高頻課程設(shè)計-調(diào)幅發(fā)射機

1、 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一設(shè)計內(nèi)容1、 設(shè)計一個點頻調(diào)幅發(fā)射機。 2、 已知條件：電源+Vcc=+10V、VEE=10V；主要器件有MC1496、3DG100、3DG130、4MHz晶振、NXO-10磁環(huán)；話音放大器輸入電壓為5mV，負載電阻RL=75。 3、主要技術(shù)指標要求：工作頻率f=8MHz，發(fā)射功率P0=100mW，調(diào)幅度ma=50%，整機效率大于40%。 4、實驗儀器：函數(shù)信號發(fā)生器、高頻信號源、高頻實驗箱等。注意：晶體管、集成音頻功放等器件可自由選擇，或根據(jù)實驗箱器件來選用。二設(shè)計要求 1、設(shè)計思路清晰，畫出整體設(shè)計框圖；2、給出具體設(shè)計思路，畫出單元電路；3、單元電路進行分析計算，確

2、定器件參數(shù)；4、（*調(diào)試步驟）編寫設(shè)計說明書；5、畫出整機原理圖、PCB圖。 6、由于涉及單元電路多，每個同學(xué)可以各自重點負責(zé)其中之一，然后合作完成整個發(fā)射機設(shè)計。主要設(shè)計條件1、提供函數(shù)信號發(fā)生器、示波器；2、提供直流電源一臺；3、必要的元器件和導(dǎo)線等；4、高頻電路實驗箱。說明書格式1） 課程設(shè)計封面；2） 設(shè)計任務(wù)書；3） 說明書目錄；4） 設(shè)計總體思路，基本原理和框圖；5） 單元電路設(shè)計分析；6） 實驗調(diào)試；7） 總結(jié)與體會；8） 附錄；9） 參考文獻；10）整機原理圖。進度安排 第1天：下達設(shè)計任務(wù)書，介紹課題內(nèi)容與要求； 第2、3天：查找資料，確定總體設(shè)計方案，設(shè)計方案論證； 第48

3、天：硬件電路設(shè)計，單元電路原理和計算分析； 第9天：書寫論文，畫整機原理圖 第10天：整理資料，準備答辯。（共兩周）參考文獻 1、高吉祥主編，高頻電子線路，（第2版），高等教育出版社。 2、謝自美主編，電子線路設(shè)計.實驗.測試，華中理工大學(xué)出版社。 3、謝嘉奎主編，電子線路（非線性部分），高等教育出版社。 4、彭介華主編，電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)，高等教育出版社。說明書目錄一設(shè)計總體思路，基本原理和框圖61. 調(diào)幅發(fā)射機系統(tǒng)設(shè)計6（1）點頻調(diào)幅發(fā)射機框圖7（2）各部分的作用7二單元電路設(shè)計分析81本機振蕩82倍頻電路93緩沖電路94調(diào)制電路115高頻功率放大14（1）.集電極電源提供的直流功率14

4、（2）.集電極輸出基波功率15（3）.集電極效率c15（4）、偏置電路186匹配網(wǎng)絡(luò)19四附錄21五總結(jié)與體會22六參考文獻24七整機原理圖25一設(shè)計總體思路，基本原理和框圖1. 調(diào)幅發(fā)射機系統(tǒng)設(shè)計通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備是將信息發(fā)送者送來的非電量原始信息（信源）如語音、文字和圖像等轉(zhuǎn)變成電信號，再把信號處理成適合于信道傳輸?shù)男盘栃问剿椭列诺?。信源信號在通信系統(tǒng)中稱為基帶信號。基帶信號是頻譜在零頻附近的寬帶信號，這種信號一般具有從零頻開始的較寬的頻譜，而且在頻譜的低端分布較大的能量，所以稱為基帶信號，這種信號不宜直接在信道中傳輸。如果將消息信號對頻率較高的載波進行調(diào)制，就能使信號的頻譜搬移到適合信

5、道的頻率范圍內(nèi)進行傳輸。例如聲音基帶信號的頻率范圍是20Hz20kHz，這樣的基帶信號是不能在無線信道上傳輸?shù)?。即使在某些可以傳輸直流的有限信道上，為了提高信道的通信容量，基帶信號的傳輸方式也很少采用。一般是用基帶信號去改變某個高頻正弦電壓（載波）的參數(shù)，使載波的振幅、頻率或相位隨基帶信號而變化，這一過程稱為調(diào)制。在通信系統(tǒng)中，調(diào)制有三個主要作用：1調(diào)制的過程就是一個頻譜搬移的過程，將原來不適宜傳輸?shù)幕鶐盘栴l譜搬移到適宜傳輸?shù)哪骋粋€頻段上，然后傳輸至信道；2調(diào)制的另一個重要作用是實現(xiàn)信道復(fù)用，即把多個信號分別安排在不同的頻段上同時進行傳輸，以提高信道容量；3調(diào)制可以提高通信系統(tǒng)抗干擾的能力，

