小功率調幅AM發(fā)射機設計

1、電子線路課程設計總結報告學生姓名學號：專業(yè)：班級：報告成績：評閱時間：教師簽字：河北工業(yè)大學信息學院2014年3月課題名稱：小功率調幅AM發(fā)射機設計內容摘要：本文以一個小功率調幅發(fā)射機為設計對象，并對其主振級、緩沖級、高頻電壓放大級、低頻電壓放大級、調制級、高頻功率放大級進行了詳細的設計、論證、調試及仿真，并進行了整機的調試與仿真。一、設計內容及要求技術指標：載波頻率輸出功率負載電阻輸出信號帶寬殘波輻射單音調幅系數發(fā)射效率小功率調幅AM發(fā)射機設計fc10MHZP0200mWRa50BW9kHz（雙邊帶）40dBma0.8;平均調幅系數m0.350%二、方案選擇及系統(tǒng)框圖由于在無線通信系統(tǒng)中，只

2、有饋送到天線上的信號波長與天線的尺寸相比擬時，天線才能有效的輻射和接受電磁波因此需要對信號進行調制，使其以高頻的信號輻射出去。發(fā)射機的主要任務是是有用的低頻信號對高頻載波的調制，將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。通常，發(fā)射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分，和電源部分。高頻部分一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產生頻率穩(wěn)定的載波。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調制。因此，末級低頻功率放大級也叫調制器

3、。調幅發(fā)射機主要包括三個組成部分：高頻部分、音頻部分和電源部分。在此此可以省去省電源這部分。調幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調制、音頻放大和輸出網絡組成。根據設計要求，載波頻率f=10MHz,主振級采用克拉潑振蕩電路，輸出的載波的頻率可以直接滿足要求，不需要倍頻器。系統(tǒng)原理圖如圖所示：三、單元電路設計、參數計算和器件選擇1 .主振器對于普通信號其頻率穩(wěn)定度一般要求在10A-4和10A-5之間，而克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體在10A-4和10A-5之間，滿足設計要求，而且電路比較簡單，容易分析，因此主振器選取克拉潑電路。R1、R2、R3、R4是三極管的直流偏置電阻，使三極管獲得

4、正常的工作點，工作于放大區(qū)，C4是基極旁路電容，目的是使三極管基極獲得交流地電位，組成高頻共基極放大器。電路的相位條件自然滿足“射同它異”原則；幅度條件是需保證共基極放大器的閉環(huán)功率增益大于OdB,按照這樣的依據去計算回路器件值就可以確保電路能夠起振。C1、C2、C3、L1的器件值決定了振蕩回路的工作頻率。根據交流等效原則，可以知道這是一個電容反饋三點式振蕩器。C2與C1的容抗比值決定了電路的電壓反饋系數，調整它們的比例可以改變振蕩幅度。在回路中多了一個與電感L1相串聯的電容器C3,通過調整C3,可以連續(xù)改變振蕩頻率。晶體管3DG12B,其參數為Icm=300mA,fT>200MHz,V

5、(BR)CEO>45V,Pcm=0.7W,已知條件：Vcc=12V,fc=10MHz,選擇的晶體管型號是3DG12B,其放大倍數3=50,ICQ=3mAVCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依據電路計算:R3Vcc-(VCEQ+VEQ)ICQ(12-(6+0.2X12)V3mA=1.92kQR4VCEQ_ICQ=0.2X12V_3mA800QICQIBQ=33mA=0.066mA50R1(VCC-VBQ)10IBQ(12-3.1)V0.6X103mA=15KQVBQ(VEQ+0.7)VR2=5.1KQ10IBQ10310X0.06X10mAfosc=1/2TtvLOM/27tvL1C3=

6、10MHz取L3=25M則C3=10pF,反饋系數kf取0.2,kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF電路圖為仿真圖形為2 .緩沖器緩沖隔離級將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響，因為功放級輸出信號較大，工作狀態(tài)的變化會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度或波形失真或輸出電壓減小。為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級經常采用射極跟隨器電路，緩沖放大器需將振蕩器輸出電壓，以提高電平調幅電路所需的載波輸入信號，所以要有合適且可調的增益。如圖所示。調節(jié)射極電阻RE2,可以改變射極跟隨器輸入阻抗，如果忽略晶體管基極體電阻的影響，則射極輸出器的輸入電阻RiRb/R

