小功率調(diào)幅發(fā)射機設計含仿真

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） 總結結果，寫出課程設計報告，時間2天。指導教師簽名： 年月日系主任（或責任教師）簽名:TOC\o"1-5"\h\z摘要 3Abstract 4\o"CurrentDocument"一調(diào)幅發(fā)射機的主要性能指標 5\o"CurrentDocument"二小功率調(diào)幅發(fā)射機的設計 7\o"CurrentDocument"2.1設計要求 7\o"CurrentDocument"2.2電路設計 8\o"CurrentDocument"2.2.1擬定調(diào)幅發(fā)射機的工作原理框圖 8\o"CurrentDocument"2.2.2增益分配 8\o"CurrentDocument"2.2.3.本機振蕩電路和話音放大電路 92.2.4調(diào)制電路 10\o"CurrentDocument"2.2.5功率放大級電路 122.2.6整體電路設計 13\o"CurrentDocument"三、 調(diào)試與仿真 14\o"CurrentDocument"3.1晶體振蕩器的調(diào)試 14\o"CurrentDocument"3.2調(diào)制器的測試 15\o"CurrentDocument"3.3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 錯誤!未定義書簽。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，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-powerAMtransmitterscommonlyusedincommunicationssystemsandotherradiosystems,especiallyintheareaofMWandSWradiocommunicationhasbeenmorewidelyused.ThereasonissimpleAMtransmittertoachieveamplitudemodulationfrequencybandoccupiedbynarrow,andthecorrespondingAMreceptionequipmentandstraightforward,itiswidelyusedinbroadcastAMtransmitterfired.Multisimsoftwaretosetupthislessonwiththesmall-powerAMtransmittercircuitdesignanddebuggingofways.Multisimsoftwarecangofromconceptdesigntotheelectricaloutputofthephysicalproductiondata,aswellasinbetweenalltheanalysis,validation,anddesigndatamanagement.Today'sMultisimsoftwareisnotasimpledesigntool,butasystem,whichcoversthecoretosimulateallthephysicaldesign.TheuseofMultisim,andothercomputer-aideddesignsoftwareproductsforalongtimeagohadbecomeatrend,theadventofsuchsoftwareisalsogreatlyimprovedthedesignstaffinmachinery,electronicsandotherindustriesoftheproductdesignqualityandefficiency.Thistopicisdesignedtorequirelow-powerAMtograspthebasiclaunchsystemdesignandinstallationofthecircuitatalllevelstoexploreindetail,usingMultisimsoftwaresimulationdesignedalow-powerAMtransmitters.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300kHz?30MHz。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0?1，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fl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=+10V、-VEE=-10V；話音放大級輸出電壓為5mV；負載電阻RL=75Q。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指標要求畫出組成框圖，如下圖2所示：圖2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2.2.2增益分配匹1=1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10-2?10-3,晶體振蕩電路的Q值可達數(shù)萬，其日頻率穩(wěn)定度可達10-5?10-6.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構成靜態(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0.5mA?4mA，ICQ太大會引起輸出波形失真，產(chǎn)生高次諧波。設晶體管儉60，Icq=2mA，VEQ=(1/2?1/3)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根據(jù)題意及給定的主要元件，選定模擬乘法器MC1496構成的調(diào)幅電路如圖4所示。8±4n-n-OIII101210610￡-103■IG14mc14S6ME4968±4n-n-OIII101210610￡-103■IG14mc14S6ME496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。ID1：：：□ 2N22224ID1：：：□ 2N22224圖5MC14962.2.5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：.NLrpqji_48T1Z.NLrpqji_48T1Z:::::::::::::圖6功率放大級電路

將以上各級單元電路一次連接就構成了小功率調(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V5/R5=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vQ=0,調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號為最小值，再使vQ=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v