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1、Harbin Institute of Technology高频电子线路课程设计题目：中波电台发射和接收系统 的设计目录一 相关背景知识概述1. 调幅发射机的相关知识2. 超外差接收机的相关知识二 中波电台发射系统1. 任务要求及技术指标2. 功能框图及单元电路选择3. 单元电路设计及调试与仿真4. 总电路结构和仿真结果三 中波电台接收系统1.任务要求及技术指标2.功能框图及单元电路选择3. 单元电路设计及调试与仿真4. 总电路结构和仿真结果四 参考文献相关背景知识概述1 调幅发射机的相关知识由于调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，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
2、用于广播发射。所谓调幅，就是指，使振幅随调制信号的变化而变化，严格的讲，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 中方式：AM （普通调幅）、DSB （抑制载波双边带调幅）、SSB （单边带条幅）、VSB （残余边带调幅）。本设计调幅发射机指的是AM调幅。在设计调幅发射机时，主要遵循如下性能指标：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 300kHz30MHz。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。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
3、数，ma的 取值范围为01，通常以百分数的形式表示，即 0%100%。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%。2 调幅发射机的相关知识在本次设计中，其目的是得到一个超外差调幅接收机机。超外差接收天线将 广播电台播发的高频的调幅波接收下来，通过变频级把外来的各调幅波信号变换 成一个低频和高攀之间的固定频率一465KHz （中频），然后进行放大，再由检波 级检出音频信号，送入低频放大级放大，推动喇叭发声。 整个电路的设计必须 注意几个方面。选择性好的级，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大的地 方把干扰
4、抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将 产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。超外差式接收 机，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。所以我们选用的 是超外差式调幅收音机。二中波电台发射系统1任务要求及技术指标设计目的是要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试。技术指标：载波频率535-1605KHz，载波频率稳定度不低于10-3输出负载51Q，总的输出功率50mW，调幅指数30%80%。调制频率500Hz10kHz。2 功能框图及单元电路选择调幅发射机的组成框图如图所示。各部分的作用和各个单元电路的选择：（1）本地振荡器：作
5、用是产生频率为535-1605KHz的中频载波。晶体振荡器有考比兹电路、克拉泼电路等多种电路，在频率稳定度要求不 高的情况下，可以采用这些电容反馈三点式振荡电路。但是由于要求载波频率稳 定度不低于 10-3，要求比较高，故选择频率稳定度较高的西勒振荡电路以满足任 务要求。（2）射极跟随器：相当于缓冲级，作用是使前后级的阻抗相互匹配。具体作用体现为将前后 级（振荡级与调制级、语音信号与放大级）隔离，减小前后级的相互影响；将功 率放大级与调制级隔离，减少功率放大级对调制级的影响。（3）话音信号：话音信号在频域上可以分解为不同的频率的正弦波分量，故在本设计中均 采用正弦信号源来代替话音信号。（4）小
6、信号放大器： 其作用是将语音信号放大到调制器所需的电压。由于语音信号一般属于低 频小信号，所以本级采用一般的三极管放大器进行放大。（5）调制电路其作用是将低频信号调制到载波上产生中频调幅信号。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，
7、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 构成调幅电路。（6）功率放大器：作用是使输出的调幅波达到规定的功率。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要求 的调幅波，多以丙类放大器作为此时的末级电
