小功率调幅发射机 .doc
高频电子线路课程设计理论设计部分班级：通信081班姓名：李笑笑学号：指导教师：吴焕丽日期：2011年3月目录一 调幅发射机的设计内容及具体要求1.1 摘要1.2 设计内容及技术指标要求二 调幅发射机的设计方案及原理框图2.1 方案论证与比较2.2 调幅发射机系统框图三 调幅发射机的电路及工作原理简述3.1 本地振荡电路3.2话筒和音频放大电路3.3振幅调幅制级电路3.4功放电路3.5 完整电路图四 调幅发射机各级电路参数的计算 4.1本振部分 4.2音频信号部分 4.3调制级五 设计过程总结六 元件清单七 心得体会八 参考文献一、调幅发射机的设计内容及具体要求1.1内容摘要小功率调幅发射机具有实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单的优点，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得到了广泛应用。本课程设计采用PROTEl99SE软件对小功率条幅发射机电路进行设计与绘制，从理论上对电路进行分析，选择适合的元器件，设计出满足技术指标的小功率条幅发射机。1.2设计内容及技术指标要求1）设计内容：小功率调幅AM发射机设计2）技术指标：载波频率 ，频率稳定度不低于10-3输出功率 负载电阻 输出信号带宽 （双边带）单音调幅系数 ；平均调幅系数0.3发射效率 二、调幅发射机的设计方案及原理框图2.1方案论证与比较（1）本地振荡模块方案一：RC正弦波振荡器。其中RC振荡电路是用电阻与电容器组成的，因此并无调谐电路。所以不能够抑制高谐波的产生，不适于当做高频的振荡电路。方案二：石英晶体振荡器。石英晶体振荡器具有很高的稳定度，可高达10-410-11量级。频率稳定度要求高的情况下，可以采用晶体振荡器。方案三：三点式LC正弦波振荡器。三点式振荡电路有电容三点式和电感三点式之分。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。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，可以采用普通三点式电路、克拉泼电路、西勒电路。LC回路由于受到标准性和品质因数的限制，其频率稳定度只能达到10-4量级。因此，作为高频的振荡电路通常使用的是LC振荡电路或晶体振荡电路。与LC回路相比，技术指标要求频率稳定度不低于10-3，因此LC振荡器与晶体振荡器均符合要求。本设计选用晶体振荡电路，接射极跟随器作为缓冲级。（2）音频振荡模块方案一：电容三点式LC正弦波振荡器方案二：石英晶体振荡器方案三：文氏电桥电路（RC正弦波振荡器） 音频振荡部分频率大概在1KHz左右，石英晶体振荡器提供的频率过高，用LC或RC正弦振荡器都可实现音频振荡部分的功能，与LC振荡电路相比，RC振荡电路具有电路简单、参数计算容易的特点，因此音频部分采用文氏电桥电路。（3）振幅调制模块方案一：二极管平衡电路。在电路中为减少无用组合频率分量，应使二极管工作在大信号状态，即控制电压的信号（载波信号的电压）的幅值至少应大于0.5V以上。方案二： MC1496模拟相乘器的核心电路是差分对模拟相乘器，实现调幅和同步检波。MC1496线性区和饱和区的临界点在1520mV左右，仅当输入信号电压均小于26mV时，器件才有理想的相乘作用，否则电压中会出现较大的非线性误差。在2、3引脚之间接入1k反馈电阻，可扩大调制信号的输入线性动态范围，满足设计需要。由于MC1496模拟相乘器混频输出电流频谱纯净，组合频率分量少，允许输入信号动态范围较大，有利于减少交调和互调失真，因此选用MC1496芯片。（4）功率放大模块功率激励级为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。 末级功放将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。如果要求整机效率较高，应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高如，而对波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。但是本题要求，故选用丙类功率放大器较好。 2.2调幅发射机系统框图主振级振幅调制缓冲级音频振荡图1系统框图高频功放激励级天线三、调幅发射机的电路及工作原理简述3.1本地振荡电路本地振荡级采用改进型晶体振荡电路（克拉伯振荡电路），振荡频率由晶振决定，为10MHz，三极管的静态工作点由RP0控制，集电极电流ICQ，一般取0.5mA4mA,ICQ过大会产生高次谐波，导致输出波形失真。调节RP1可使输出波形失真较小、波形较清晰，RP2用来调节本振信号的幅值，以便得到适当幅值的本振信号作为载波。