7、l輸出電阻R0ReiRe2/r0式中，r0很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源，電壓放大倍數9mRiAV；-19mRiR5,R6,R7,R8是偏置電阻通過調節(jié)R10可以連續(xù)改變輸出正弦波的幅值輸入為下圖時FunctionGenerator-XFC1-Wrivfonims_rn_riL-SignaloptionsSetrise/FalltimeC&mmona，R10接入0%時的仿真圖形為R10接入21%時的仿真圖形為R10接入100%時的仿真圖形為可以看到調節(jié)R10可以得到所需幅值的正弦波3 .高頻放大器高頻電壓放大器的任務是將振蕩電壓放大以后送到振幅調制器，可以選用高頻調

8、諧放大器。采用集電極調幅電路，就要使用一級高頻電壓放大器，以滿足集電極調幅的大信號輸入?？诘?，I跳口<&18JRJ:<314.輸入如下頻率為1kHZ幅值為1v的正弦波時仿真圖形為通過調節(jié)R17可以改變放大倍數5.振幅調制廣泛用于輸出功率較大的發(fā)射機中。集電極調幅電路具有調制線性好，集電極效率高的優(yōu)點。所需調制信號功率大是該調制電路的缺點。仿真圖形為V3Tl412VC17:225pl;§1GkO.輸出波形原理分析載波UC直接加到放大器的基極。調制信號Uc0加到集電極電路且與直流電源相串聯。集電極諧振回路LC調諧在載頻C上。由于Uc0與Ec相串聯，因此，丙類被調放大器

9、集電極等效電源Ucc將隨Uc0變化，從而導致被調放大器工作狀態(tài)發(fā)生變化，在過壓狀態(tài)下，集電極電流1c的基波分量振幅1c1隨Uc0成正比變化，從而實現調幅。6功率放大器功率激勵級一為末級功放提供激勵功率。50%,故選用丙類功率放大器較好。末級功放一將前級送來的信號進行功率放大，使負載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機效率較高，應采用丙類功率放大器，本題要求隔離的作用是為了防止發(fā)射的部分高頻信號對載波信號產生干擾；放大的作用是為下一級提供足夠的功率，采用自給負偏壓丙類諧振功率放大器，通過改變電位器改變負偏壓大小?；芈分C振在工作頻率，可以改變變壓器耦合輸出。BJTMPHVIRTUALG1

10、»一ixxtf.Ofpr:四.整體電路設計及工作原理1 .整體電路原理首先由克拉波振蕩器產生頻率為10MHZ的載波信號，再經過緩沖級，讓振蕩器與振幅調制器隔離開來，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經過高頻電壓放大器，將輸入電壓進行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調制器，接著將調制信號經過音頻放大器放大，最后將載波信號與調制信號輸入到集電極調制電路進行普通調幅，再進行功率放大，經天線輸出普通調幅波。2 .整體電路圖T/五.系統(tǒng)元器件清單元件編R元件編R15KQR11KQR215.1KQR270QR251.92KQR350QRL800QR480pFC110K電位器R50.01uFC4C17,

11、C20c23560QR6400PFC256KQR710pFC32KQR851pFC11400QR9225pFC18510KQR101uFC191K電位器R11100pFC22100KQ電位器R1225uHL130KQR1322uHL2,L4,L618KQR14,R27100uHL31.5KQR151uHL516KQR16,R18二極管1N4148D1,D250KQ電位器R17三極管Q1,Q2,Q3,Q4,Q510KQR19,R24,R26LM358PU2600QR20變壓器T1,U1六.電路設計總結整體電路共分為六個模塊，分別為主振器，緩沖器，高頻電壓放大器，音頻放大器，集電極振幅調制器，高頻

