小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)含仿真

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 初始條件： 可選元件：晶體管、MC1496仿真軟件：multisim軟件要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1、 掌握小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)原理；2、 設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)調(diào)幅功能的電路圖；3、 應(yīng)用multisim軟件對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)間安排：1、理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開(kāi)始查找資料；2、課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周。（1）確定技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫(xiě)出課程設(shè)

2、計(jì)報(bào)告，時(shí)間2天。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要3Abstract4一 調(diào)幅發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)5二 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)72.1 設(shè)計(jì)要求72.2電路設(shè)計(jì)8擬定調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理框圖8增益分配82.2.3.本機(jī)振蕩電路和話音放大電路9調(diào)制電路10功率放大級(jí)電路12整體電路設(shè)計(jì)13三、調(diào)試與仿真143.1晶體振蕩器的調(diào)試143.2調(diào)制器的測(cè)試153.3整機(jī)聯(lián)調(diào)及其常見(jiàn)故障分析16四、心得與體會(huì)17五、參考文獻(xiàn)18摘 要小功率調(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，

3、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)。使用Multisim、等計(jì)算機(jī)軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)，這類軟件的問(wèn)世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在機(jī)械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。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)

4、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)。AbstractLow-power AM transmitters commonly used in communications systems and other radio systems, especially in the area of MW and SW radio communication has been more widely used. The reason is simple AM transmitter to achieve amplitude modulation frequency b

5、and occupied by narrow, and the corresponding AM reception equipment and straightforward, it is widely used in broadcast AM transmitter fired. Multisim software to set up this lesson with the small-power AM transmitter circuit design and debugging of ways. Multisim software can go from concept desig

6、n to the electrical output of the physical production data, as well as in between all the analysis, validation, and design data management. Today's Multisim software is not a simple design tool, but a system, which covers the core to simulate all the physical design. The use of Multisim, and oth

7、er computer-aided design software products for a long time ago had become a trend, the advent of such software is also greatly improved the design staff in machinery, electronics and other industries of the product design quality and efficiency. This topic is designed to require low-power AM to gras

8、p the basic launch system design and installation of the circuit at all levels to explore in detail, using Multisim software simulation designed a low-power AM transmitters. 一 調(diào)幅發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)由于調(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。調(diào)幅發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)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300kHz30

9、MHz。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(zhǎng)度與發(fā)射頻率的波長(zhǎng)可比擬時(shí)，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(hào)控制載波電壓振幅變化的系數(shù)，ma的取值范圍為01，通常以百分?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%。線性失真：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性失真，噪聲電平：噪聲電平是指沒(méi)有調(diào)制信號(hào)時(shí)，由噪聲產(chǎn)生的調(diào)制度與信號(hào)最大時(shí)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

10、1%。調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理一條調(diào)幅發(fā)射機(jī)的組成框圖如下圖圖1所示，其工作原理是：第一本機(jī)振蕩產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的中頻信號(hào)，它的輸出送至調(diào)制器；話音放大電路放大來(lái)自話筒的信號(hào)，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(hào)，該信號(hào)經(jīng)中頻放大后與第二本振信號(hào)混頻；第二本振是一頻率可變的信號(hào)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(jí)將載頻信號(hào)的功率放大到所需發(fā)射功率。圖1 調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖二 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求根據(jù)以上的原理，要求設(shè)計(jì)一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)，主要參數(shù)：已知+Vcc=+1

11、0V、-VEE=-10V；話音放大級(jí)輸出電壓為5mV；負(fù)載電阻RL=75。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%。實(shí)驗(yàn)儀器設(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)超高頻毫伏表DA-36A 一臺(tái)雙蹤示波器（COS5020）或數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字萬(wàn)用表 一臺(tái)2.2電路設(shè)計(jì)2.2.1擬定調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理框圖根據(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，如下圖2所示

12、：圖2 擬定調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖圖中，各組成部分的的作用如下：本機(jī)振蕩：產(chǎn)生平率為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，2.2.2增益分配發(fā)射機(jī)級(jí)需要有一定的功率才能將信號(hào)發(fā)射出去，而每一級(jí)的功率又不能太大，否則會(huì)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(jī)各組成部分的作用，合理地分配