8、路。本设计采用模拟乘法器调幅，属于低电平调幅，所以可以采用普通的甲类三 极管功放来实现功率的放大。3 单元电路设计（1）本地振荡器的设计与仿真 Cl HF- lF - IC-3VnII2i&eipF ；缈四如 .Hy=AR3 soon- C-9.: LC-W 本设计采用西勒振荡电路，电路图如图所示。 振荡回路的确定：电路的谐振由C4、C5、C7串联并与C8并联、再与电感L1并联构成,其等效电路如下图所示。为了满足谐振要求，C4、C5应大于C7.根据以上关系，结合参数选择载波频率535-1605KHz的要求，可以确定满足条件的电容电感取值：1111+ + -CCC457+ 200pF = 290
9、.9pF1 1 1+ +250 500 200由此，可求得该振荡器的振荡频率为11 Hz 二 1.32MHz、2兀 J50 x10-6 x 290.9 x 10-12 丿 有源器件的静态工作点的设置及参数：有源器件为三极管，为保证其正常工作，应使其工作于线性放大区。所以应合理地选择三极管的静态工作点。若基极电压保证在 1V 左右，则一定可以保证三极管工作于放大区。一般小功率振荡器集电极电流 I 大约在 0.8-4mA 之间选取，故本实验电路中选 CQI =1.5mA 左右,V=1V,V =0.7VB 足够大，则 I=2mA，所以：CQ BQ BEQ EQ CQQU -U1- 0.7R =BQb
10、eq =x1000 = 20003 I1.5CQ为了保证较高的频率稳定度，一般取流过 R2 的电流为 5-10I ，若取 BQ10I 左右，因：BQV2.7VR =-BQV = V + 0.7 R 二二 13.5K02 IBQ EQ20.2BQ所以取标称电阻为12KQ左右。因：V - VR =-ccbqR1 V 2BQ则R1应在90KQ左右。 其他参数：高频扼流圈和旁路电容的作用是为了阻隔直流分量，故取得足够大即可。 高频振荡电路的仿真ttJM-JCKITL BBK： *n.册miuS*e=3.243 VEm12觀叫T3-TLItE：叮；1!蚀iM： a g畑5 Wibfi：国国国jW= ab
11、faUSto1砂心I却.n BiN uJ -1* Bki * i由频率计可读数：振荡频率fo= l605MHz，与理论计算值有偏差；频偏Af = O.OOlMHz，稳定度= 6.23X104V103，满足设计要求。O震荡波形基本可认为是正弦波。通过观察仿真结果，相应的对各个元件的参数进行调试，可以最终得出元件 应取的参数都和理论值有偏差，但是相差不大，不影响结果。(2) 射极跟随器的设计与仿真：iookn.at :射极跟随器电路的电路图如图所示。 射极跟随器的设计：通过查阅资料可知，射极跟随器应保证其输入阻抗很大，而输出阻抗很小才 能有效阻隔前后级的相互影响。输入信号为小信号，所以根据射极跟随
12、器的基本电路图可以画出其小信号等 效模型。因为对射极跟随器的要求不是很严格，根据查阅的三极管的参数，经粗 略计算可以得到整个电路的输入阻抗和输出阻抗，只要保证输入阻抗为几千欧、输出阻抗为几十欧即可。 射极跟随器的仿真：射极跟随器的仿真结果如图。通过对仿真波形的观察，对元件参数进行适当 地调试，可以最终确定元件的参数。(3) 小信号放大器的设计与仿真：小信号放大器电路的电路图如图所示。小信号放大器的设计：三极管小信号放大器如果想对小信号进行放大，应工作于线性放大区，否则 将会出现截止失真或是饱和失真，只要不出现失真，对三极管放大器的要求也不 是很严格。三极管放大器工作在线性区的关键就是静态工作点
13、的设置，这与高频振荡电 路中非线性器件的静态工作点设置的分析过程大致相同，这里不再赘述。通过查 阅元器件手册，可知本电路使用的三极管放大倍数为220左右。小信号放大器的仿真:Channel BH usDiv 口os-CDivJ: 0Channel_0 1.0 1.7 uV -L.01.7uV .doo VCl-icinncl_/X -11 E?7 uV -11.677 uV VScales 200 uV/DixxTimebaseSchle sX p-os.(Div): 0Y/T.llAdd e/aa/B pos.fDiv): 0acJ!2|dc|Edge:国匡I CXI可Level:v| Wl
14、nglm J riorrnml guts | ptonajChannel AScale e IO uV/tsivCEcilloECO pe-XS C2il3.SH M3 3.S14 msO.OCJO CAcll-OLDCjr7：射极跟随器的仿真结果如图。通过对仿真波形的观察，对元件参数进行适当地调试，可以最终确定元件的参数。由示波器可知，三极管放大倍数在200倍左右。(4) 调制电路的设计与仿真:Cls 口R5AWtokaC2T卜0咖HSlR14 怎.gkfSR152_vcc-SVI Rli 1曲EE本设计采用模拟乘法器MC1496构成调幅电路，电路图如上图所示。模拟乘 法器MC1496的内部电路图如下图所示。 调制电路的设计：查阅资料，可得出一般的模拟乘法器调制电路如上面给出的电路所示。乘法 器调制的原理是利用高频载波和低频正弦波相乘最终得出AM信号，输出已调波 的表达式是：U (t)二 U (1 + m cos Q t) cos tocmac=U + U cos Q t cos tcmQ mc由上式可知，调幅指数ma的大小与Ucm和UqM的相对大小有关，所以为了 得到理
