調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)

1、調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)目錄一、前言錯誤!未定義書簽。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)錯誤!未定義書簽。2.1單元電路設(shè)計(jì)及仿真錯誤!未定義書簽。2.2調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)錯誤!未定義書簽。2.3高頻實(shí)驗(yàn)平臺整機(jī)聯(lián)調(diào)錯誤!未定義書簽。三、系統(tǒng)總述錯誤!未定義書簽。3.1總體設(shè)計(jì)框圖錯誤!未定義書簽。3.2總體設(shè)計(jì)方案錯誤!未定義書簽。3.3整機(jī)電路工作原理錯誤!未定義書簽。四、單元電路設(shè)計(jì)與仿真錯誤!未定義書簽。4.1差分式振蕩器錯誤!未定義書簽。4.2三極管倍頻電路錯誤!未定義書簽。4.3二極管單平衡調(diào)制器錯誤!未定義書簽。4.4混頻器錯誤!未定義書簽。4.5丙類諧振功率放大器錯誤!未定義書簽。五、整機(jī)電路

2、設(shè)計(jì)圖錯誤!未定義書簽。六、高頻實(shí)驗(yàn)平臺整機(jī)聯(lián)調(diào)錯誤!未定義書簽。七、設(shè)計(jì)總結(jié)錯誤!未定義書簽。八、參考文獻(xiàn)錯誤!未定義書簽。附件一：整機(jī)電路設(shè)計(jì)圖錯誤!未定義書簽。附件二：元器件明細(xì)表錯誤!未定義書簽。一、前言通信系統(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)男盘栃问剿椭列诺馈Ｐ旁葱盘栐谕?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(jìn)行調(diào)制，就能使

3、信號的頻譜搬移到 適合信道的頻率范用內(nèi)進(jìn)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?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(shí)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(jìn)行傳輸，以提 高信道容量；

4、3調(diào)制可以提高通信系統(tǒng)抗干擾的能力，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(jì)技術(shù)等因素，可以釆用不同的調(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(jìn)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)制就是山調(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(yán)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。調(diào)幅發(fā)射機(jī)口前正廣泛應(yīng)用于無線電廣播系統(tǒng)中，本次課程設(shè)計(jì)完成了小信號調(diào)幅發(fā)射 機(jī)從設(shè)訃到仿真調(diào)試的完整設(shè)計(jì)工作。二、設(shè)計(jì)指標(biāo)完成調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)

5、各單元電路的設(shè)訃及仿真，并利用multisim開發(fā)軟件完成整機(jī)電路的 調(diào)試。設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求如下：工作頻率范圍：調(diào)幅制一般適用于中、短波廣播通信，其工作頻率范圍為3OOkHz3OMHz。 發(fā)射功率：一般是指發(fā)射機(jī)送到天線上的功率。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射頻率的波長可 比擬時，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。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01, 通常以白分?jǐn)?shù)的形式表示，即0%100%。非線性失真（包絡(luò)失真）：調(diào)制器的調(diào)制特性不能跟調(diào)制電壓線性變化而引起已調(diào)波的包 絡(luò)失真為調(diào)幅發(fā)射機(jī)的非線性失真，一般要求小于10%o線性失真：保持調(diào)制電壓振幅不

6、變，改變調(diào)制頻率引起的調(diào)幅度特性變化稱為線性失真, 噪聲電平：噪聲電平是指沒有調(diào)制信號時，山噪聲產(chǎn)生的調(diào)制度與信號最大時間的調(diào)幅 度比，廣播發(fā)射機(jī)的噪聲電平要求小于0.1%, 一般通信機(jī)的噪聲電平要求小于1%。2.1單元電路設(shè)計(jì)及仿真1）設(shè)訃晶體振蕩器產(chǎn)生5MHz高頻信號2）設(shè)計(jì)三極管倍頻電路，完成信號的三倍頻，產(chǎn)生15MHz的高頻信號3）設(shè)計(jì)二極管雙平衡調(diào)制器4）設(shè)計(jì)混頻電路5）設(shè)計(jì)丙類諧振功率放大電路2.2調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)工作頻率f= 15MHz,發(fā)射功率P0=100mW,調(diào)幅度ma=90%,整機(jī)效率大于40%2.3高頻實(shí)驗(yàn)平臺整機(jī)聯(lián)調(diào)三、系統(tǒng)總述3.1總體設(shè)計(jì)框圖圖3.1總體設(shè)計(jì)