13、各級(jí)增益指標(biāo)。根據(jù)調(diào)制器的輸入特性確定本振信號(hào)和調(diào)制信號(hào)的振幅；由調(diào)制信號(hào)的輸出功率和發(fā)射機(jī)的輸出功率確定功率激勵(lì)和功放級(jí)的增益。2.2.3.本機(jī)振蕩電路和話音放大電路本機(jī)放大電路的輸出是發(fā)射機(jī)的載波信號(hào)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10-210-3，晶體振蕩電路的Q值可達(dá)數(shù)萬(wàn)，其日頻率穩(wěn)定度可達(dá)10-510-6.因此，本機(jī)振蕩電路采用晶體振蕩器。話音放大信號(hào)用來(lái)對(duì)話音信號(hào)進(jìn)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

14、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0.5mA4mA，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=60，Icq=2mA，VEQ=（1213）Vcc，則可算出R1，R2、R3。如圖所示。圖3 晶體振蕩器和話音放大電路2.2.4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4所示。圖4 調(diào)幅電路圖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

15、用分立器件要簡(jiǎn)單得多，而且性能優(yōu)越。課設(shè)運(yùn)用Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此MC1496需要自己搭建，其原理電路圖如圖5所示。圖5 MC14962.2.5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6所示：圖6 功率放大級(jí)電路2.2.6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，如圖7所示：圖7 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)整體電路三、調(diào)試與仿真3.1晶體振蕩器的調(diào)試調(diào)晶體振蕩器時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)晶振，使振蕩器不振蕩，再用萬(wàn)用表測(cè)三極管的各極電壓。VEQ應(yīng)

16、滿足VEQ（R2+R3）Icq=2mA，若不滿足則可調(diào)整R1的值。將三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試正確以后，再接上晶振，測(cè)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3.2調(diào)制器的測(cè)試測(cè)調(diào)制器電路靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使本振信號(hào)V0=0.先測(cè)MC1496五角的電壓Vs，調(diào)整R5的值，是V5R5=I0；然后測(cè)量各點(diǎn)靜態(tài)工作電壓，其值應(yīng)與設(shè)計(jì)值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調(diào)制電壓v=0，調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號(hào)為最小值，再使v=100mV，這時(shí)測(cè)得的輸出波形應(yīng)為載波被抑制的雙邊帶信號(hào)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(cè)試3.3

17、整機(jī)聯(lián)調(diào)及其常見(jiàn)故障分析晶振級(jí)與緩沖級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)緩沖級(jí)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(jí)的輸入阻抗不夠大，使晶振級(jí)負(fù)載加重。這可通過(guò)增大緩沖級(jí)的射極電阻RP1來(lái)提高緩沖輸入級(jí)輸入阻抗，也可通過(guò)減小C4，即減小晶振級(jí)與緩沖級(jí)的耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。本機(jī)振蕩級(jí)、緩沖級(jí)、話語(yǔ)放大級(jí)以及調(diào)制級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因可能是經(jīng)射級(jí)跟隨器輸出的本振電壓v0偏小或者是話音放大級(jí)輸出的調(diào)制電壓v過(guò)大?？梢哉{(diào)節(jié)RP2使v0=100150mV，并測(cè)量調(diào)制器輸出的波形。調(diào)整話音放大級(jí)增益，以滿足調(diào)幅度ma=50%的技術(shù)指標(biāo)要求。功率激勵(lì)級(jí)與功率放大級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)，往往會(huì)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(jí)間通過(guò)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(jí)間相互影響。這可在每一級(jí)單元電路的電源上加低、高頻去耦電路，以消除來(lái)自電源的串?dāng)_，也可以重新調(diào)整諧振回路，使回路諧振。四、心得與體會(huì)經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的努力，終于完成了這次課程設(shè)計(jì)，雖然結(jié)果不是很滿意。但總的來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的，基本上符合要求。本次設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)通信電子線路的學(xué)習(xí)使用multisim軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題，我先思考找出問(wèn)題所在，然后在去圖書(shū)館或上網(wǎng)查資料