12、功率放大器。首先由克拉波振蕩器產生頻率為10MHZ的載波信號，再經過緩沖級，讓振蕩器與振幅調制器隔離開來，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經過高頻電壓放大器，將輸入電壓進行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調制器，接著將調制信號經過音頻放大器放大，最后將載波信號與調制信號輸入到集電極調制電路進行普通調幅，然后進行丙類功率放大，經天線輸出普通調幅波。由于選用的仿真軟件為multisim,有些元件在元件庫里沒有，仿真時就選用了理想的虛擬元件，比如型號為BJT_NPN_VIRTUAL的三極管就是理想的三極管，由于改變了三極管的型號，所以在實際仿真調試時改變了好多偏置電阻的阻值以便是電路輸出所需的波形七.參

13、考文獻1 .全國大學生電子設計競賽培訓系列教程高頻電子線路設計高吉祥電子工業(yè)出版社。20072 .高頻電路原理與分析（第五版）曹興雯劉乃安西安電子科技大學出版社3 .高頻電子線路（第五版）張肅文高等教育出版社20094 .謝嘉奎.電子線路非線性部分（第四版）.北京：高等教育出版社，20075 .宋樹祥，周冬梅.高頻電子線路（第2版）.北京：北京大學出版社，20106 .王堯.電子線路實驗.南京：東南大學出版社，2000八、收獲、體會這次課程設計對于自己來說是一次很大的挑戰(zhàn)，做起來我感覺比較吃力，雖然剛剛學完了高頻電子線路，但是一直有種云里霧里的感覺，雖然知道應該由哪幾部分構成，每一部分的原理也

14、知道，但是實際做起來就很吃力了，要根據實際元件的特性去設計元件的參數，感覺無從下手，但是有困難不能夠放棄，于是我查閱了一些資料，和同學們一起討論計算，并且去請教學長，慢慢的我有了一點眉目，接著我便開始設計各個單元模塊，對于各個模塊的比較選擇還是比較容易，就是參數設計比較困難，主要原因是因為對于電路的分析不清楚，我只有接著查找資料，結合老師所將知識，慢慢的一點點的明白計算，最終才算是有些明白。然而在使用軟件進行仿真時有些三極管找不到，就是用了理想化的模型進行了代替，致使在仿真的過程中修改了一些電阻的阻值，使電路正常工作。當然這次課程設計也教會了我許多，首先它將我平時的所學結合在一起，有了一個系統(tǒng)

15、的框架，然后再去補充這個框架的內容，使我有了一個課程設計的基本方向和目的，不至于太過盲目；其次也鍛煉了我查閱資料的能力，以及對有用資料的篩選能力；再者通過跟同學們的討論研究，我懂得了合作的重要性。課程設計是一項很能鍛煉人的實踐，雖然它看起來充滿著困難，但是不管怎么樣我們都得敢于去挑戰(zhàn)，以后還有畢業(yè)設計，這將是一次更大的考驗，不管是從設計原則，設計思路以及報告格式還有心理上來說都是一次很好的鍛煉。報告成績：評閱時間：實驗報告教師簽字：班級：電子112姓名：李大龍學號：112129同組人：胡進君李明課程名稱：電子線路課程設計實驗室:第一實驗室實驗時間:20014年3月26日實驗項目名稱：小功率調幅

16、發(fā)射機的安裝與調試、實驗目的：電子線路課程設計是電子類專業(yè)的學生第一次較為全面的設計能力的訓練。通過課程設計，掌握各單元電路的工作原理和實際電路的分析計算，掌握整機電的分析設計方法。其基本目的是：1 .通過電子線路課程設計，初步掌握非線性電子線路的設計思路和方法。2 .通過具體電路的設計，掌握非線性電子線路的特點、性能參數及二者之間的內在聯系；學會在具體電路中如何合理地選擇電子器件。3 .通過電子線路的設計培養(yǎng)學生電子線路的設計、仿真、裝配、調整和測試能力，從而培養(yǎng)學生獨立分析、綜合解決問題的能力。4 .學會電子線路的相關仿真軟件。5 .受到電子線路設計工程師的基本訓練。二、實驗內容與原理：本

