小功率调幅发射机的设计-(理工大)

小功率调幅发射机的设计姓名:学号:班级:07电信2班级指导教师:目录TOC\o"1-3"\u摘要2一、调幅发射机的主要性能指标2二、调幅发射机的工作原理2三、小功率调幅发射机的设计33.1、拟定调幅发射机的工作原理框图33.2、各组成局部的的作用如下：43.3、主要参数：53.4、增益分配5四、设计电路图54.1、本机振荡电路和话音放大电路54.2、调制电路64.3、功率放大级电路94.4、整体电路设计10五、调试与仿真115.1、晶体振荡器的调试115.2、调制器的测试12六、整机联调及其常见故障分析13七、心得与体会14八、参考文献15小功率调幅发射机的设计摘要：由于调幅发射机实现调制简便，调治所占的频带窄，并且与之对应的调幅接受设备简单，所以小功率调幅发射机常用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在中短波播送通信的领域里更是得到了广泛应用。一、调幅发射机的主要性能指标调幅制一般使用于中短波播送通信，其工作频率范围为300KHZ~30MHZ。发射功率：发射功率一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比较时，天线才能有效地把载波发射出去。波长与频率的关系为：λ=c/f。式中，c为电磁波传播速度，c=3×108m/s。调幅系数：调幅系数ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数，ma的取值范围为0~1，通常以百分数的形式表示，即0%~100%。非线形失真：调制器的调制特性不能跟随调制电压线形变化而引起已调波的包括失真为调幅发射机的非线形时针，一般要求小于10%。线形失真：保持调制电压振幅不变，改变调制频率引起的调幅度特性变化称为线形失真。噪声电平：噪声电平是指没有调制信号时，由噪声产生的调制度与信号最大时间的调幅度比，播送发射机的噪声电平要求小于0.1%，一般通信机的噪声电平要求小于1%。二、调幅发射机的工作原理利用频谱搬移的原理，将调制信号搬移到高频载波信号上面，用非线性器件调幅电路常用模拟乘法器和滤波器实现频谱搬移。一条调幅发射机的组成框图如下列图图1所示，第一本机振荡产生一个固定频率的中频信号，它的输出送至调制器；话音放大电路放大来自话筒的信号，其输出也送至调制器；调制器输出是已调幅了的中频信号，该信号经中频放大后与第二本振信号混频；第二本振是一频率可变的信号源，一般选第二本振频率fo2是第一本振f1与发射载频foc之和，混频器输出经带通或低通滤波器滤波，是输出载频fc=fo2-fo1;功放级将载频信号的功率放大到所需发射功率。图1调幅发射机组成框图三、小功率调幅发射机的设计3.1、拟定调幅发射机的工作原理框图根据调幅发射机的工作原理和给定的技术指标要求画出组成框图，如下列图2所示：图2拟定调幅发射机组成框图3.2、各组成局部的的作用如下：本机振荡：产生平率为4MHz的载波信号。就是高频振荡器,根据载波频率的上下和频率稳定度来确定电路形式.在频率稳定度要求不高的情况下,可以采用电容反应三点式振荡电路,如克拉泼,西勒电路.频率稳定度要求高的情况下,可以采用晶体振荡器,也可以采用单片集成振荡电路，产生平率为4MHz的载波信号.。缓冲隔离级：缓冲级通常采用射极跟随器,根本原理是利用它的输入电阻高和输出电阻低的特点,在电路中起着阻抗变换的作用，将晶体振荡级与调制级隔离，减小调制级对晶体振荡级的影响；将功率鼓励级与调制级隔离，减小功率鼓励级对调制级的影响。话音放大级：将话筒信号电压放大到调制级所需的调制电压。调制级：将话音信号调制到载波上，产生已调波，将所需传送的信息"加载"到高频振荡中,以调幅波的形式传送出去.通常有低电平调幅和高电平调幅两种实现电路.低电平调幅电路输出功率小,适用于低功率系统.它的电路形式有多种,如斩波调幅器,平衡调幅器,模拟乘法器调幅等,比较常用的是采用模拟乘法器形式制成的集成调幅电路,即集成模拟乘法器调幅.这种集成电路的出现,使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单,而且本钱很低.高电平调幅电路输出功率大,一般在系统末级直接产生满足发射要求的调幅波.它的电路形式主要有集电极调幅和基极调幅两种.集电极调幅电路的优点是效率高,晶体管获得充分的应用;缺点是需要大功率的调制信号源.基极调幅电路的优缺点正好与之相反,它的平均集电极效率不高,但所需的调制功率很小,有利于调幅发射系统整机的小型化.。功率鼓励级：为末级功放提供鼓励功率，主要有甲类,甲乙类或乙类(限于推挽电路),丙类功放,根据功放的输出功率和效率来确定选择哪一种.采用低电平调幅电路的系统,由于调制器输出信号为调幅波,其后的功率放大器必须是线性的(如甲类,甲乙类或乙类功放);而采用高电平调幅电路的系统,那么在末级直接产生到达输出功率要求的调幅波,多以丙类放大器作为此时的末级电路.。末级功放：对前级送来的信号进行功率放大，在负载上获得满足要求的发射功率。3.3、主要参数：+Vcc=+10V、-VEE=-10V；话音放大级输出电压为5mV；负载电阻RL=75Ω。主要元器件：主要元件有MC1496、3DG100、3DG130、4MHz晶振、NXO-10磁环；主要技术指标：工作频率f=8MHz，发射功率P0=300mW，调制度ma=50%，整波效率大于40%。