小功率調(diào)幅AM發(fā)射機設(shè)計

電子線路課程設(shè)計總結(jié)報告學生姓名學號：專業(yè)：班級：報告成績：評閱時間：教師簽字：河北工業(yè)大學信息學院2023年3月課題名稱：小功率調(diào)幅AM發(fā)射機設(shè)計內(nèi)容摘要：本文以一個小功率調(diào)幅發(fā)射機為設(shè)計對象，并對其主振級、緩沖級、高頻電壓放大級、低頻電壓放大級、調(diào)制級、高頻功率放大級進行了詳細的設(shè)計、論證、調(diào)試及仿真，并進行了整機的調(diào)試與仿真。設(shè)計內(nèi)容及要求小功率調(diào)幅AM發(fā)射機設(shè)計技術(shù)指標：載波頻率輸出功率負載電阻輸出信號帶寬〔雙邊帶〕殘波輻射單音調(diào)幅系數(shù)；平均調(diào)幅系數(shù)0.3發(fā)射效率方案選擇及系統(tǒng)框圖由于在無線通信系統(tǒng)中，只有饋送到天線上的信號波長與天線的尺寸相比較時，天線才能有效的輻射和接受電磁波因此需要對信號進行調(diào)制，使其以高頻的信號輻射出去。發(fā)射機的主要任務(wù)是是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。通常，發(fā)射機包括三個局部：高頻局部，低頻局部，和電源局部。高頻局部一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。低頻局部包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調(diào)制。因此，末級低頻功率放大級也叫調(diào)制器。調(diào)幅發(fā)射機主要包括三個組成局部:高頻局部、音頻局部和電源局部。在此此可以省去省電源這一局部。主振器緩沖器低頻放大高頻功放振幅調(diào)制高頻放大話筒調(diào)幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調(diào)制、音頻放大和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計要求，載波頻率f=10MHz主振器緩沖器低頻放大高頻功放振幅調(diào)制高頻放大話筒三、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇主振器對于普通信號其頻率穩(wěn)定度一般要求在10^-4和10^-5之間，而克拉潑電路的頻穩(wěn)度大體在10^-4和10^-5之間，滿足設(shè)計要求，而且電路比較簡單，容易分析，因此主振器選取克拉潑電路。R1、R2、R3、R4是三極管的直流偏置電阻，使三極管獲得正常的工作點，工作于放大區(qū)，C4是基極旁路電容，目的是使三極管基極獲得交流地電位，組成高頻共基極放大器。電路的相位條件自然滿足“射同它異〞原那么；幅度條件是需保證共基極放大器的閉環(huán)功率增益大于OdB，按照這樣的依據(jù)去計算回路器件值就可以確保電路能夠起振。C1、C2、C3、L1的器件值決定了振蕩回路的工作頻率。根據(jù)交流等效原那么，可以知道這是一個電容反應(yīng)三點式振蕩器。C2與C1的容抗比值決定了電路的電壓反應(yīng)系數(shù)，調(diào)整它們的比例可以改變振蕩幅度。在回路中多了一個與電感L1相串聯(lián)的電容器C3，通過調(diào)整C3，可以連續(xù)改變振蕩頻率。晶體管3DG12B，其參數(shù)為Icm＝300mA,fT≥200MHz,V(BR)CEO≥45V,Pcm=0.7W,條件：Vcc=12V，fc=10MHz，選擇的晶體管型號是3DG12B，其放大倍數(shù)β=50，ICQ=3mA，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依據(jù)電路計算：R3=R4=IBQRR2fosc=1/2πLC取L3=25μH,那么C3=10pF,反應(yīng)系數(shù)kf取0.2，kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF，電路圖為仿真圖形為緩沖器緩沖隔離級將振蕩級與功放級隔離,以減小功放級對振蕩級的影響,因為功放級輸出信號較大,工作狀態(tài)的變化會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度或波形失真或輸出電壓減小。為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級經(jīng)常采用射極跟隨器電路，緩沖放大器需將振蕩器輸出電壓，以提高電平調(diào)幅電路所需的載波輸入信號，所以要有適宜且可調(diào)的增益。