小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

1、.電子線路課程設(shè)計(jì)總 結(jié) 報(bào) 告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)：專業(yè)：班級(jí)：報(bào)告成績(jī)：評(píng)閱時(shí)間：教師簽字：河北工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院2014 年 3 月1 / 18.課題名稱：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要： 本文以一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)為設(shè)計(jì)對(duì)象，并對(duì)其主振級(jí)、緩沖級(jí)、高頻電壓放大級(jí)、低頻電壓放大級(jí)、調(diào)制級(jí)、高頻功率放大級(jí)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)、論證、調(diào)試及仿真，并進(jìn)行了整機(jī)的調(diào)試與仿真。一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求小功率調(diào)幅AM 發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：f c10 MH Z載波頻率P0200 mW輸出功率負(fù)載電阻RA50輸出信號(hào)帶寬BW9kH Z （雙邊帶）殘波輻射40dB單音調(diào)幅系數(shù)ma0.8 ；平均調(diào)幅系數(shù) m 0.3發(fā)射效率5

2、0%二、方案選擇及系統(tǒng)框圖由于在無(wú)線通信系統(tǒng)中，只有饋送到天線上的信號(hào)波長(zhǎng)與天線的尺寸相比擬時(shí)，天線才能有效的輻射和接受電磁波因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使其以高頻的信號(hào)輻射出去。發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是是有用的低頻信號(hào)對(duì)高頻載波的調(diào)制 ,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過(guò)天線發(fā)射的電磁波。通常，發(fā)射機(jī)包括三個(gè)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(dòng)級(jí)與末級(jí)功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級(jí)、低頻功率放大級(jí)與末級(jí)低頻功率放大級(jí)。低頻信號(hào)通過(guò)逐漸放大，在末級(jí)功放處獲得所需的功率電平，以便對(duì)高頻末級(jí)

3、功率放大器進(jìn)行調(diào)制。因此，末級(jí)低頻功率放大級(jí)也叫調(diào)制器。調(diào)幅發(fā)射機(jī)主要包括三個(gè)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一部分。調(diào)幅發(fā)射機(jī)通常由主振級(jí)、緩沖級(jí)、倍頻級(jí)、中間放大級(jí)、振幅調(diào)制、音頻放大和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，載波頻率 f=10MHz ，主振級(jí)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：主振器緩沖器高頻放大振幅調(diào)制高頻功放話筒低頻放大2 / 18.三、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇1.主振器對(duì)于普通信號(hào)其頻率穩(wěn)定度一般要求在10-4 和 10-5 之間，而克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體在10-4和 10-5 之間，滿

4、足設(shè)計(jì)要求，而且電路比較簡(jiǎn)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，使三極管獲得正常的工作點(diǎn)，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(jù)去計(jì)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(jù)交流等效原則，可以知道這是一個(gè)電容反饋三點(diǎn)式振蕩器。C2 與 C1 的容抗比值決定了電路的電壓反饋系數(shù)，調(diào)整它們的比例可以改變振蕩幅度。

5、在回路中多了一個(gè)與電感 L1 相串聯(lián)的電容器C3 ，通過(guò)調(diào)整C3 ，可以連續(xù)改變振蕩頻率。晶體管 3DG12B ，其參數(shù)為 Icm 300mA, fT 200MHz, V(BR)CEO 45V,Pcm=0.7W, 已知條件：Vcc=12V ， fc=10MHz ，選擇 的晶體管型號(hào) 是3DG12B ，其 放大倍數(shù)=50 ， ICQ=3mA ，VCEQ=6V ,VEQ=0.2VCC. 依據(jù)電路計(jì)算：fosc=1/1/取 L3=25 H,則 C3=10pF,反饋系數(shù)kf 取 0.2， kf=C1/C2=0.2, 取 C1=80pF,C2=400pF ，電路圖為3 / 18.仿真圖形為2. 緩沖器緩

