發(fā)射機(jī)及接收機(jī)

.11/11１．概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2１.１小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)目的．．．．．2１.２課程設(shè)計(jì)的組成部分．．．．．．．．．．．．3小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)的內(nèi)容．．．．．．．4２.１單元電路設(shè)計(jì)方案選擇．．．．．．．4２.２各模塊電路的具體設(shè)計(jì)及仿真的設(shè)計(jì)．．．．．．．7２.３音頻放大電路的設(shè)計(jì)．．．．．．．9２.４調(diào)制電路的設(shè)計(jì)．．．．．．．10２.５功率放大級(jí)電路的設(shè)計(jì)．．．．．．．112.6整體電路設(shè)計(jì)···14３.總結(jié)．．．．．．16３.１所遇到的問(wèn)題,你是怎么解決．．．．．．．．．．．16３.２體會(huì)收獲及建議．．．．．16３.3參考資料．．．．174.教師評(píng)語(yǔ)．．．．．．185.成績(jī)．．．．．．．18概述小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)常用于通信系統(tǒng)和其它無(wú)線電系統(tǒng)中,特別是在中短波廣播通信的領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。原因是調(diào)幅發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅簡(jiǎn)便,調(diào)制所占的頻帶窄,并且與之對(duì)應(yīng)的調(diào)幅接收設(shè)備簡(jiǎn)單,所以調(diào)幅發(fā)射機(jī)廣泛地應(yīng)用于廣播發(fā)射。本課設(shè)結(jié)合Multisim軟件來(lái)對(duì)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法進(jìn)行研究。Multisim軟件能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù),以及這之間的所有分析、驗(yàn)證、和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。今天的Multisim軟件已不是單純的設(shè)計(jì)工具,而是一個(gè)系統(tǒng),它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設(shè)計(jì)。本課題的設(shè)計(jì)目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行詳細(xì)地探討,并利用Multisim軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。關(guān)鍵字：小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)、MULTISIM仿真、振蕩電路、調(diào)制電路、功率放大器。1.1小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)目的<1>學(xué)習(xí)小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)方法<2>研究小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)方案<3>掌握用軟件調(diào)試和使用的方法1.2課程設(shè)計(jì)的組成部分1.2.1設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。已知條件：+Vcc=+12V、-VEE=-12V；話音放大級(jí)輸出電壓為5mV；負(fù)載電阻RL=75Ω。主要元器件：主要元件有MC1496、3DG100、3DG130、3.579MHz晶振、NXO-10磁環(huán)主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率f=4MHz,發(fā)射功率P0>=150mW,調(diào)制度ma=50%,整波效率大于40%。測(cè)量?jī)x器設(shè)備：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器EE164B一臺(tái)調(diào)制度測(cè)量?jī)x器HP8901A或BD5一臺(tái)高頻信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)雙蹤示波器<COS5020>一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)設(shè)計(jì)方案根據(jù)調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理和給定的技術(shù)指標(biāo)要求畫(huà)出組成框圖緩沖功率激勵(lì)本機(jī)振蕩緩沖調(diào)制功緩沖功率激勵(lì)本機(jī)振蕩緩沖調(diào)制功放天線話放音大圖中,各組成部分的的作用如下：本機(jī)振蕩：產(chǎn)生頻率為4MHz的載波信號(hào)。緩沖隔離級(jí)：將晶體振蕩級(jí)與調(diào)制級(jí)隔離,減小調(diào)制級(jí)對(duì)晶體振蕩級(jí)的影響；將功率激勵(lì)級(jí)與調(diào)制級(jí)隔離,減小功率激勵(lì)級(jí)對(duì)調(diào)制級(jí)的影響。話音放大級(jí)：將話筒信號(hào)電壓放大到調(diào)制級(jí)所需的調(diào)制電壓。調(diào)制級(jí)：將話音信號(hào)調(diào)制到載波上,產(chǎn)生已調(diào)波。功率激勵(lì)級(jí)：為末級(jí)功放提供激勵(lì)功率。末級(jí)功放：對(duì)前級(jí)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行功率放大,在負(fù)載上獲得滿足要求的發(fā)射功率。小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1單元電路設(shè)計(jì)方案選擇

