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1、摘要高频电子线路课程设计是继 高频电子线路 理论学习和实验教学之后又一 重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元 电路的设计能力之后，让学生综合运用高频电子线路知识， 进行实际高频系统的 设计、安装和调测，利用 multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知 识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解高频电子通信 技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设 计打好基础。小功率调幅发射机常用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在中短波广播通信的领域里更是得到了广泛应用。原因是调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄
2、，并且与之对应的调幅接收设备简单， 所以调幅发射机广泛地应用于 广播发射。本课设结合Multisim软件来对小功率调幅发射机电路的设计与调试方法进 行研究。Multisim软件能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之 间的所有分析、验证和设计数据管理，使用起来效率较高并且极为方便。 关键字：小功率调幅发射机，振荡电路，调制电路，功率放大器Multisim 仿真目录1小功率调幅发射机整体概述 11.1小功率调幅发射机的初步认识 11.2小功率调幅发射机的主要技术指标 12小功率调幅发射机的系统设计 32.1系统原理框图 32.2单元电路设计方案 42.2.1高频振荡器 42.2.2振幅调
3、制电路52.2.3高频功率放大器63单元电路设计73.1高频振荡器电路 73.2调制电路83.2.1调制电原理图83.2.2 MC1496 的搭建93.3功率放大级电路103.4整体电路设计104调试与仿真114.1克拉泼振荡器的调试114.2调制器的测试124.3整机联调及其常见故障分析 125心得与体会156参考文献167原件清单17武汉理工大学高频电子线路课程设计1小功率调幅发射机整体概述1.1小功率调幅发射机的初步认识发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。所谓调幅，就是指，使振幅随调制信号的变化而变化，严格
4、的讲，就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系，而它的频率和相位不变。振幅调制分 为4种方式：A（普通调幅）、DSB抑制载波双边带调幅）、SS（单边带调幅）、 VSB （残留边带调幅）。本设计调幅发射机指的是 AM调幅发射机。通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分和电源部分。高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。主振荡器的作用是产生频率稳定的载波。缓冲级主要是削弱后级 对主振器的影响。低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级。调 制是将要传送的信息装载到某一高频振荡信号上去的过程。1.2小功率调幅发射机的主要技术指标在设计调幅发射机时，主要遵
5、循如下性能指标：工作频率范围：调幅制一般适用于中、短波广播通信，其工作频率范围为300kHz30MH。发射功率：一般是指发射机送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射 频率的波长可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。波长入与频率f的关系为入=c/f。调幅系数：调幅系数ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数，ma的取 值范围为01，通常以百分数的形式表示，即 0%100%频率稳定度：发射机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率，用fO表示。工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳定度。设实际工作频率与 标称工作频率的最大偏差值为 f,贝U频率稳定度的定义为 K=fO/ f。式中为K 为频率
6、稳定度。非线性失真（包络失真）：调制器的调制特性不能跟调制电压线性变化而引 起已调波的包络失真为调幅发射机的非线性失真，一般要求小于10%线性失真：保持调制电压振幅不变，改变调制频率引起的调幅度特性变化 称为线性失真。噪声电平：噪声电平是指没有调制信号时，由噪声产生的调制度与信号最 大时间的调幅度比，广播发射机的噪声电平要求小于0.1%, 般通信机的噪声电平要求小于1%总效率：发射机发射的总功率 PA与其消耗的总功率PC之比称为发射机的总 效率n ,即n =PA/PC本次课程设计要求的技术指标如下：电源电压土 10V,工作频率f=8MHz,调制度ma=50%负载电阻Rl=75Q时， 发射功率P
7、0=300m,整波效率40%#武汉理工大学高频电子线路课程设计2小功率调幅发射机的系统设计2.1系统原理框图调幅发射机的系统原理框图如下图图1所示，其工作原理是：高频振荡器产 生一个固定频率的高频载波信号，它的输出经过高频小信号谐振放大器之后送至 调制器；音频放大器放大来自话筒的语音信号， 该放大器为低频功率放大器，其 输出也送至调制器；调制器将经过放大的语音信号调制， 输出是已调幅的高频信 号；该已调信号输出经带通或低通滤波器滤波， 最后由功放级将载频信号的功率 放大到所需发射功率，然后通过天线向外发射电磁波。图1小功率调幅发射机系统原理框图本机振荡：产生高频率的载波信号。调制级：将话音信号