7、框圖各部分的作用：本振1：產(chǎn)生頻率為5MHz的載波信號倍頻器：產(chǎn)生頻率為15MHz的載波高頻放大器：將高頻信號放大到調(diào)制器所需電壓低頻輸入：輸入低頻信號用于調(diào)制低頻放大器：將低頻信號放大到調(diào)制器所需電壓幅度調(diào)制器：將低頻信號調(diào)制到載波上產(chǎn)生調(diào)幅信號混頻器和帶通濾波器：將高頻信號頻率搬移到更高的頻率功率放大器：對載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率3.2總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用最基本的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)，由主振、倍頻、調(diào)制、混頻及功放五部分構(gòu) 成。由于晶體穩(wěn)定性好，Q值很高，頻率穩(wěn)定度也很高。因此，主振級采用晶體振蕩器，滿 足所需的頻率穩(wěn)定度。利用丙類功率放大器的原理設(shè)計(jì)三倍頻電路，用于產(chǎn)生所需頻率載

8、波。 為了有效抑制載波，選用二極管雙平衡調(diào)制方式完成調(diào)幅過程。為了有效地發(fā)射信號，運(yùn)用 混頻器、帶通濾波器和丙類功率放大器產(chǎn)生具有所需發(fā)射功率的信號。3.3整機(jī)電路工作原理發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號對高頻載波的調(diào)制,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上 具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。調(diào)幅發(fā)射機(jī)的基本工作原理為：第一本機(jī)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；話音放大電路將低頻信號（例如語音 信號）放大至足夠的電壓送到振幅調(diào)制電路，其輸出也送至調(diào)制器；調(diào)制器輸出是已經(jīng)調(diào)幅 的中頻信號，該信號經(jīng)中頻放大后與第二本振信號混頻；笫二本振是一頻率可變的信號源， 選第二本振頻率fo2

9、是發(fā)射載頻foe與第一本振fol之差，混頻器輸出經(jīng)帶通或低通濾波器濾 波，使輸出載頻foc=fo2+fol;功率放大器將載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率，然后經(jīng)天線 輸出。四、單元電路設(shè)計(jì)與仿真4. 1差分式振蕩器主振器就是高頻振蕩器，是發(fā)射機(jī)的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定的，幅度較 大的，波形失真小的高頻正弦波信號作為發(fā)射載頻信號。高頻電子線路所討論的工作頻率是 兒白千赫到兒口兆赫，而課程設(shè)訃所設(shè)計(jì)的最高頻率受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，一般選在30兆赫 以下。電路圖中Q1和Q2為差分對管，其中Q2管的集電極外接LC諧振回路，諧振在工作 頻率上，諧振回路上的輸出電壓直接加載Q1管的基極上形成正反

10、饋。同時Q2管的集電極乂 通過LC諧振回路接到Q2管的基極上，這樣，Ubb就同時成為兩管的基極偏置電壓，保證了 兩管基極直流同電位，同時也使Q2管的基極和集電極相同電位，Q2管丄作在臨界飽和狀態(tài), 因此，LC回路兩端的振蕩電壓振幅就不能太大，一般為200mV左右。圖4.1差分振蕩器原理圖圖4.1差分振蕩器仿真效果圖4.2三極管倍頻電路已知丙類放大器集電極電流ic為尖頂余弦脈沖，如果集電極回路不是調(diào)諧于基波，而是調(diào) 諧于n次諧波上（n為正整數(shù)），那么輸出回路對基波和其他諧波的阻抗很小，近對n次諧波 的阻抗達(dá)到最大值，且呈電阻性。于是輸出諧振回路僅有ic的n次諧波分量產(chǎn)生的高頻電壓, 而其他頻率分

11、量產(chǎn)生的電壓均可忽略。因而，在諧振阻抗Rp上可得到頻率為輸入信號頻率n 倍的輸出信號功率。這種將輸入信號頻率倍增n倍的電路成為倍頻器，它廣泛應(yīng)用于無線電 發(fā)射機(jī)等電子設(shè)備中。根據(jù)上述原理，可設(shè)訃丙類功放三倍頻電路，其原理圖如下:O sci lloscope -XSC1圖4.2.2三倍頻電路仿真效果圖圖422為其仿真效果圖，經(jīng)過三倍頻電路后，輸出波形的頻率為輸入波形的三倍。4.3二極管單平衡調(diào)制器一平衡調(diào)制器有一對二極管，多個包括有一個平衡一不平衡的轉(zhuǎn)換器的圖形線，圖形線 分別包含有朝前延伸并連接于二極管的線，至少一組容性短截線設(shè)置為靠近于線并且彼此間 隔入/ 8的距離（入為所用頻率的波長），容

12、性短截線可通過連接金屬線與圖形線連接用于調(diào) 整隔離。一種平衡調(diào)制器，其特征在于它包含有：一對二極管；多根圖形線，它包括有一平 衡一不平衡變換器，所說的圖形線包含有分別延伸并連接于所說的二極管的線；至少一組容 性短截線設(shè)置黑近所說的圖形線，且彼此被間隔成X / 8的距離（入是所用頻率的波長）， 所說的容性短截線是可通過連接金屬線與所說的圖形線連接，用于隔離調(diào)整。| 反向 T1 Q Z時回通砂誦謂一B1.800 ms52877 mV0.000VT2 sa1.800 ms52877 mV0.000VT2-T10.C00 S0.000 V.000Vnr標(biāo)蔭：203 usyoiv列度：50 mv/Div