3.2话筒和音频放大电路该部分为音频振荡部分，可使用音频振荡电路，也可通过话筒输入，使用音频振荡部分时，将JP6短路，话筒不接信号。调节R11可使振荡电路谐振，振荡频率在4.5KHz左右。RP4可调节放大倍数，使音频信号放大23倍，RP5用来调节音频信号的幅度。3.3振幅调制级电路振幅调制级电路使用MC1496模拟相乘器进行调制，C21、C22使本振信号和音频信号振幅衰减，均小于26mV，这样MC1496芯片才能不失真调制。电阻RE可提高音频信号变化的线性度。RP3用来调节调制系数Ma。3.4功放电路功放电路由三部分组成：缓冲级、激励级、功放级。缓冲级为射极跟随器，主要起缓冲和滤波的作用，使输出的调幅信号较为清晰，由于MC1496相乘器输出的电压非常小，不满足功放级的要求，因此须接激励级，然后在连接到功放级。双联电容通过调节输出电压，使输出功率达到最大，可调节范围很小。3.5整体电路四、调幅发射机各级电路参数的计算4.1本振部分三极管发射极的电流一般在0.54mA左右才能正常工作，不出现较大失真。偏置电阻R4、R5分压，使三极管的基极偏置电压为6V，发射极与基极近似相等，假设发射极电流为4mA，发射极电阻大概为1.5K左右，固选择1K电阻和1K电位器，即可使发射极电流不至于过大而失真。4.2音频振荡部分文氏电桥电路振荡频率 fosc=1/(2RC) 要求输出信号为双边带信号，信号带宽9KHz，因此fosc应取4.5KHz左右，才能达到设计要求。R取7K，C取0.005uF，计算出振荡频率为4.5KHz左右，能够达到要求。4.3调制级MC1496模拟相乘器内部原理图如左图所示。设计电路中，电阻R25为MC1496中的T7、T8提供了处于放大状态的基极偏置，设 T7、T8集电极的电流为Io，一般为1mA左右Io=(|VEE|-0.7)/(R25+500)固R25为6.8K。从电流角度考虑，T5、T6发射极电流不应小于Io/3，输入差模信号的最大值应限制在|1-4|/RE2Io/3设RP3右半部分电阻为Ra，1、4脚之间输入的差模电压表达式为1,4d=-51VEE/(Ra+1000)Ra=0时，1,4d=+0.408Ra=5K时，1,4d=+0.068Ra=10K时，1,4d=+0.037由此可见，RP3的改变会引起1,4d中直流分量的变化，进而影响了的变化范围。调制系数的表达式为：Ma=kaVm/Vm0 。Vm0为直流分量，可见Ma也会随之改变。技术指标要求单音调制时Ma=0.8，可通过联调达到要求。五、设计过程总结 通过自己设计小功率调幅发射机电路，复习了以前学过的高频电子线路的理论知识，加深了对高频电子线路的理解和掌握。掌握了电子线路设计的一般过程，将小功率调幅发射机电路分成若干功能模块，逐级进行设计。层次清晰，思路分明，出现问题便于检测修改。六、元件清单名称参数数量名称参数数量电阻1/4W1010.022uF35140.1uF41001电解电容10uF31501电感56uH25102晶振10MHz11K7二极管IN414823.9K2三极管805013K2901846.8K1IC座8P18K214P110K8端子2P-2.541套150K13P-5.081电阻1W501电位器1K1集成电路MC1496110K4LM358150K1500K1漆包线0.31mm瓷片电容100pF1150pF1高频磁环18mm2300pF122pF1双联电容27270pF10.01uF70.005uF2七、参考文献1）电子线路，谢嘉奎，高等教育出版社，20022）高频电子线路实验及综合设计，杨霓青，机械工业出版社，20093）高频电路设计与制作，铃木宪次，科学出版社，20054）射频通信电路，林云，华中科技大学出版社，20095）高频电子线路实验与课程设计，杨翠娥，哈工大出版社，20016）电子线路实践，王尧，东南大学出版社，19997）电子线路设计应用手册，张友汉，福建科学技术出版社，20038）电子技术仿真实验教程，朱力恒，电子工业出版社，20039）电子技术基础实验与课程设计，高吉祥，电子工业出版社八、收获和体会通过自己设计电路，学到了很多东西，认识到自己还有很多的不足。尽管已经学习过高频电子线路，但真正要应用这些知识自己设计一个电路，还是有很多的困难。实际的电路设计中要考虑的东西很多，将一整个电路的功能划分成若干功能模块，再将功能模块细化，考虑每一个元器件的性能、参数，选择合适的元件。设计过程中参看了很多电路图，但有些是不符合要求的，比如调制部分，理论上来说二极管平衡混频器和MC1496模拟相乘器都能实现调幅，但是二极管平衡混频器要求载波大于0.5V，MC1496要求本振与音频信号都要小于26mV，2、3引脚之间加电阻可改变输入信号动态范围，这样的情况这在理论学习中是不曾遇到的。此外MC1496芯片采用不同的连接方式可实现多种功能，这也是有待学习的。单纯学习理论，总有很多注意不到的地方，需要在实践中应用才会有更深的理解与体会，才能将知识真正掌握。