1本機(jī)振蕩器本機(jī)振蕩器就是高頻振蕩器,根據(jù)載波頻率的高低和頻率穩(wěn)定度來(lái)確定電路形式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下,可以采用電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路,如圖2-1所示的克拉潑、西勒電路等。而在頻率穩(wěn)定度要求高的情況下,可以采用晶體振蕩器,也可以采用單片集成振蕩電路。<b>西勒電路

改進(jìn)的電容三點(diǎn)式振蕩電路

頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要技術(shù)指標(biāo),它表示在一定的時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度,振蕩頻率的相對(duì)變化量越小,則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度,從根本上來(lái)說(shuō)就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度,振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持頻率不變的能力,這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。語(yǔ)音放大器語(yǔ)音放大器主要是對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行放大和限頻,經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)送到調(diào)制器對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)制。本機(jī)語(yǔ)音放大器采用集成運(yùn)放uA741.調(diào)制電路低電平調(diào)幅電路輸出功率小,適用于低功率系統(tǒng)。它的電路形式有多種,如斬波調(diào)幅器、平衡調(diào)幅器、模擬乘法器調(diào)幅等,比較常用的是采用模擬乘法器形式制成的集成調(diào)幅電路,即集成模擬乘法器調(diào)幅。這種集成電路的出現(xiàn),使產(chǎn)生高質(zhì)量調(diào)幅信號(hào)的過(guò)程變得極為簡(jiǎn)單,而且成本很低。高電平調(diào)幅電路輸出功率大,一般在系統(tǒng)末級(jí)直接產(chǎn)生滿足發(fā)射要求的調(diào)幅波。它的電路形式主要有集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅兩種。集電極調(diào)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是效率高,晶體管獲得充分的應(yīng)用；缺點(diǎn)是需要大功率的調(diào)制信號(hào)源?；鶚O調(diào)幅電路的優(yōu)缺點(diǎn)正好與之相反,它的平均集電極效率不高,但所需的調(diào)制功率很小,有利于調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)的小型化。功率激勵(lì)級(jí)由于在本電路中,經(jīng)模擬乘法器調(diào)制電路輸出的調(diào)制信號(hào)較小,不能滿足末級(jí)功放的輸入要求,因此,本電路中采用功率激勵(lì)級(jí)來(lái)放大調(diào)制信號(hào)功率。>功率放大器功率放大器主要有甲類、甲乙類或乙類〔限于推挽電路、丙類功放,根據(jù)功放的輸出功率和效率來(lái)確定選擇哪一種。采用低電平調(diào)幅電路的系統(tǒng),由于調(diào)制器輸出信號(hào)為調(diào)幅波,其后的功率放大器必須是線性的〔如甲類、甲乙類或乙類功放；而采用高電平調(diào)幅電路的系統(tǒng),則在末級(jí)直接產(chǎn)生達(dá)到輸出功率要求的調(diào)幅波,多以丙類放大器作為此時(shí)的末級(jí)電路。對(duì)高頻功率放大器的基本要求是,盡可能輸出大功率、高效率,為兼顧兩者,通常選丙類且要求在臨界工作狀態(tài),其電流流通角θc在60°—90°范圍?，F(xiàn)設(shè)θc=70°。高頻電路的電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò)通常采用π型LC低通濾波器,濾波電感0可按經(jīng)驗(yàn)取50～100μH,濾波電感一般取0.01μF。

2.2各模塊電路的具體設(shè)計(jì)及仿真晶體振蕩器如圖2-3所示。其中,晶體、C1、C2、C3與T1構(gòu)成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路〔克拉伯電路,振蕩頻率由晶振的等效電容和電感決定,電路中T1構(gòu)成靜態(tài)工作點(diǎn)由R1、R2、R3決定。在設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí),應(yīng)首先設(shè)定晶體管的集電極電流ICQ,一般取0.5mA~4mA,ICQ太大會(huì)引起輸出波形失真,產(chǎn)生高次諧波。設(shè)晶體管β=60,Icq=2mA,VEQ=〔1∕2~1∕3Vcc,則可算出R1,R2、R3,如圖所示的值。晶體振蕩器電路原理圖利用multisim對(duì)該語(yǔ)音放大模塊進(jìn)行仿真,輸出波形如下圖2-4所示,從仿真結(jié)果可以看出波形滿足設(shè)計(jì)的要求。振蕩器頻率振蕩器輸出波形2.3.音頻放大電路

