小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)含仿真

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)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)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:TOC\o"1-5"\h\z摘要 3Abstract 4\o"CurrentDocument"一調(diào)幅發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo) 5\o"CurrentDocument"二小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計(jì)要求 7\o"CurrentDocument"2.2電路設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"2.2.1擬定調(diào)幅發(fā)射機(jī)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(jī)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(jí)電路 122.2.6整體電路設(shè)計(jì) 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(cè)試 15\o"CurrentDocument"3.3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) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。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，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(lèi)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)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-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(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300kHz?30MHz。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0?1，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(chēng)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(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=+10V、-VEE=-10V；話音放大級(jí)輸出電壓為5mV；負(fù)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(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：圖2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(mǎn)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(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10-2?10-3,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)10-5?10-6.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0.5mA?4mA，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(gòu)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(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。ID1：：：□ 2N22224ID1：：：□ 2N22224圖5MC14962.2.5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：.NLrpqji_48T1Z.NLrpqji_48T1Z:::::::::::::圖6功率放大級(jí)電路

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)滿(mǎn)足VEQ/(R2+R3)^Icq=2mA，若不滿(mǎn)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V5/R5=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vQ=0,調(diào)節(jié)RP3使mc1496輸出信號(hào)為最小值，再使vQ=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v