13、刻蔭：20 mV IDIV羽國二|X軸位移（格”0Y軸位移（格）：oY軸位移（格”0水平:0V時基通道A通道B袖岌I傑存丨外觸發(fā)suEitw )irriiwin cuzisebwcxi圖3.3.1二極管單平衡調(diào)制電路仿真波形4.4混頻器混頻器是一種典型的線性時變參數(shù)電路，要完成頻譜的線性搬移，關(guān)鍵是獲得兩個輸入 信號的乘積，能找到這個乘積項(xiàng)，就可完成所需的線性搬移功能。其中，混頻電路輸入的是 載頻為fol的高頻已調(diào)波信號us和頻率為fo2的本地震蕩信號uL（t）,經(jīng)過非線性器件變頻后 輸出端有兩個信號的差頻fol-fo2.和頻fol+fo2及其他頻率分量，再經(jīng)濾波器濾掉不需要的 頻率分量，取和

14、頻foc=fol+fo2作為已調(diào)波信號，從而實(shí)現(xiàn)變頻作用。其原理圖如圖4.4.1所示：Oscilloscope-XS C1圖442混頻器仿真效果圖4.5丙類諧振功率放大器功率放大器用于高效率地供給負(fù)載足夠大的信號功率，其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(fù)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。圖4.5.1為丙類諧振功率放大電路原理圖。 它的特點(diǎn)是放大器匸作于丙類狀態(tài)，晶體管發(fā)射結(jié)為負(fù)偏置，流過晶體管的電流為失真的脈 沖波形，負(fù)載為諧振回路。諧振回路要確保從電流脈沖中取出基波分量，獲得正弦電壓，還 要實(shí)現(xiàn)放大器的阻抗

15、匹配。電路輸出功率為lOOmW,導(dǎo)通角為70%,后級采用變壓器耦合， 通過天線將信號發(fā)射出去。4 卜ti 3ST2 asT2-T1Time39 590 us39.590 us0.000 sChannel.A425.581 mV425.581 mV0.000 VChan ne；l_B -32.636 mV -32.636 mV0.000VReverseI1 Ext. triggerTrinnrTimehacerharanAl hChannail RScale: 50 nsJDiv :弓Scale: 200 mV/DivScale: 100 mV/Div1 1 y H 匸1Edge:國巴旦圖Xpo

16、s.QDiv):0Y pos.QDiv): 0Ypos.(Div): 0Level:ov(Y/r|Add b/aa/B AclPolfDcl fAc|V|Dcin | Single | Normal | Au to | |None |圖452丙類放大器仿真效果圖五、整機(jī)電路設(shè)計(jì)圖晶振級與緩沖級聯(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。這可通過減小C3,即減小晶振級與緩沖級的 耦合來實(shí)現(xiàn)。本機(jī)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vO偏小或者是話音放大級輸出的調(diào)

17、制電圧vQ過 大。可以調(diào)節(jié)使v0= 100150mV,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=90%的技術(shù)指標(biāo)要求。功率激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)_或是屮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。具體電路圖見附件1所示。調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)六、高頻實(shí)驗(yàn)平臺整機(jī)聯(lián)調(diào)圖51調(diào)諧放大器圖52中頻放大器RIGOL STOF亠亠品亠51 f O 16 -0mU3IGQ.e

18、 1400MHzIMAE 100mUTime 100 .Qns i0.0000s圖5.3二極管放大器調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)七、設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過這段時間的努力，終于完成了這次課程設(shè)計(jì)，雖然也存在一些瑕疵，但是總的來說 還是不錯的，基本上符合課程設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)通過對通信電子線路的學(xué)習(xí)，使用multisim軟件設(shè)計(jì)了一個完整調(diào)幅發(fā)射 系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)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，也明口了所學(xué)知識的應(yīng)用 范圍，收獲不少。在這次課程設(shè)汁中，我主要完成了晶體振蕩器和二極管雙平衡調(diào)制器的設(shè)訃。在設(shè)計(jì)過 程中，我首先通過查閱各種相關(guān)資料，產(chǎn)生基本設(shè)計(jì)思路，通過計(jì)算得出元件參數(shù)。然后在 multisim軟件中進(jìn)行仿真。通過不斷改進(jìn)完善，才得到令人滿意的結(jié)果。通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了把書本的知識和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這就是理論結(jié)合實(shí) 際，雖然在設(shè)訃電路時磕磕碰碰，但用到的知識反映了書中的核心知識點(diǎn)，我想這對我們以 后的學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)作用。設(shè)計(jì)過程中我也提高了對于multisim軟件的實(shí)驗(yàn)技巧，在下階 段的學(xué)習(xí)中我一定