17、次實驗內容是焊接小功率調幅發(fā)射機，然后對各個單元電路包括晶體振蕩電路、音頻放大電路、振幅調制電路、兩級功率放大電路的調試，以實現小功率調幅發(fā)射機的整體功能測試，并記錄相應實驗結果數據，分析得結論。小功率調幅發(fā)射機的框圖如下左圖為晶體振蕩器電路，它的震蕩頻穩(wěn)度很高，與用于產生6MHz的載波。電位器RP0,電阻R1,R2,R3用來控制三極管的靜態(tài)工作點和保證晶體振蕩器起振。電容C4為兩級間的耦合電容。B點用于測試晶體振蕩器是否能起振。電位器RP0用來調整T1的靜態(tài)工作點，對晶體的起振有重要的作用。2.緩沖級作用調節(jié)RP2,可以改變震蕩的幅度，上圖為振幅調制電路，晶體振蕩器產生的載波信號由MC149

18、6的10端子加入，音頻放大器的音頻信號有MC1496的1端子加入，調節(jié)電位器RP3可以使已調波上下對稱，并且改變調幅度ma。在管腳2和3之間的電阻RE擴展了兩個信號的動態(tài)范圍。為了不出現過調失真并保證準確穩(wěn)定實現對載波信號和調制信號的調制作用，它們的幅值必須小于275mv。已調波的從5端子輸出。5.高頻功率放大器高頻功率放大器采用兩級放大，即分別工作于甲類和丙類的放大器，實現對已調波功率的放大。晶體三極管T3組成的電路為射級跟隨器，作為緩沖級，三極管T4工作于甲類狀態(tài)，三極管T5工作于丙類狀態(tài)。最后觀察末級輸出的時候可以相應的調節(jié)雙聯變容。6 .整體電路圖如下：I三、實驗器材（設備、元器件、軟

19、件工具、平臺）：1 .雙蹤示波器，實驗箱，數字萬用表各一臺。2 .電烙鐵，鐐子，鉗子，螺絲刀等工具一套。3 .調幅發(fā)射機實驗板，焊錫，元器件一套。四、實驗步驟：1 .了解小功率調幅發(fā)射機總電路，分清各部分電路的功能，針對各部分電路的功能，理解整體電路。2 .檢查元器件的好壞，測量各元器件的大小，整理好備用，準備好所需要的工具，進行焊接。3 .焊接完成后斷開所有的短路環(huán)4 .直流電源，將測試B點接入示波器，通過調節(jié)滑動變阻器RP0,使輸出信號頻率保持在6MHz附近，然后將示波器接JP3,通過調節(jié)滑動變阻器RP2,調節(jié)信號幅度，使得該載波達到最大和最小不失真狀態(tài)，記下幅值和頻率；5 .將測試點JP

20、2接上示波器，通過調節(jié)滑動變阻器R11使得該部分的輸出信號的頻率大概為1KHz左右，調節(jié)滑動變阻器RP4,記錄音頻信號達到最大和最小不失真狀態(tài)時的幅值和頻率；6 .連接JP1,JP2,測試JP3點接上示波器，調節(jié)RP2,RP4,RP3,得到上下對稱的普通條幅信號，調RP3使Ma=0.8。7 .將兩個磁環(huán)線圈繞上銅線，將磁環(huán)部分焊接到電路板上，進行調節(jié)，觀察末級輸出，并適當調節(jié)兩個磁環(huán)線圈的比例以及輸出電壓的幅值，使得末級無失真的輸出，并通過調節(jié)使得末級功放輸出功率和效率達到最佳狀態(tài)。五、實驗數據及結果分析：結果分析：調節(jié)RP0使得振蕩級輸出信號為6MHz，晶體振蕩電路的頻穩(wěn)度很高，頻率基本穩(wěn)定在6MHz;調節(jié)RP2可以改變載波信號的幅度。2 .音頻放大器結果分析：LM358的第一個部分用于產生頻率為1KHz的音頻信號，LM358的后一個部分用于放大音頻信號的幅度，調節(jié)R11與RP4,測得音頻信號的頻率約為1029Hz調節(jié)R11與RP4可以調節(jié)首頻信號幅度。3 .振幅調制電路Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmin+Vmax)*100%=(16-2)/(16+2)=77.8%4 .功率放大圖像時虛的，說明功率放大器沒有工作，電路板最后一級沒有調好六、實驗結論：焊接的的電路板，產生了頻