6、沖隔離級(jí)將振蕩級(jí)與功放級(jí)隔離,以減小功放級(jí)對(duì)振蕩級(jí)的影響,因?yàn)楣Ψ偶?jí)輸出信號(hào)較大, 工作狀態(tài)的變化會(huì)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(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí)。緩沖隔離級(jí)經(jīng)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(diào)幅電路所需的載波輸入信號(hào)，所以要有合適且可調(diào)的增益。如圖所示。4 / 18.調(diào)節(jié)射極電阻RE 2 ，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rbb 的影響，則射極輸出器的輸入電阻RiRB /RL輸出電阻R0RE1RE 2 / 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(gè)恒壓源，電壓放大倍數(shù)gm Ri

7、AV1gm RiR5,R6， R7， R8 是偏置電阻通過(guò)調(diào)節(jié) R10 可以連續(xù)改變輸出正弦波的幅值輸入為下圖時(shí)5 / 18.R10 接入 0%時(shí)的仿真圖形為R10 接入 21%時(shí)的仿真圖形為6 / 18.R10 接入 100%時(shí)的仿真圖形為可以看到調(diào)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(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。采用集電極調(diào)幅電路，就要使用一級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號(hào)輸入。4. 音頻放大器7 / 18.輸入如下頻率為1kHZ 幅值為 1v 的正弦波時(shí)仿真圖形為通過(guò)調(diào)節(jié)R17 可以改變放大倍數(shù)5. 振幅調(diào)制集電極

8、調(diào)幅電路具有調(diào)制線性好，集電極效率高的優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于輸出功率較大的發(fā)射機(jī)中。所需調(diào)制信號(hào)功率大是該調(diào)制電路的缺點(diǎn)。8 / 18.仿真圖形為.輸出波形原理分析載波 U C 直接加到放大器的基極。 調(diào)制信號(hào) U c0 加到集電極電路且與直流電源相串聯(lián)。集電極諧振回路 LC 調(diào)諧在載頻C 上。由于 U C 0 與 EC 相串聯(lián)，因此，丙類被調(diào)放大器集電極等效電源U CC 將隨 U C 0 變化，從而導(dǎo)致被調(diào)放大器工作狀態(tài)發(fā)生變化，在過(guò)壓狀態(tài)下，集電極電流I C的基波分量振幅 I C1 隨 U C 0 成正比變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。6 功率放大器功率激勵(lì)級(jí) 為末級(jí)功放提供激勵(lì)功率。末級(jí)功放 將前級(jí)送來(lái)的信

9、號(hào)進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機(jī)效率較高，應(yīng)采用丙類功率放大器，本題要求 50% ，故選用丙類功率放大器較好。隔離的作用是為了防止發(fā)射的部分高頻信號(hào)對(duì)載波信號(hào)產(chǎn)生干擾；放大的作用是為下一級(jí)提供足夠的功率，采用自給負(fù)偏壓丙類諧振功率放大器，通過(guò)改變電位器改變負(fù)偏壓大小?；芈分C振在工作頻率，可以改變變壓器耦合輸出。9 / 18.四整體電路設(shè)計(jì)及工作原理1.整體電路原理首先由克拉波振蕩器產(chǎn)生頻率為 10MHZ 的載波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)緩沖級(jí)，讓振蕩器與振幅調(diào)制器隔離開(kāi)來(lái)，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經(jīng)過(guò)高頻電壓放大器，將輸入電壓進(jìn)行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調(diào)制器

10、，接著將調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大器放大，最后將載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)輸入到集電極調(diào)制電路進(jìn)行普通調(diào)幅，再進(jìn)行功率放大，經(jīng)天線輸出普通調(diào)幅波。2.整體電路圖10 / 18.五系統(tǒng)元器件清單元件編號(hào)元件編號(hào)15 K R11KR215.1K R270R251.92K R350RL800R480pFC110 K 電R50.01uFC4C17,C20c23位器560R6400PFC256KR710pFC32KR851pFC11400R9225pFC18510KR101uFC191K 電 位R11100pFC22器100K 電R1225uHL1位器30KR1322uHL2,L4,L618KR14,R27100uH

