小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計-(理工大)

小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計姓名:學(xué)號:班級:07電信2班級指導(dǎo)教師:目錄TOC\o"1-3"\u摘要2一、調(diào)幅發(fā)射機的主要性能指標(biāo)2二、調(diào)幅發(fā)射機的工作原理2三、小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計33.1、擬定調(diào)幅發(fā)射機的工作原理框圖33.2、各組成局部的的作用如下：43.3、主要參數(shù)：53.4、增益分配5四、設(shè)計電路圖54.1、本機振蕩電路和話音放大電路54.2、調(diào)制電路64.3、功率放大級電路94.4、整體電路設(shè)計10五、調(diào)試與仿真115.1、晶體振蕩器的調(diào)試115.2、調(diào)制器的測試12六、整機聯(lián)調(diào)及其常見故障分析13七、心得與體會14八、參考文獻15小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計摘要：由于調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)制簡便，調(diào)治所占的頻帶窄，并且與之對應(yīng)的調(diào)幅接受設(shè)備簡單，所以小功率調(diào)幅發(fā)射機常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波播送通信的領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。一、調(diào)幅發(fā)射機的主要性能指標(biāo)調(diào)幅制一般使用于中短波播送通信，其工作頻率范圍為300KHZ~30MHZ。發(fā)射功率：發(fā)射功率一般是指發(fā)射機輸送到天線上的功率。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射機高頻振蕩的波長λ相比較時，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。波長與頻率的關(guān)系為：λ=c/f。式中，c為電磁波傳播速度，c=3×108m/s。調(diào)幅系數(shù)：調(diào)幅系數(shù)ma是調(diào)制信號控制載波電壓振幅變化的系數(shù)，ma的取值范圍為0~1，通常以百分?jǐn)?shù)的形式表示，即0%~100%。非線形失真：調(diào)制器的調(diào)制特性不能跟隨調(diào)制電壓線形變化而引起已調(diào)波的包括失真為調(diào)幅發(fā)射機的非線形時針，一般要求小于10%。線形失真：保持調(diào)制電壓振幅不變，改變調(diào)制頻率引起的調(diào)幅度特性變化稱為線形失真。噪聲電平：噪聲電平是指沒有調(diào)制信號時，由噪聲產(chǎn)生的調(diào)制度與信號最大時間的調(diào)幅度比，播送發(fā)射機的噪聲電平要求小于0.1%，一般通信機的噪聲電平要求小于1%。二、調(diào)幅發(fā)射機的工作原理利用頻譜搬移的原理，將調(diào)制信號搬移到高頻載波信號上面，用非線性器件調(diào)幅電路常用模擬乘法器和濾波器實現(xiàn)頻譜搬移。一條調(diào)幅發(fā)射機的組成框圖如下列圖圖1所示，第一本機振蕩產(chǎn)生一個固定頻率的中頻信號，它的輸出送至調(diào)制器；話音放大電路放大來自話筒的信號，其輸出也送至調(diào)制器；調(diào)制器輸出是已調(diào)幅了的中頻信號，該信號經(jīng)中頻放大后與第二本振信號混頻；第二本振是一頻率可變的信號源，一般選第二本振頻率fo2是第一本振f1與發(fā)射載頻foc之和，混頻器輸出經(jīng)帶通或低通濾波器濾波，是輸出載頻fc=fo2-fo1;功放級將載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率。圖1調(diào)幅發(fā)射機組成框圖三、小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計3.1、擬定調(diào)幅發(fā)射機的工作原理框圖根據(jù)調(diào)幅發(fā)射機的工作原理和給定的技術(shù)指標(biāo)要求畫出組成框圖，如下列圖2所示：圖2擬定調(diào)幅發(fā)射機組成框圖3.2、各組成局部的的作用如下：本機振蕩：產(chǎn)生平率為4MHz的載波信號。