如下圖所示的音頻放大電路,采用uA741對(duì)由話筒或CK插座輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。各種元件的具體參數(shù)在圖中有標(biāo)明音頻放大電路原理圖音頻放大電路仿真的輸出波形如下圖2-6所示,可以看出語(yǔ)音信號(hào)被很好的放大了。仿真的音頻輸出波形4調(diào)制電路

根據(jù)題意及給定的主要元件,選定模擬乘法器MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路如圖2-7所示。調(diào)幅電路圖調(diào)制器輸出波形模擬乘法器是完成兩個(gè)模擬量〔電壓或電流相乘的電子器件。高頻電子線路中的振幅解調(diào),同步檢波,混頻,倍頻,鑒頻,鑒相等調(diào)制和解調(diào)的過(guò)程,均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡(jiǎn)單得多,而且性能優(yōu)越。2.5功率放大級(jí)電路

通過(guò)前面的電路以后,進(jìn)入功率放大級(jí)的是已調(diào)信號(hào)。但由于信號(hào)的功率太小,發(fā)射出去存在很大衰減,影響信號(hào)的傳送,所以要進(jìn)行功率放大。功率放大電路如下圖2-9所示：<1>功放及匹配電路<2>波特圖<3>功放輸入波形M=50%〔4功放輸出波形<5>功放功率2.6整體電路設(shè)計(jì)

將以上各級(jí)單元電路一次連接就構(gòu)成了小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)整體電路原理圖,小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)整體電路總圖總圖輸出3.1所遇到的問(wèn)題,你是怎樣解決這些問(wèn)題的

〔1波形調(diào)不出——把負(fù)載減小,調(diào)節(jié)頻率；選錯(cuò)器材或接錯(cuò)端口——檢查電路,重新接；〔3畫(huà)圖時(shí)不會(huì)用一些工具——問(wèn)老師或同學(xué)或上網(wǎng)查；3.2體會(huì)與建議本次課程設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)《高頻電子線路》之后通過(guò)查閱相關(guān)資料完成的,這次課程設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了很大的收獲,讓我學(xué)到了很多,不僅掌握了簡(jiǎn)單的電子電路的設(shè)計(jì)與制作,也掌握了論文寫(xiě)作的方法和格式。在制作電路時(shí),我深深體會(huì)到連接電路時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì),每一步驟都要認(rèn)真分析。這樣一來(lái),把所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐中,不僅鞏固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí),更加提高了分析解決問(wèn)題的能力。這次的課設(shè)是每個(gè)人獨(dú)立完成一種電路的設(shè)計(jì)與制作,是一次很好的鍛煉自己獨(dú)立能力的機(jī)會(huì),盡管在課設(shè)的過(guò)程中碰到過(guò)很多難題,我都是先獨(dú)立思考解決,實(shí)在解決不了的就請(qǐng)教身邊的同學(xué),有時(shí)候會(huì)被一語(yǔ)點(diǎn)破發(fā)現(xiàn)問(wèn)題其實(shí)不是問(wèn)題。大家一起探討,總是能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在并且找的很好的解決方法。

怎樣看電路圖以前是我們學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的一大難題。為了提高且掌握看圖、識(shí)圖、分析圖的方法和技巧,我們特地從網(wǎng)上查找了些專題文章,詳細(xì)了解各類電路圖的基本原理和分析方法。小功率調(diào)幅高頻發(fā)射機(jī)的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo)。也讓我們認(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問(wèn)題；而通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題.在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的同時(shí)自己也在其中有所收獲。設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多難題,在老師以及同學(xué)的幫助下我順利地完成了本次設(shè)計(jì),通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深