11、L31.5K R151uHL516KR16,R18二極管D1,D21N414850K電位R17三極管Q1,Q2,Q3,Q4,Q5器10KR19,R24,R26LM358PU2600R20變壓器T1,U1六電路設(shè)計(jì)總結(jié)整體電路共分為六個(gè)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(diào)制器，高頻功率放大器。首先由克拉波振蕩器產(chǎn)生頻率為10MHZ 的載波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)緩沖級(jí)，讓振蕩器與振幅調(diào)制器隔離開(kāi)來(lái)，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經(jīng)過(guò)高頻電壓放大器，將輸入電壓進(jìn)行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調(diào)制器，接著將調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大器放大，最后將載波信號(hào)與調(diào)制信號(hào)輸入到集電極調(diào)制電路

12、進(jìn)行普通調(diào)幅，然后進(jìn)行丙類功率放大，經(jīng)天線輸出普通調(diào)幅波。由于選用的仿真軟件為multisim, 有些元件在元件庫(kù)里沒(méi)有，仿真時(shí)就選用了理想的虛擬元件，比如型號(hào)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(hào)，所以在實(shí)際仿真調(diào)試時(shí)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考文獻(xiàn)1.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程高頻電子線路設(shè)計(jì)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(xué)出版社3. 高頻電子線路（第五版）張肅文高等教育出版社 200911 / 18.4. 謝嘉奎電子線路 非線性部分（第四版） 北京

13、：高等教育出版社， 20075. 宋樹(shù)祥，周冬梅 . 高頻電子線路 ( 第 2 版 ) . 北京：北京大學(xué)出版社， 20106. 王堯 . 電子線路實(shí)驗(yàn) . 南京：東南大學(xué)出版社， 2000八、收獲、體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于自己來(lái)說(shuō)是一次很大的挑戰(zhàn)，做起來(lái)我感覺(jué)比較吃力，雖然剛剛學(xué)完了高頻電子線路，但是一直有種云里霧里的感覺(jué)，雖然知道應(yīng)該由哪幾部分構(gòu)成，每一部分的原理也知道，但是實(shí)際做起來(lái)就很吃力了，要根據(jù)實(shí)際元件的特性去設(shè)計(jì)元件的參數(shù)，感覺(jué)無(wú)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(xué)們一起討論計(jì)算，并且去請(qǐng)教學(xué)長(zhǎng)，慢慢的我有了一點(diǎn)眉目，接著我便開(kāi)始設(shè)計(jì)各個(gè)單元模塊，對(duì)于各個(gè)模

14、塊的比較選擇還是比較容易，就是參數(shù)設(shè)計(jì)比較困難，主要原因是因?yàn)閷?duì)于電路的分析不清楚，我只有接著查找資料，結(jié)合老師所將知識(shí)，慢慢的一點(diǎn)點(diǎn)的明白計(jì)算，最終才算是有些明白。然而在使用軟件進(jìn)行仿真時(shí)有些三極管找不到，就是用了理想化的模型進(jìn)行了代替，致使在仿真的過(guò)程中修改了一些電阻的阻值，使電路正常工作。當(dāng)然這次課程設(shè)計(jì)也教會(huì)了我許多， 首先它將我平時(shí)的所學(xué)結(jié)合在一起， 有了一個(gè)系統(tǒng)的框架，然后再去補(bǔ)充這個(gè)框架的內(nèi)容，使我有了一個(gè)課程設(shè)計(jì)的基本方向和目的，不至于太過(guò)盲目；其次也鍛煉了我查閱資料的能力，以及對(duì)有用資料的篩選能力；再者通過(guò)跟同學(xué)們的討論研究，我懂得了合作的重要性。課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很能鍛煉人的實(shí)