6、例如將信號頻率搬移，從而離開某一特定干擾頻率。對不同的信道，根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)等因素，可以采用不同的調(diào)制方式。以模擬信號為調(diào)制信號，對連續(xù)的正（余）弦載波進行調(diào)制，亦即載波的參數(shù)隨著調(diào)制信號的作用而變化，這種調(diào)制方式稱為模擬調(diào)制。而所謂振幅調(diào)制就是由調(diào)制信號去控制載波的振幅，使之按調(diào)制信號的規(guī)律變化，嚴格地講，是使高頻振蕩的振幅與調(diào)制信號呈線性關(guān)系，其他參數(shù)（頻率和相位）不變。這是使高頻振蕩的振幅載有消息的調(diào)制方式。通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備若采用調(diào)幅方式則稱為調(diào)幅發(fā)射機，一般調(diào)幅發(fā)射機的組成框圖如圖所示，工作原理是：本機振蕩產(chǎn)生一個固定頻率的載波信號，載波信號經(jīng)緩沖倍頻送至振幅調(diào)制電路；話音放大電路將低

7、頻信號（例如語音信號）放大至足夠的電壓送到振幅調(diào)制電路；振幅調(diào)制電路的輸出信號經(jīng)高頻功率放大器，高放級將載頻信號的功率放大到所需的發(fā)射功率，然后經(jīng)天線輸出。由調(diào)幅發(fā)射機的工作原理和給定的參數(shù)，得（1）點頻調(diào)幅發(fā)射機框圖（2）各部分的作用本機振蕩：產(chǎn)生頻率為的載波頻率緩沖級：將振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對振蕩級的影響；將功率放大級與調(diào)制級隔離，減少功率放大級對調(diào)制級的影響。低頻放大級：將低頻信號放大到調(diào)制器所需的電壓。調(diào)制級：將低頻信號調(diào)制到載波上產(chǎn)生調(diào)幅信號。匹配網(wǎng)絡(luò)：高效率輸出所需功率。二單元電路設(shè)計分析1本機振蕩本機振蕩電路的輸出是發(fā)射機的載波信號，它要求的振蕩頻率應(yīng)十分穩(wěn)定，一般的振

8、蕩電路，其頻率穩(wěn)定度約為，晶體振蕩電路的值可高達數(shù)萬，其頻率穩(wěn)定度可達。因此，本機振蕩電路采用晶體振蕩器。晶體振蕩器的電路如圖所示，電路采用負電源供電，、構(gòu)成直流電源濾波器。、為晶體管的偏置電路，用以確定靜態(tài)工作點。、構(gòu)成放大器的負載，為高頻扼流圈。為基極旁路電容，、為輸出電容分壓器，以減小實際負載對諧振回路的影響，該電路又稱為西勒電路。諧振回路的總電容等于 由此，可求得該振蕩器的振蕩頻率為2倍頻電路倍頻電路采用模擬乘法器電路，只需將兩個信號輸入端接入同一載波信號即可。由于調(diào)制電路也采用模擬乘法器電路，所以的具體應(yīng)用將在調(diào)制級介紹。3緩沖電路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

9、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(jīng)常采用射極跟隨器電路，如圖所示。調(diào)節(jié)射極電阻，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輸出電阻式中，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(shù)一般情況下，所以圖示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似于1的特點。晶體管的靜態(tài)工作點應(yīng)位于交流負載的中點，一般取，對于圖示電路，若取，則取電阻，電位器根據(jù)寬帶功率放大器中已計算出功率激勵級的輸出阻抗為325，即射極跟隨器

10、的負載電阻，則射極跟隨器的輸入電阻為輸入電壓4調(diào)制電路設(shè)調(diào)制信號為，其平均值=0。f(t)疊加直流后對載波的幅度進行調(diào)制，就形成了常規(guī)調(diào)幅信號，也稱為標準調(diào)幅信號或完全調(diào)幅信號，其時間波形表達式為式中為載波信號的角頻率，為載波信號的起始相位（通常取=0）。設(shè)調(diào)制信號，則調(diào)幅信號為由時間波形可知，當滿足條件時，已調(diào)信號的包絡(luò)與調(diào)制信號成正比，用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號；當就會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象。時則為滿調(diào)幅。在實際系統(tǒng)中，通常取在30%60%之間。當（即m）分別等于1，小于1，大于1時,調(diào)幅的波形如下所示。由上述分析可知，振幅調(diào)制信號就是載波與調(diào)制信號相乘所產(chǎn)生的。由于兩個信號都是模