3.4、增益分配发射机级需要有一定的功率才能将信号发射出去，而每一级的功率又不能太大，否那么会引起电路工作不稳定，容易自激。因此，应根据发射机各组成局部的作用，合理地分配各级增益指标。根据调制器的输入特性确定本振信号和调制信号的振幅；由调制信号的输出功率和发射机的输出功率确定功率鼓励和功放级的增益。四、设计电路图4.1、本机振荡电路和话音放大电路本机放大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定。一般的LC振荡电路，其日频率稳定度约为10-2~10-3，晶体振荡电路的Q值可达数万，其日频率稳定度可达10-5~10-6.因此，本机振荡电路采用晶体振荡器。话音放大信号用来对话音信号进行放大。晶体振荡器和话音放大电路的电路图如图3所示。其中，晶体、C1、C2、C3与T1构成改良型电容三点式振荡电路〔克拉伯电路〕，振荡频率由晶振的等效电容和电感决定，电路中T1构成静态工作点由R1、R2、R3决定。在设置静态工作点时，应首先设定晶体管的集电极电流ICQ，一般取0.5mA~4mA，ICQ太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管β=60，Icq=2mA，VEQ=〔1∕2~1∕3〕Vcc，那么可算出R1，R2、R3。如下图。图3晶体振荡器和话音放大电路4.2、调制电路根据题意及给定的主要元件，选定模拟乘法器MC1496构成的调幅电路如图4所示。图4调幅电路图模拟乘法器是完成两个模拟量〔电压或电流〕相乘的电子器件。高频电子线路中的振幅解调，同步检波，混频，倍频，鉴频，鉴相等调制和解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件要简单得多，而且性能优越。课设运用Multisim软件对电路进行设计，因此MC1496需要自己搭建，其原理电路图如图5所示。图5MC14964.3、功率放大级电路通过前面的电路以后，进入功率放大级的是已调信号。但由于信号的功率太小，发射出去存在很大衰减，影响信号的传送，所以要进行功率放大。功率放大电路如下列图6所示：图6功率放大级电路4.4、整体电路设计将以上各级单元电路一次连接就构成了小功率调幅发射机整体电路原理图，如图7所示：图7小功率调幅发射机整体电路五、调试与仿真5.1、晶体振荡器的调试调晶体振荡器时，应先断开晶振，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各极电压。VEQ应满足VEQ∕〔R2+R3〕≈Icq=2mA，假设不满足那么可调整R1的值。将三极管的静态工作点调试正确以后，再接上晶振，测量振荡器的振荡频率和输出电压幅度，如图8所示：图8晶体振荡器的调试5.2、调制器的测试测调制器电路静态工作点时，应使本振信号V0=0.先测MC1496五角的电压Vs，调整R5的值，是V5∕R5=I0；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v0=100mV，使调制电压vΩ=0，调节RP3使mc1496输出信号为最小值，再使vΩ=100mV，这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，在调节RP3使输出波形为ma=50%的调幅波，如图9所示：图9调制器测试六、整机联调及其常见故障分析晶振级与缓冲级联调时缓冲级输出电压明显减小或波形失真的情况。产生的主要原因是缓冲级的输入阻抗不够大，使晶振级负载加重。这可通过增大缓冲级的射极电阻RP1来提高缓冲输入级输入阻抗，也可通过减小C4，即减小晶振级与缓冲级的耦合来实现。本机振荡级、缓冲级、话语放大级以及调制级联调时，往往会出现过调幅现象。产生的原因可能是经射级跟随器输出的本振电压v0偏小或者是话音放大级输出的调制电压vΩ过大。可以调节RP2使v0=100~150mV，并测量调制器输出的波形。调整话音放大级增益，以满足调幅度ma=50%的技术指标要求。功率鼓励级与功率放大级联调时，往往会出现低频调试、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，级间相互影响。这可在每一级单元电路的电源上加低、高频去耦电路，以消除来自电源的串扰，也可以重新调整谐振回路，使回路谐振。七、心得与体会经过这段时间的努力，终于完成了这次课程设计，本次设计通过对《通信电子线路》的学习使用multisim软件设计了一个小功率调幅发射机。在设计过程中遇到问题，我先思考找出问题所在，然后在去图书馆或上网查资料，或者是请教同学，在这个过程中对以前学的知识有了更深刻的了解，也明白了所学知识的应用范围，收获不少。通过这次课程设计，我学会了把书本在知识和实际的电路联系起来，这就是理论结合实际，虽然这次设计电路时磕磕碰碰，但用到的知识反映了书中的核心知识点，我想这对我们以后的学习有很大的促进作用。设计过程中我也根本会了multisim的根本功能和用法，在下阶段的学习中我一定会更加努力，同时也使我下阶段的学习有了更加明确的目标。八、参考文献1、《高频电子线路》第四版主编：张肃文出版社：高教出版社2、《高频电路设计与