如下圖。調(diào)節(jié)射極電阻，可以改變射極跟隨器輸入阻抗，如果忽略晶體管基極體電阻的影響，那么射極輸出器的輸入電阻輸出電阻式中，很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源，電壓放大倍數(shù)R5,R6，R7，R8是偏置電阻通過調(diào)節(jié)R10可以連續(xù)改變輸出正弦波的幅值輸入為下列圖時R10接入0%時的仿真圖形為R10接入21%時的仿真圖形為R10接入100%時的仿真圖形為可以看到調(diào)節(jié)R10可以得到所需幅值的正弦波高頻放大器高頻電壓放大器的任務(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。采用集電極調(diào)幅電路，就要使用一級高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號輸入。音頻放大器輸入如下頻率為1kHZ幅值為1v的正弦波時仿真圖形為通過調(diào)節(jié)R17可以改變放大倍數(shù)振幅調(diào)制集電極調(diào)幅電路具有調(diào)制線性好，集電極效率高的優(yōu)點。廣泛用于輸出功率較大的發(fā)射機中。所需調(diào)制信號功率大是該調(diào)制電路的缺點。仿真圖形為.輸出波形原理分析載波直接加到放大器的基極。調(diào)制信號加到集電極電路且與直流電源相串聯(lián)。集電極諧振回路LC調(diào)諧在載頻上。由于與相串聯(lián)，因此，丙類被調(diào)放大器集電極等效電源將隨變化，從而導(dǎo)致被調(diào)放大器工作狀態(tài)發(fā)生變化，在過壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量振幅隨成正比變化，從而實現(xiàn)調(diào)幅。6功率放大器功率鼓勵級—為末級功放提供鼓勵功率。末級功放—將前級送來的信號進行功率放大，使負載〔天線〕上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機效率較高，應(yīng)采用丙類功率放大器，此題要求，應(yīng)選用丙類功率放大器較好。隔離的作用是為了防止發(fā)射的局部高頻信號對載波信號產(chǎn)生干擾；放大的作用是為下一級提供足夠的功率，采用自給負偏壓丙類諧振功率放大器，通過改變電位器改變負偏壓大小。回路諧振在工作頻率，可以改變變壓器耦合輸出。整體電路設(shè)計及工作原理1.整體電路原理首先由克拉波振蕩器產(chǎn)生頻率為10MHZ的載波信號，再經(jīng)過緩沖級，讓振蕩器與振幅調(diào)制器隔離開來，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經(jīng)過高頻電壓放大器，將輸入電壓進行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調(diào)制器，接著將調(diào)制信號經(jīng)過音頻放大器放大，最后將載波信號與調(diào)制信號輸入到集電極調(diào)制電路進行普通調(diào)幅，再進行功率放大，經(jīng)天線輸出普通調(diào)幅波。2.整體電路圖系統(tǒng)元器件清單元件編號元件編號15KΩR11KΩR215.1KΩR270ΩR251.92KΩR350ΩRL800ΩR480pFC110KΩ電位器R50.01uFC4~~C17,C20~~c23560ΩR6400PFC256KΩR710pFC32KΩR851pFC11400ΩR9225pFC18510KΩR101uFC191KΩ電位器R11100pFC22100KΩ電位器R1225uHL130KΩR1322uHL2,L4,L618KΩR14,R27100uHL31.5KΩR151uHL516KΩR16,R18二極管1N4148D1,D250KΩ電位器R17三極管Q1,Q2,Q3,Q4,Q510KΩR19,R24,R26LM358PU2600ΩR20變壓器T1,U1電路設(shè)計總結(jié)整體電路共分為六個模塊，分別為主振器，緩沖器，高頻電壓放大器，音頻放大器，集電極振幅調(diào)制器，高頻功率放大器。首先由克拉波振蕩器產(chǎn)生頻率為10MHZ的載波信號，再經(jīng)過緩沖級，讓振蕩器與振幅調(diào)制器隔離開來，不影響載波頻率的穩(wěn)定，然后經(jīng)過高頻電壓放大器，將輸入電壓進行放大，使輸出電壓滿足高電平的集電極調(diào)制器，接著將調(diào)制信號經(jīng)過音頻放大器放大，最后將載波信號與調(diào)制信號輸入到集電極調(diào)制電路進行普通調(diào)幅，然后進行丙類功率放大，經(jīng)天線輸出普通調(diào)幅波。