11、擬信號，所以需要使用模擬乘法器完成這一過程。模擬乘法器是一種能完成兩個模擬量的相乘的電子元件。高頻電子線路中的振幅調(diào)制就是載波和調(diào)制信號相乘的過程構(gòu)成的振幅調(diào)制電路如圖所示。其中，載波信號經(jīng)高頻耦合電容從腳端輸入，為高頻旁路電容，使腳交流接地；調(diào)制信號經(jīng)低頻耦合電容從腳端輸入，為低頻旁路電容，使腳接地。調(diào)制信號從腳單端輸出。采用雙電源供電，所以腳的偏置電阻接地，靜態(tài)偏置電流或為腳與間接入負反饋電阻，以擴展調(diào)制信號的線性動態(tài)范圍，增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。電阻、及、提供靜態(tài)偏置電壓。保證乘法器內(nèi)部各個晶體管工作在放大狀態(tài)，所以阻值的選取應(yīng)滿足，、與電位器組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變的

12、值可以改變調(diào)幅系數(shù)。5高頻功率放大高頻功率放大電路由寬帶功放和丙類功放兩級組成。丙類諧振功率放大器是利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路的功率放大器。如圖所。下面所介紹的是丙類功率放大器的工作原理及基本特性。功率放大器是依靠激勵信號對放大管電流的控制，起到把集電極電源的直流功率變換成負載回路的交流功率的作用。在同樣的直流功率的條件下，轉(zhuǎn)換效率越高，輸出的交流功率越大。（1）.集電極電源提供的直流功率式中Ic0為余弦脈沖的直流分量。式中為余弦脈沖的最大值；為余弦脈沖的直流分解系數(shù)。式中為晶體管的導(dǎo)通電壓；為晶體管的基極偏置；為功率放大器的激勵電壓振幅。（2）.集電極輸出基波功率式中：為集電極輸出電壓振幅；為

13、余弦電流脈沖的基波分量；為諧振電阻。（3）.集電極效率c=式中：=為集電極電壓利用系數(shù)；為余弦脈沖的基波分解系數(shù)。 功率放大器的設(shè)計原則是在高效率下取得較大的輸出功率。在實際運用中，為兼顧高的輸出功率和高效率，通常取=。丙類諧振功率放大器的負載特性若、和三個參數(shù)固定, R發(fā)生變化, 動態(tài)線、以及Po、等性能指標的變化就是諧振功放的負載特性。 由下圖可知, 和固定意味著Q點固定, 固定進一步意味著也固定。根據(jù)公式, 放大區(qū)動態(tài)線斜率將僅隨R而變化。圖中給出了三種不同斜率情況下的動態(tài)線。動態(tài)線A1B1的斜率最大， 即對應(yīng)的負載最小, 相應(yīng)的輸出電壓振幅也最小, 晶體管工作在放大區(qū)和截止區(qū)。 動態(tài)線

14、A2B2的斜率較小，與特性曲線相交于飽和區(qū)和放大區(qū)的交點處(此點稱為臨界點), 相應(yīng)的輸出電壓振幅增大, 晶體管工作在臨界點、放大區(qū)和截止區(qū)。動態(tài)線A3B3的斜率最小, 即對應(yīng)的負載R最大, 相應(yīng)的輸出電壓振幅比略為增大, 晶體管工作在飽和區(qū)、 放大區(qū)和截止區(qū)。根據(jù)輸出電壓振幅大小的不同, 這三種工作狀態(tài)分別稱為欠壓狀態(tài)、臨界狀態(tài)和過壓狀態(tài), 而放大區(qū)和飽和區(qū)又可分別稱為欠壓區(qū)和過壓區(qū)。 注意, 在過壓狀態(tài)時, 波形的頂部發(fā)生凹陷, 這是由于進入過壓區(qū)后轉(zhuǎn)移特性為負斜率而產(chǎn)生的。 下圖給出了負載特性曲線。 由圖可以看到, 隨著R的逐漸增大, 動態(tài)線的斜率逐漸減小, 由欠壓狀態(tài)進入臨界狀態(tài), 再

15、進入過壓狀態(tài)。在臨界狀態(tài)時, 輸出功率Po最大, 集電極效率接近最大, 所以是最佳工作狀態(tài)。負載特性所反映的電壓、功率和效率的變化關(guān)系，可以幫我們認識功率放大器的不同特點，并且根據(jù)不同工作狀態(tài)的特點，使放大器得到合理的利用，滿足高頻設(shè)備提出的要求。（4）、偏置電路如圖是三種常用的電路，圖一是利用基級電流在基區(qū)擴展電阻上的降壓作為偏置電壓。他的缺點是偏壓小，而且隨晶體管而變，不能保持穩(wěn)定的偏壓。優(yōu)點是電路簡單，在大功率丙類功放中得到廣泛的應(yīng)用。圖2是利用基級電流的直流分量在上的降壓得到偏置電壓，是高頻旁路電容。他的優(yōu)點是偏置電壓隨輸入信號電壓的大小起自動調(diào)節(jié)的作用。圖3是利用發(fā)射極電流的支流分量