就是高頻振蕩器,根據(jù)載波頻率的上下和頻率穩(wěn)定度來確定電路形式.在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下,可以采用電容反應(yīng)三點式振蕩電路,如克拉潑,西勒電路.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，產(chǎn)生平率為4MHz的載波信號.。緩沖隔離級：緩沖級通常采用射極跟隨器,根本原理是利用它的輸入電阻高和輸出電阻低的特點,在電路中起著阻抗變換的作用，將晶體振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對晶體振蕩級的影響；將功率鼓勵級與調(diào)制級隔離，減小功率鼓勵級對調(diào)制級的影響。話音放大級：將話筒信號電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。調(diào)制級：將話音信號調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波，將所需傳送的信息"加載"到高頻振蕩中,以調(diào)幅波的形式傳送出去.通常有低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩種實現(xiàn)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)幅信號的過程變得極為簡單,而且本錢很低.高電平調(diào)幅電路輸出功率大,一般在系統(tǒng)末級直接產(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)點是效率高,晶體管獲得充分的應(yīng)用;缺點是需要大功率的調(diào)制信號源.基極調(diào)幅電路的優(yōu)缺點正好與之相反,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)整機的小型化.。功率鼓勵級：為末級功放提供鼓勵功率，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),那么在末級直接產(chǎn)生到達輸出功率要求的調(diào)幅波,多以丙類放大器作為此時的末級電路.。末級功放：對前級送來的信號進行功率放大，在負(fù)載上獲得滿足要求的發(fā)射功率。3.3、主要參數(shù)：+Vcc=+10V、-VEE=-10V；話音放大級輸出電壓為5mV；負(fù)載電阻RL=75Ω。主要元器件：主要元件有MC1496、3DG100、3DG130、4MHz晶振、NXO-10磁環(huán)；主要技術(shù)指標(biāo)：工作頻率f=8MHz，發(fā)射功率P0=300mW，調(diào)制度ma=50%，整波效率大于40%。3.4、增益分配發(fā)射機級需要有一定的功率才能將信號發(fā)射出去，而每一級的功率又不能太大，否那么會引起電路工作不穩(wěn)定，容易自激。因此，應(yīng)根據(jù)發(fā)射機各組成局部的作用，合理地分配各級增益指標(biāo)。根據(jù)調(diào)制器的輸入特性確定本振信號和調(diào)制信號的振幅；由調(diào)制信號的輸出功率和發(fā)射機的輸出功率確定功率鼓勵和功放級的增益。四、設(shè)計電路圖4.1、本機振蕩電路和話音放大電路本機放大電路的輸出是發(fā)射機的載波信號源，要求它的振蕩頻率應(yīng)十分穩(wěn)定。一般的LC振蕩電路，其日頻率穩(wěn)定度約為10-2~10-3，晶體振蕩電路的Q值可達數(shù)萬，其日頻率穩(wěn)定度可達10-5~10-6.因此，本機振蕩電路采用晶體振蕩器。話音放大信號用來對話音信號進行放大。晶體振蕩器和話音放大電路的電路圖如圖3所示。其中，晶體、C1、C2、C3與T1構(gòu)成改良型電容三點式振蕩電路〔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)工作點由R1、R2、R3決定。在設(shè)置靜態(tài)工作點時，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∕3〕Vcc，那么可算出R1，R2、R3。如下圖。圖3晶體振蕩器和話音放大電路4.2、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4所示。圖4調(diào)幅電路圖模擬乘法器是完成兩個模擬量〔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)的過程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越。