由于選用的仿真軟件為multisim,有些元件在元件庫里沒有，仿真時就選用了理想的虛擬元件，比方型號為BJT_NPN_VIRTUAL的三極管就是理想的三極管，由于改變了三極管的型號，所以在實際仿真調(diào)試時改變了好多偏置電阻的阻值以便是電路輸出所需的波形參考文獻全國大學生電子設(shè)計競賽培訓系列教程高頻電子線路設(shè)計高桔祥電子工業(yè)出版社。2007高頻電路原理與分析〔第五版〕曹興雯劉乃安西安電子科技大學出版社高頻電子線路〔第五版〕張肅文高等教育出版社20234.謝嘉奎．電子線路非線性局部〔第四版〕．北京：高等教育出版社，20075.宋樹祥，周冬梅.高頻電子線路(第2版).北京：北京大學出版社，20236.王堯.電子線路實驗.南京：東南大學出版社，2000八、收獲、體會這次課程設(shè)計對于自己來說是一次很大的挑戰(zhàn)，做起來我感覺比較吃力，雖然剛剛學完了高頻電子線路，但是一直有種云里霧里的感覺，雖然知道應(yīng)該由哪幾局部構(gòu)成，每一局部的原理也知道，但是實際做起來就很吃力了，要根據(jù)實際元件的特性去設(shè)計元件的參數(shù)，感覺無從下手，，但是有困難不能夠放棄，于是我查閱了一些資料，和同學們一起討論計算，并且去請教學長，慢慢的我有了一點眉目，接著我便開始設(shè)計各個單元模塊，對于各個模塊的比較選擇還是比較容易，就是參數(shù)設(shè)計比較困難，主要原因是因為對于電路的分析不清楚，我只有接著查找資料，結(jié)合老師所將知識，慢慢的一點點的明白計算，最終才算是有些明白。然而在使用軟件進行仿真時有些三極管找不到，就是用了理想化的模型進行了代替，致使在仿真的過程中修改了一些電阻的阻值，使電路正常工作。當然這次課程設(shè)計也教會了我許多，首先它將我平時的所學結(jié)合在一起，有了一個系統(tǒng)的框架，然后再去補充這個框架的內(nèi)容，使我有了一個課程設(shè)計的根本方向和目的，不至于太過盲目；其次也鍛煉了我查閱資料的能力，以及對有用資料的篩選能力；再者通過跟同學們的討論研究，我懂得了合作的重要性。課程設(shè)計是一項很能鍛煉人的實踐，雖然它看起來充滿著困難，但是不管怎么樣我們都得敢于去挑戰(zhàn)，以后還有畢業(yè)設(shè)計，這將是一次更大的考驗，不管是從設(shè)計原那么，設(shè)計思路以及報告格式還有心理上來說都是一次很好的鍛煉。報告成績：報告成績：評閱時間：教師簽字：實驗報告班級：電子112姓名：李大龍學號：112129同組人：胡進君李明課程名稱：電子線路課程設(shè)計實驗室：第一實驗室實驗時間：20014年3月2—6日實驗工程名稱：小功率調(diào)幅發(fā)射機的安裝與調(diào)試實驗?zāi)康模弘娮泳€路課程設(shè)計是電子類專業(yè)的學生第一次較為全面的設(shè)計能力的訓練。通過課程設(shè)計，掌握各單元電路的工作原理和實際電路的分析計算，掌握整機電的分析設(shè)計方法。其根本目的是：通過電子線路課程設(shè)計，初步掌握非線性電子線路的設(shè)計思路和方法。通過具體電路的設(shè)計，掌握非線性電子線路的特點、性能參數(shù)及二者之間的內(nèi)在聯(lián)系；學會在具體電路中如何合理地選擇電子器件。通過電子線路的設(shè)計培養(yǎng)學生電子線路的設(shè)計、仿真、裝配、調(diào)整和測試能力，從而培養(yǎng)學生獨立分析、綜合解決問題的能力。學會電子線路的相關(guān)仿真軟件。受到電子線路設(shè)計工程師的根本訓練。實驗內(nèi)容與原理：本次實驗內(nèi)容是焊接小功率調(diào)幅發(fā)射機，然后對各個單元電路包括晶體振蕩電路、音頻放大電路、振幅調(diào)制電路、兩級功率放大電路的調(diào)試，以實現(xiàn)小功率調(diào)幅發(fā)射機的整體功能測試，并記錄相應(yīng)實驗結(jié)果數(shù)據(jù)，分析得結(jié)論。小功率調(diào)幅發(fā)射機的框圖如下晶體晶體振蕩器語音信號振幅調(diào)制器〔乘法器〕音頻放大器緩沖級高頻功率放大器緩沖級1.晶體振蕩器與緩沖級左圖為晶體振蕩器電路，它的震蕩頻穩(wěn)度很高，與用于產(chǎn)生6MHz的載波。電位器RP0，電阻R1，R2，R3用來控制三極管的靜態(tài)工作點和保證晶體振蕩器起振。電容C4為兩級間的耦合電容。B點用于測試晶體振蕩器是否能起振。電位器RP0用來調(diào)整T1的靜態(tài)工作點，對晶體的起振有重要的作用。