号取幅值为5V，频率为3KHz。为了方便的观察波形，将其衰减系数设置为0.1V/V。标准调幅波波形如下图(图7) 。图74. 电路性能指标的测试4.1、高频功率放大部分测试4.1.1甲类放大器功能测试可在LC谐振回路串连一个可调电容，用以调谐，滤除无用谐波，调整R1来改变三级管的静态工作点，因此可改变电路的增益，而改变R3来稳定静态工作点，因而来控制输出波形的稳定，如图8所示，经放大后输出幅值约为2V，频率

9、为6MHz的正弦波。图84.1.2丙类放大器的功能测试同样在谐振回路上加一个可调电容，用以调谐，使波形失真最小。如图9。图9经过丙类放大后，幅值约为5V，频率仍为6MHz的正弦波，此信号即作为下一级调幅电路的载波信号。4.2、调幅电路功能测试4.2.1双边带调幅波电路的测试仿真电路如图10所示图10双边带调幅：将调幅波中的载频分量抑制掉，仅将上、下边带向外发送。又称为抑制载波的双边带调幅。其理想波形如图11所示：图11由调制信号的波形与其包络比较后得到以下结论：双边带调幅波的包络已经不能反映调制信号的变化规律。4.2.2普通调幅波电路测试仿真电路如图12图12标准调幅波也称普通调幅波或正常调幅

10、波，即高频信号的振幅按照低频信号的瞬时值变化。其理想波形如图13所示。图13由波形可以估算出其调幅度大约为50%。5.实验结果分析由以上数据可以看出，所设计的电路基本上满足技术指示。但本电路还有一处不足之处，即当丙类放大器提供大功率输出时（效率较高时），输出的波形不稳定，且失真较为严重，而放大电路部分的主要目的是为下一级的调幅电路提供放大后的高频载波即可，为了使整体电路功能更加完善，输出稳定，因此，有时需以牺牲效率为代价，使波形失真达到最小，输出较为稳定，这样才能使调制信号的有用信息能够更准确更高效的发送出去。对效率问题的详细分析：丙类功率放大器的基极偏置电压uBE是利用发射极电流的直流分量I

11、EO（ICO）在射极电阻RE2上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，则集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压uc1,电流ic1。其中为集电极输出的谐振电压即基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；Ro为集电极回路的谐振阻抗。为集电极输出功率。为电源Vcc供给的直流功率； ICO为集电极电流脉冲ic的直流分量。最后得到效率：在测试中发现，由于电路设计所致，效率79%时，波失真较为严重，因此考虑到电路整体输出，调整电路时发现，不得不将效率降低到70%左右，这也是本电路设计的一个不足之处，有待改进。6体会总结本设计运用了模拟电子

12、、系统与信号分析和高频电电子线路，以及电路原理等相关知识。通过本次课程设计我学习了课程设计的相关流程，可以为今后的毕业设计和写论文打基础。以前，总是感到自己所学的知识不知如何运用，如何综合运用自己所学的知识。设计中同时将所学到的电路分析方法运用到实践。总之，在本次课程设计综合运用了我在大学里所学的电学和信号的相关知识。让我体会到理论与实际的关系，增强了独立思考的能力。参考文献1 张肃文. 高频电子线路. 第四版. 北京：高等教育出版社，2004年。2 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，2001年。3 康光华.电子技术基础.模拟部分.高等教育出版社，2006年。4 康光华.电子技术基础.数字部分.高等教育出版社，2006年。5 邱关源.罗先觉.电路，高等教育出版社，2006年。6 何希才.新型电子电路应用实例. M北京:科学出版社,2005年。附录序号编号名称型号数量1Q1高频三极管2SC26551个2Q2高频三极管2N2222A1个3C1电容120pF1个4C2电容6pF1个5C4，C7，C9，C11，C13，C14电容1nF6个6C3，C5，C12电容10nF3个7C6电容70