課設(shè)運用Multisim軟件對電路進行設(shè)計，因此MC1496需要自己搭建，其原理電路圖如圖5所示。圖5MC14964.3、功率放大級電路通過前面的電路以后，進入功率放大級的是已調(diào)信號。但由于信號的功率太小，發(fā)射出去存在很大衰減，影響信號的傳送，所以要進行功率放大。功率放大電路如下列圖6所示：圖6功率放大級電路4.4、整體電路設(shè)計將以上各級單元電路一次連接就構(gòu)成了小功率調(diào)幅發(fā)射機整體電路原理圖，如圖7所示：圖7小功率調(diào)幅發(fā)射機整體電路五、調(diào)試與仿真5.1、晶體振蕩器的調(diào)試調(diào)晶體振蕩器時，應(yīng)先斷開晶振，使振蕩器不振蕩，再用萬用表測三極管的各極電壓。VEQ應(yīng)滿足VEQ∕〔R2+R3〕≈Icq=2mA，假設(shè)不滿足那么可調(diào)整R1的值。將三極管的靜態(tài)工作點調(diào)試正確以后，再接上晶振，測量振蕩器的振蕩頻率和輸出電壓幅度，如圖8所示：圖8晶體振蕩器的調(diào)試5.2、調(diào)制器的測試測調(diào)制器電路靜態(tài)工作點時，應(yīng)使本振信號V0=0.先測MC1496五角的電壓Vs，調(diào)整R5的值，是V5∕R5=I0；然后測量各點靜態(tài)工作電壓，其值應(yīng)與設(shè)計值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調(diào)制電壓vΩ=0，調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號為最小值，再使vΩ=100mV，這時測得的輸出波形應(yīng)為載波被抑制的雙邊帶信號波形，在調(diào)節(jié)RP3使輸出波形為ma=50%的調(diào)幅波，如圖9所示：圖9調(diào)制器測試六、整機聯(lián)調(diào)及其常見故障分析晶振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。產(chǎn)生的主要原因是緩沖級的輸入阻抗不夠大，使晶振級負(fù)載加重。這可通過增大緩沖級的射極電阻RP1來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C4，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)。本機振蕩級、緩沖級、話語放大級以及調(diào)制級聯(lián)調(diào)時，往往會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是經(jīng)射級跟隨器輸出的本振電壓v0偏小或者是話音放大級輸出的調(diào)制電壓vΩ過大?？梢哉{(diào)節(jié)RP2使v0=100~150mV，并測量調(diào)制器輸出的波形。調(diào)整話音放大級增益，以滿足調(diào)幅度ma=50%的技術(shù)指標(biāo)要求。功率鼓勵級與功率放大級聯(lián)調(diào)時，往往會出現(xiàn)低頻調(diào)試、高頻自激、輸出功率小、波形失真大等現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是級間通過電源產(chǎn)生串?dāng)_或是甲類功放與丙類功放的阻抗不匹配，級間相互影響。這可在每一級單元電路的電源上加低、高頻去耦電路，以消除來自電源的串?dāng)_，也可以重新調(diào)整諧振回路，使回路諧振。七、心得與體會經(jīng)過這段時間的努力，終于完成了這次課程設(shè)計，本次設(shè)計通過對《通信電子線路》的學(xué)習(xí)使用multisim軟件設(shè)計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。在設(shè)計過程中遇到問題，我先思考找出問題所在，然后在去圖書館或上網(wǎng)查資料，或者是請教同學(xué)，在這個過程中對以前學(xué)的知識有了更深刻的了解，也明白了所學(xué)知識的應(yīng)用范圍，收獲不少。通過這次課程設(shè)計，我學(xué)會了把書本在知識和實際的電路聯(lián)系起來，這就是理論結(jié)合實際，雖然這次設(shè)計電路時磕磕碰碰，但用到的知識反映了書中的核心知識點，我想這對我們以后的學(xué)習(xí)有很大的促進作用。設(shè)計過程中我也根本會了multisim的根本功能和用法，在下階段的學(xué)習(xí)中我一定會更加努力，同時也使我下階段的學(xué)習(xí)有了更加明確的目標(biāo)。八、參考文獻1、《高頻電子線路》第四版主編：張肅文出版社：高教出版社2、《高頻電路設(shè)計與