2.緩沖級左圖為緩沖級，起到隔離的作用調(diào)節(jié)RP2，可以改變震蕩的幅度，3．音頻放大器左圖為音頻放大器，LM358的第一個局部產(chǎn)生1KHz的音頻信號，調(diào)節(jié)電位器R11和RP4可調(diào)節(jié)音頻信號的幅值，LM358的第二個局部對音頻信號幅值進行放大，也可以從話筒處直接輸入1KHz的音頻信號，為了保證后面對語音信號進行調(diào)制，在調(diào)節(jié)電位器RP4時要注意輸出的信號的幅度。電容C8為耦合電容。4.振幅調(diào)制器上圖為振幅調(diào)制電路，晶體振蕩器產(chǎn)生的載波信號由MC1496的10端子參加，音頻放大器的音頻信號有MC1496的1端子參加，調(diào)節(jié)電位器RP3可以使已調(diào)波上下對稱，并且改變調(diào)幅度ma。在管腳2和3之間的電阻RE擴展了兩個信號的動態(tài)范圍。為了不出現(xiàn)過調(diào)失真并保證準確穩(wěn)定實現(xiàn)對載波信號和調(diào)制信號的調(diào)制作用，它們的幅值必須小于275mv。已調(diào)波的從5端子輸出。5.高頻功率放大器高頻功率放大器采用兩級放大，即分別工作于甲類和丙類的放大器，實現(xiàn)對已調(diào)波功率的放大。晶體三極管T3組成的電路為射級跟隨器，作為緩沖級，三極管T4工作于甲類狀態(tài)，三極管T5工作于丙類狀態(tài)。最后觀察末級輸出的時候可以相應(yīng)的調(diào)節(jié)雙聯(lián)變?nèi)荨?.整體電路圖如下：三、實驗器材〔設(shè)備、元器件、軟件工具、平臺〕：1．雙蹤示波器，實驗箱，數(shù)字萬用表各一臺。2．電烙鐵，鑷子，鉗子，螺絲刀等工具一套。3．調(diào)幅發(fā)射機實驗板，焊錫，元器件一套。四、實驗步驟：1.了解小功率調(diào)幅發(fā)射機總電路，分清各局部電路的功能，針對各局部電路的功能，理解整體電路。2.檢查元器件的好壞，測量各元器件的大小，整理好備用，準備好所需要的工具，進行焊接。3.焊接完成后斷開所有的短路環(huán)4.直流電源，將測試B點接入示波器，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器RP0，使輸出信號頻率保持在6MHz附近，然后將示波器接JP3，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器RP2，調(diào)節(jié)信號幅度，使得該載波到達最大和最小不失真狀態(tài)，記下幅值和頻率；5.將測試點JP2接上示波器，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R11使得該局部的輸出信號的頻率大概為1KHz左右，調(diào)節(jié)滑動變阻器RP4，記錄音頻信號到達最大和最小不失真狀態(tài)時的幅值和頻率；6.連接JP1，JP2，測試JP3點接上示波器，調(diào)節(jié)RP2，RP4，RP3，得到上下對稱的普通條幅信號，調(diào)RP3使Ma=0.8。7.將兩個磁環(huán)線圈繞上銅線，將磁環(huán)局部焊接到電路板上，進行調(diào)節(jié)，觀察末級輸出，并適當調(diào)節(jié)兩個磁環(huán)線圈的比例以及輸出電壓的幅值，使得末級無失真的輸出，并通過調(diào)節(jié)使得末級功放輸出功率和效率到達最正確狀態(tài)。五、實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：1.晶體震蕩電路結(jié)果分析：調(diào)節(jié)RP0使得振蕩級輸出信號為6MHz，晶體振蕩電路的頻穩(wěn)度很高，頻率根本穩(wěn)定在6MHz；調(diào)節(jié)RP2可以改變載波信號的幅度。2.音頻放大器結(jié)果分析：LM358的第一個局部用于產(chǎn)生頻率為1KHz的音頻信號，LM358的后一個局部用于放大音頻信號的幅度，調(diào)節(jié)R11與RP4，測得音頻信號的頻率約為1029Hz調(diào)節(jié)R11與RP4可以調(diào)節(jié)音頻信號幅度。3.振幅調(diào)制電路Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmin+Vmax)*100%=(16-2)/(16+2)=77.8%4.功率放大圖像時虛的，說明功率放大器沒有工作，電路板最后一級沒有調(diào)好六、實驗結(jié)論：焊接的的電路板，產(chǎn)生了頻率為10MHz的穩(wěn)定正弦波和頻率