小功率調(diào)幅發(fā)射機設計含仿真

1、課程設計任務書學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 工作單位： 題 目: 小功率調(diào)幅發(fā)射機設計 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:（包括課程設計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、 掌握小功率調(diào)幅發(fā)射機原理；2、 設計出實現(xiàn)調(diào)幅功能的電路圖；3、 應用multisim軟件對所設計電路進行仿真驗證時間安排：1、理論講解，老師布置課程設計題目，學生根據(jù)選題開始查找資料；2、課程設計時間為1周。（1）確定技術(shù)方案、電路，并進行分析計算， 時間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設計與分析，時間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫出課程設

2、計報告，時間2天。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目 錄摘要3Abstract4一 調(diào)幅發(fā)射機的主要性能指標5二 小功率調(diào)幅發(fā)射機的設計72.1 設計要求72.2電路設計8擬定調(diào)幅發(fā)射機的工作原理框圖8增益分配82.2.3.本機振蕩電路和話音放大電路9調(diào)制電路10功率放大級電路12整體電路設計13三、調(diào)試與仿真143.1晶體振蕩器的調(diào)試143.2調(diào)制器的測試153.3整機聯(lián)調(diào)及其常見故障分析16四、心得與體會17五、參考文獻18摘 要小功率調(diào)幅發(fā)射機常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波廣播通信的領域里更是得到了廣泛應用。原因是調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)幅簡便，

3、調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應的調(diào)幅接收設備簡單，所以調(diào)幅發(fā)射機廣泛地應用于廣播發(fā)射。本課設結(jié)合Multisim軟件來對小功率調(diào)幅發(fā)射機電路的設計與調(diào)試方法進行研究。Multisim軟件能實現(xiàn)從電學概念設計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證、和設計數(shù)據(jù)管理。今天的Multisim軟件已不是單純的設計工具，而是一個系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設計。使用Multisim、等計算機軟件對產(chǎn)品進行輔助設計在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設計人員在機械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設計質(zhì)量與效率。本課題的設計目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設計與安裝對各級

4、電路進行詳細地探討，并利用Multisim軟件仿真設計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。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)射機的主要性能指標由于調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)幅簡便，調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應的調(diào)幅接收設備簡單，所以調(diào)幅發(fā)射機廣泛地應用于廣播發(fā)射。調(diào)幅發(fā)射機的主要性能指標如下：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)射機送到天線上的功率。只有當天線的長度與發(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，通常以百分數(shù)的形式表示，即0%100%。非線性失真（包絡失真）：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)波的包絡失真為調(diào)幅發(fā)射機的非線性失真，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，廣播發(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

10、1%。調(diào)幅發(fā)射機的工作原理一條調(diào)幅發(fā)射機的組成框圖如下圖圖1所示，其工作原理是：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)射機組成框圖二 小功率調(diào)幅發(fā)射機的設計2.1 設計要求根據(jù)以上的原理，要求設計一個小功率調(diào)幅發(fā)射機，主要參數(shù)：已知+Vcc=+1

11、0V、-VEE=-10V；話音放大級輸出電壓為5mV；負載電阻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：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%。實驗儀器設備：函數(shù)信號發(fā)生器計數(shù)器EE164B 一臺調(diào)制度測量儀器HP8901A或BD5 一臺高頻信號發(fā)生器 一臺超高頻毫伏表DA-36A 一臺雙蹤示波器（COS5020）或數(shù)字存儲示波器數(shù)字萬用表 一臺2.2電路設計2.2.1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)指標要求畫出組成框圖，如下圖2所示

12、：圖2 擬定調(diào)幅發(fā)射機組成框圖圖中，各組成部分的的作用如下：本機振蕩：產(chǎn)生平率為4MHz的載波信號。緩沖隔離級：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；將功率激勵級與調(diào)制級隔離，減小功率激勵級對調(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。功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。末級功放：對前級送來的信號進行功率放大，在負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，否則會引起電路工作不穩(wěn)定，容易自激。因此，應根據(jù)發(fā)射機各組成部分的作用，合理地分配

13、各級增益指標。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激勵和功放級的增益。2.2.3.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值可達數(shù)萬，其日頻率穩(wěn)定度可達10-510-6.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)成改進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

14、態(tài)工作點由R1、R2、R3決定。在設置靜態(tài)工作點時，應首先設定晶體管的集電極電流ICQ，一般取0.5mA4mA，ICQ太大會引起輸出波形失真，產(chǎn)生高次諧波。設晶體管=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

15、用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越。課設運用Multisim軟件對電路進行設計，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。功率放大電路如下圖6所示：圖6 功率放大級電路2.2.6整體電路設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，應先斷開晶振，使振蕩器不振蕩，再用萬用表測三極管的各極電壓。VEQ應

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3.2調(diào)制器的測試測調(diào)制器電路靜態(tài)工作點時，應使本振信號V0=0.先測MC1496五角的電壓Vs，調(diào)整R5的值，是V5R5=I0；然后測量各點靜態(tài)工作電壓，其值應與設計值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調(diào)制電壓v=0，調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號為最小值，再使v=100mV，這時測得的輸出波形應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3.3

17、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v過大?？梢哉{(diào)節(jié)RP2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=50%的技術(shù)指標要求。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)生串擾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擾，也可以重新調(diào)整諧振回路，使回路諧振。四、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計，雖然結(jié)果不是很滿意。但總的來說還是不錯的，基本上符合要求。本次設計通過對通信電子線路的學習使用multisim軟件設計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。在設計過程中遇到問題，我先思考找出問題所在，然后在去圖書館或上網(wǎng)查資料