15、踐，雖然它看起來(lái)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(shè)計(jì)，這將是一次更大的考驗(yàn)，不管是從設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)思路以及報(bào)告格式還有心理上來(lái)說(shuō)都是一次很好的鍛煉。12 / 18.報(bào)告成績(jī)：評(píng)閱時(shí)間：實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告教師簽字：班級(jí)：電子 112姓名：李大龍學(xué)號(hào)：112129同組人：胡進(jìn)君 李明課程名稱： 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室：第一實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 20014 年 3月 2 6日實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的安裝與調(diào)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模弘娮泳€路課程設(shè)計(jì)是電子類專業(yè)的學(xué)生第一次較為全面的設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，掌握各單元電路的工作原理和實(shí)際電路的分析計(jì)算，掌握整機(jī)電的分析設(shè)計(jì)方法。

16、其基本目的是：1 通過(guò)電子線路課程設(shè)計(jì)，初步掌握非線性電子線路的設(shè)計(jì)思路和方法。2 通過(guò)具體電路的設(shè)計(jì)，掌握非線性電子線路的特點(diǎn)、性能參數(shù)及二者之間的內(nèi)在聯(lián)系；學(xué)會(huì)在具體電路中如何合理地選擇電子器件。3 通過(guò)電子線路的設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生電子線路的設(shè)計(jì)、仿真、裝配、調(diào)整和測(cè)試能力，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、綜合解決問(wèn)題的能力。4 學(xué)會(huì)電子線路的相關(guān)仿真軟件。5 受到電子線路設(shè)計(jì)工程師的基本訓(xùn)練。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與原理：本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是焊接小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)，然后對(duì)各個(gè)單元電路包括晶體振蕩電路、音頻放大電路、振幅調(diào)制電路、兩級(jí)功率放大電路的調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的整體功能測(cè)試，并記錄相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分析得結(jié)

17、論。小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的框圖如下晶體緩沖級(jí)振幅調(diào)制緩沖級(jí)高頻功率振蕩器器放大器音頻語(yǔ)音信號(hào)放大器13 / 18.1.晶體振蕩器與緩沖級(jí)左圖為晶體振蕩器電路，它的震 蕩 頻 穩(wěn) 度 很 高 ， 與 用 于 產(chǎn) 生6MHz 的載波。電位器RP0，電阻R1，R2 ， R3 用來(lái)控制三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)和保證晶體振蕩器起振。電容C4 為兩級(jí)間的耦合電容。B點(diǎn)用于測(cè)試晶體振蕩器是否能起振。電位器RP0 用來(lái)調(diào)整 T1 的靜態(tài)工作點(diǎn)， 對(duì)晶體的起振有重要的作用。2.緩沖級(jí)左圖為緩沖級(jí)，起到隔離的作用調(diào)節(jié) RP2，可以改變震蕩的幅度，3音頻放大器左圖為音頻放大器，LM358的第一個(gè)部分產(chǎn)生1KHz 的音頻信號(hào)，

18、調(diào)節(jié)電位器R11 和 RP4 可調(diào)節(jié)音頻信號(hào)的幅值，LM358 的第二個(gè)部分對(duì)音頻信號(hào)幅值進(jìn)行放大，也可以從話筒處直接輸入1KHz 的音頻信號(hào)，為了保證后面對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，在調(diào)節(jié)電位器 RP4 時(shí)要注意輸出的信號(hào)的幅度。電容C8 為耦合電容。14 / 18.4.振幅調(diào)制器上圖為振幅調(diào)制電路，晶體振蕩器產(chǎn)生的載波信號(hào)由MC1496 的 10 端子加入， 音頻放大器的音頻信號(hào)有MC1496 的 1 端子加入，調(diào)節(jié)電位器RP3 可以使已調(diào)波上下對(duì)稱，并且改變調(diào)幅度ma。在管腳 2 和 3 之間的電阻RE 擴(kuò)展了兩個(gè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。為了不出現(xiàn)過(guò)調(diào)失真并保證準(zhǔn)確穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)對(duì)載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的調(diào)制作用