16、在上建立偏壓，是高頻旁路電容。避免Re上產(chǎn)生交流反饋，其RC時間常數(shù)應(yīng)滿足。它可以自動維持放大器的穩(wěn)定工作，當激勵信號加大時,加大，負偏壓加大，使得相對增加量減少。這實質(zhì)上就是支流負反饋的作用，可以使放大器工作狀態(tài)變化不大。缺點是由于上建立了一定大小的直流偏壓，減小了電源電壓的利用率，因此不宜取得過大，以免影響放大器的輸出功率。而且在高頻工作時，發(fā)射極很難完全接地，故在頻率很高的丙類功放中使用較少。丙放工作狀態(tài)計算6匹配網(wǎng)絡(luò)LC選頻匹配網(wǎng)絡(luò)有倒L型、T型、型等幾種不同組成形式，其中倒L型是基本形式?，F(xiàn)以倒L型為例，說明其選頻匹配原理。倒L型網(wǎng)絡(luò)是由兩個異性電抗元件、組成，常用的兩種電路如圖所示

17、，其中是負載電阻，是二端網(wǎng)絡(luò)在工作頻率處的等效輸入電阻。對于圖(a)所示電路，將其中與的串聯(lián)形式等效變換為與的并聯(lián)形式，如圖(c)所示。在與并聯(lián)諧振時，有+=0，=根據(jù) =(1+)所以 =由下式可以求得選頻匹配網(wǎng)絡(luò)電抗值=由上述計算可知，采用這種電路可以在諧振頻率處增大負載電阻的等效值。對于圖(b)所示電路，將其中與的并聯(lián)形式等效變換為與的串聯(lián)形式，如圖(d)所示。在與串聯(lián)諧振時，可求得以下關(guān)系式：=由上述計算可知，采用這種電路可以在諧振頻率處減小負載電阻的等效值。四附錄原件 個數(shù) 電阻 32個 滑動變阻器 3個 電容 25個 電感 3個 高頻扼流圈 2個 變壓器 2個 NPN三極管 5個 M

18、C1496芯片 1片 放大器 1個 天線 1根 電源 若干五總結(jié)與體會高頻電子線路是上學(xué)期我們學(xué)習(xí)的課程中最難的，通過這周的課程設(shè)計我更深有體會！原因有很多吧，也許是上個學(xué)期的高頻沒有學(xué)好，然后又沒有很用心的去思考解決問題，只是一味的做題應(yīng)付考試而已。一直覺得動手能力不好因此這個課程設(shè)計也就變得很棘手了。不過再棘手還是得試試的。畢竟這是一項任務(wù)，無論結(jié)果怎樣都應(yīng)該盡全力去做。這才是我們現(xiàn)代大學(xué)生應(yīng)該具備的思想。任務(wù)下達后，我就忙著去查找搜集相關(guān)資料。圖書館，上網(wǎng)采集了一些有用的資料?？赡芤驗樾睦餂]底吧，在課程設(shè)計的每一天里都會很擔(dān)心，怕完成不了任務(wù)。有時候查閱資料都會有一些心不在焉，效率很低。

19、而且收集的資料很凌亂使人沒有頭緒，心情糟透了。后來一次仔細的核對缺殘不完整的程序進行了逐段分析后，才突然間點恍然大悟，感覺自己在這方面又認識了很多，感覺又更進了一步。這次課程設(shè)計我們完成了任務(wù)，我想對于我還是其他的同學(xué)都會有很多體驗和收獲。對于我而言，我又重新?lián)炱鹆松蟼€學(xué)期的高頻電子線路這本書和實驗書。以前對書上的知識的記憶，有些純粹是為了應(yīng)付期末考試沒有深入太多。而現(xiàn)在經(jīng)過了這次課程設(shè)計之后，讓我明白了一些東西，感覺在高頻這一塊兒充實了很多。我想這對于我們以后肯定是有幫助的，尤其是我們現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)的學(xué)科，這一定會幫助很大。我覺得很多同學(xué)在這一方面和我一樣都很薄弱。老師也有講過高頻是一門很難的學(xué)科，關(guān)系我們電信專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)。也會有一些同學(xué)在這方面很有天賦。有的時候會很羨慕他們作設(shè)計猶如如魚得水般的順利。后悔曾經(jīng)沒有好好去學(xué)，本來注定自己的節(jié)奏就要比別人慢半拍，但總是后知后覺不提早加快腳步，以至現(xiàn)在的差距越來越大。我并沒有像其他同學(xué)一樣感覺到課程設(shè)計