8、调制到载波上，产生已调波。功率激励级：为末级功放提供激励功率。末级功放：对前级送来的信号进行功率放大，在负载上获得满足要求的发射功率。#武汉理工大学高频电子线路课程设计2.2单元电路设计方案2.2.1高频振荡器高频振荡器即为本机振荡器，根据载波频率的高低和频率稳定度来确定电路 形式。一般采用三点式振荡器，其基本电路如下图图2所示。电容三点式振荡器 的输出波形比电感三点式振荡器的输出波形好。这是因为电容三点式振荡器中， 反馈是由电容产生的，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小， 输出中高频谐波 小；而在电感三点式振荡器中，反馈是由电感产生的，高次谐波在电感上产生的 反馈压降较大。另外，电容三点式振
9、荡器最高工作频率一般比电感三点式振荡器 的高。这是因为在电感三点式振荡器中，晶体管的极间电容与回路电感相并联， 在频率高时可能改变电抗的性质；在电容三点式振荡器中，极间电容与电容并联， 频率变化不改变电抗的性质。因此振荡器的电路型式一般采用电容三点式。 在频 率稳定度要求不高的情况下，可以采用克拉泼，西勒电路。频率稳定度要求高的 情况下，可以采用晶体振荡器，也可以采用单片集成振荡电路。频率稳定度是振荡器的一项十分重要的技术指标， 表示一定时间范围内或一 定的温度、湿度、电源电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度， 振荡频率的 相对变化量越小，则表明振荡频率稳定度越高。本机放大电路的输出是发射机
10、的载波信号源，要求它的振荡频率应十分稳 定。一般的LC振荡电路，其日频率稳定度约为10-210-3。因此，在本设计中 本机振荡电路采用克拉泼（共基极）振荡器。bJx3X2(a)xiC2*breL2ccLi(b)(c)#武汉理工大学高频电子线路课程设计#武汉理工大学高频电子线路课程设计图2三点式振荡器的基本电路#武汉理工大学高频电子线路课程设计222振幅调制电路振幅调制器的任务是将所需传送的信息加载到高频振荡中，以调幅波的调制形式传送出去。通常采用低电平调制和高电平调制两种方式。采用模拟乘法器实 现调制的方法是属于低电平调制，输出功率小，必须使用高频功率放大器才能达 到发射功率的要求。采用集电极
11、调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。如果集电极调幅电路的输出功率能够满足发射功率的要求，就可以在调制级将信号直接发射出去。低电平调幅电路输出功率小，适用于低功率系统。它的电路形式有 多种，如斩波调幅器、平衡调幅器、模拟乘法器调幅等，比较常用的是采用模拟 乘法器形式制成的集成调幅电路，即集成模拟乘法器MC1496调幅。这种集成电路的出现，使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单，而且成本很低。高电平调幅电路输出功率大，一般在系统末级直接产生满足发射要求的调幅 波。它的电路形式主要有集电极调幅和基极调幅两种。集电极调幅电路的优点是效率高，晶体管获得充分的应用；缺点是需要大功率的调制信号源。 基极调
12、幅电 路的优缺点正好与之相反，它的平均集电极效率不高，但所需的调制功率很小， 有利于调幅发射系统整机的小型化。本设计中，采用模拟乘法器 MC1496勾成调幅电路，其引脚图如下图图 3所 示。用它可以容易的实现两信号的相乘，将低频调制信号同高频载波相乘，从而 得到调制信号。图3 MC1496引脚图2.2.3高频功率放大器功率放大器主要有甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）、丙类功放，根据 功放的输出功率和效率来确定选择哪一种。 采用低电平调幅电路的系统，由于调 制器输出信号为调幅波，其后的功率放大器必须是线性的（如甲类、甲乙类或乙 类功放）；而采用高电平调幅电路的系统，则在末级直接产生达到输出功率
13、要求 的调幅波，多以丙类放大器作为此时的末级电路。 高频功率放大器是调幅发射机 的末级，它的任务是要给出发射机所需要的输出功率。 本设计研究的是小功率调 幅发射系统，通常采用丙类功率放大器，如果一级不能满足指标要求，可以选用 两级。一般末级功率放大器工作在临界状态，中间级可以工作在弱过压状态。调幅发射机的各单元电路可以用分立元件组成的电路完成，也可以用集成电路来完成。本次设计采用分离的原件组成的电路完成。#武汉理工大学高频电子线路课程设计3单元电路设计3.1高频振荡器电路高频振荡器是调幅发射机的核心部件，主要用来产生一个频率稳定、幅度较 大、波形失真小的高频正弦波信号作为载波信号。本级用来产生
14、8MHz左右的高频振荡载波信号，由于整个发射机的频率稳定度由主振级决定，因此要求主振级有较高的频率稳定度，同时也要有一定的振荡功率（或电压），其输出波形失真 较小。为此，这里采用克拉泼振荡电路，可以满足要求。由前述可知，为了保证振荡器有一定的稳定振幅及容易起振， 当静态工作点 确定后，晶体管内部参数的值就一定，对于小功率晶体管可以近似认为 反馈系 数大小应在0.150.5范围内选择。克拉泼振荡器的电路图如图4所示。其中C1、C2 C3 C4 C5 C6与Q1构 成改进型电容三点式振荡电路（克拉泼电路），振荡频率由电容和电感决定，电 路中Q1构成静态工作点由R1、R2 R3决定。在设置静态工作点
15、时，应首先设定 晶体管的集电极电流ICQ, 般取0.5mA4mAICQ太大会引起输出波形失真， 产生高次谐波。设晶体管 B =60, lcq=2mA VEQ=（ 1 / 21 / 3） Vcc,则可算出 R1，R2 R3如下图所示。* 5 * 1图4克拉泼高频振荡器调制电路3.2调制电路3.2.1调制电原理图根据上面的方案设计，选定模拟乘法器 MC1496构成的调幅电路如下图图5 所示。X通道两输入端8和10脚直流电位均为6V,可作为载波输入通道；丫通 道两输入端1和4脚之间有外接调零电路；输出端 6和12脚外可接调谐于载频 的带通滤波器；2和3脚之间外接丫通道负反馈电阻R6o若实现普通调幅，可通 过调节10kQ电位器RP1使1脚电位比4脚高，调制信号与直流电压叠加后输 入丫通道，调节电位器可改变的大小，即改变调制指数Ma若实现DSB调制，通过调节10k Q电位器RP1使1、4