19、，它們的幅值必須小于275mv。已調(diào)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(jí)放大，即分別工作于甲類和丙類的放大器，實(shí)現(xiàn)對(duì)已調(diào)波功率的放大。晶體三極管T3 組成的電路為射級(jí)跟隨器，作為緩沖級(jí)，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(jí)輸出的時(shí)候可以相應(yīng)的調(diào)節(jié)雙聯(lián)變?nèi)荨?5 / 18.6.整體電路圖如下：三、實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件、軟件工具、平臺(tái)）：1雙蹤示波器，實(shí)驗(yàn)箱，數(shù)字萬(wàn)用表各一臺(tái)。2電烙鐵，鑷子，鉗子，螺絲刀等工具一套。3調(diào)幅發(fā)射機(jī)實(shí)驗(yàn)板，焊錫，元器件一套。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1.了解小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)總電路，分清各部分電路的功能，針對(duì)各部分電路的功能

20、，理解整體電路。2.檢查元器件的好壞，測(cè)量各元器件的大小，整理好備用，準(zhǔn)備好所需要的工具，進(jìn)行焊接。3.焊接完成后斷開(kāi)所有的短路環(huán)4.直流電源， 將測(cè)試 B 點(diǎn)接入示波器 ，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP0，使輸出信號(hào)頻率保持在 6MHz 附近，然后將示波器接 JP3，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 RP2，調(diào)節(jié)信號(hào)幅度， 使得該載波達(dá)到最大和最小不失真狀態(tài)，記下幅值和頻率；5.將測(cè)試點(diǎn)JP2 接上示波器，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R11 使得該部分的輸出信號(hào)的頻率大概為1KHz 左右，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP4，記錄音頻信號(hào)達(dá)到最大和最小不失真狀態(tài)時(shí)的幅值和頻率；6.連接 JP1， JP2，測(cè)試 JP3 點(diǎn)接上示波器，調(diào)節(jié)

21、 RP2，RP4， RP3，得到上下對(duì)稱的普通條幅信號(hào)，調(diào) RP3 使 Ma=0.8 。7. 將兩個(gè)磁環(huán)線圈繞上銅線，將磁環(huán)部分焊接到電路板上，進(jìn)行調(diào)節(jié)，觀察末級(jí)輸出，并適當(dāng)調(diào)節(jié)兩個(gè)磁環(huán)線圈的比例以及輸出電壓的幅值，使得末級(jí)無(wú)失真的輸出，并通過(guò)調(diào)節(jié)使得末級(jí)功放輸出功率和效率達(dá)到最佳狀態(tài)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1.晶體震蕩電路16 / 18.結(jié)果分析：調(diào)節(jié) RP0 使得振蕩級(jí)輸出信號(hào)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(diào)節(jié) RP2 可以改變載波信號(hào)的幅度。2.音頻放大器結(jié)果分析：LM358的第一個(gè)部分用于產(chǎn)生頻率為1KHz 的音頻信號(hào)，LM358 的后一個(gè)部分用于放大音頻信號(hào)的幅度，調(diào)節(jié)R11 與 RP4，測(cè)得音頻信號(hào)的頻率約為1029Hz 調(diào)節(jié) R11 與 RP4 可以調(diào)節(jié)音頻信號(hào)幅度。3.振幅調(diào)制電路Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmin+Vmax)*100%=(16-2)/(16+2)=77.8%17 / 18.4.功率放大圖像時(shí)虛的，說(shuō)明功率放大器沒(méi)有工作，電路板最后一級(jí)沒(méi)有調(diào)好六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：焊接的的電路板