调幅发射机的仿真设计.docx

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1、调幅发射机的仿真设计摘要摘要高频电子线路是通信系统，十分是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分，其研究对象是通信系统中的发送设备和接受设备的高频“功能电路功能的基本组成和原理。调幅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、合适通过天线发射的电磁波。本设计以高频电子线路为基础，完成了小功率调幅发射机的基本理论设计。本文具体的设计了系统的本地振荡器、低频放大器、调幅调制电路和功率放大电路，并用multisim软件对单元电路进行了仿真，以及部分电路理论的计算，并结合protel99se完成了总体电路的原理图及PCB设计。关键词：高频；mu

2、ltisim；调幅发射；protel目录摘要.错误！未定义书签。1设计任务及要求.(1)1.1设计任务及技术指标(1)1.2设计要求(1)2方案论证(2)2.1主振荡器模块(2)2.2振幅调制模块(2)2.3高频功率放大模块(3)2.4低频放大模块(3)3单元电路设计(3)3.1主振荡器模块(3)3.2振幅调制模块(6)3.3高频功率放大模块(8)3.4低频放大模块(9)4电路原理图及PCB版图(9)5总结.错误！未定义书签。附录及参考文献.错误！未定义书签。1设计任务及要求1.1设计任务及技术指标1学会multisim等电子电路仿真软件分析电路、设计电路的方法和步骤；2进一步把握所学单元电路

3、及在此基础培养本人分析、应用其他单元电路的能力；3了解高频振荡器电路、高频放大器电路、调制器电路、音频放大电路的工作原理；4输出功率P10W，发射效率%50，工作频率f0=11MHz，调幅度ma0.3，电源电压12V；5画出调幅发射机原理图，方案确实定，晶体振荡器设计计算；6完成PCB版图的制作。1.2设计要求本次设计要求我们通过查阅资料等独立完成任务，我们应该对本人所设计东西的原理以及每个模块的设计思想有一定的理解，其次要求认真完成原理图的设计与仿真和报告。并且通过一个主振器产生一个高频振荡信号(11MHz)，经缓冲、放大作为高频载波电压。然后通过一个振幅调制器把低频电信号(1mV、1000

4、Hz)加载到高频载波电压上产生一个普通调幅波。最后要对能对调幅波进行功率放大。完成上述设计任务的基本功能。给出系统电路原理图应用Multisim或Protel软件绘制并完成主要单元电路的功能仿真。完成完好的课程设计报告。2方案论证2.1主振荡器模块方案一：RC正弦波振荡器由电阻和电容组成，没有调谐回路，构造简单，易于实现，但不能抑高制次谐波的产生，因而不合适用于高频电路。方案二：LC三点式振荡器，包括电容三点式振荡器和电感三点式振荡器。其中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。为提高频率稳定度，可采用改良三点式振荡电路，如克拉波振荡电路、西勒振荡电路。方案三：晶体振荡器，晶

5、体振荡器频率稳定度高，振荡频率不易受外界因素温度、湿度、电压变化等影响。因而，RC振荡器不符合要求，能够采用西勒振荡器或者晶体振荡器，由于晶体振荡器不易受外界因素影响，故本设计选用晶体振荡器作为本振信号源。2.2振幅调制模块方案一：模拟乘法器调幅，模拟乘法器是对两个模拟信号电压或电流实现相乘功能的的有源非线性器件。主要功能是实现两个互不相关信号相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。采用模拟相乘器实现的调制方法是低电平调制，输出功率较小，必须使用高频功率放大器才能到达发射功率的要求。方案二：高电平调幅，采用集电极调幅实现的调制方法属于高电平调制，输出功率基本能够知足发射功率要求。本次设计采用

6、集电极调幅实现的调制方法，与低电平调制相比，高电平调制电路的优点是不必采用效率较低的线性功率大器，直接产生知足发射机输出功率要求的已调波，多采用丙类谐振功率放大器。集电极调制电路工作在过压状态，用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，实现调幅。它具有调制线性好，集电极效率高，效率不变等优点；但是调制信号功率大。基极调制电路工作在欠压状态，用调制信号来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现调幅。它的缺点调制经过中效率有变化，平均集电极的效率不是很高；但它的优点在于调制功率很小。2.3高频功率放大模块功率放大模块有缓冲级、鼓励级和功率放大级组成。由于本次设计要求发射效率，所以采用丙类功率

7、放大器。50%2.4低频放大模块低频放大是对输入的调制信号进行放大，本设计中采用甲类共射极放大电路作为低频放大部分。3单元电路设计3.1主振荡器模块3.1.1基本原理及参数选择主振荡器采用石英晶体振荡器，本设计中主振电路由两部分组成：并联型c-b型皮尔斯晶体振荡电路；三极管缓冲放大电路。c-b型并联晶体振荡器的典型电路如图3-1所示，振荡管的基极对高频接地，晶体接集电极与基极之间，C2和C3位于回路的另外两个电抗元件，振荡器的回路等效电路如图3-2所示，它类似于克拉泼振荡器，由于Cq非常小，因而，晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合电容非常弱，进而使频率稳定度大大提高。由于晶体的品质因数很高

8、，故其并联谐振阻抗也很高，固然接入系数很小，但等效到晶体管CE两端的阻抗仍很高，因而放大器的增益高，电路容易知足振幅起振条件。图3-1c-b型并联晶体振荡器实际线路图图3-2c-b型并联晶体振荡器等效线路静态工作点的选择：选ICQ=2mAVCEQ=6V=60，则有=-=+KIUURRCQCEQCC32643为提高电路的稳定性RE值适当增大，取R4=1K则R3=2K则VRIUECQEQ212=?=?=mAIICQCQ301=取流过R2的电流为10IBQ则()KIVVRBQONBEE8.710)(2=+=取)(ONBEV=0.6V取R2=5.1K，则30.9KR21011=-=+BQCCIUWR取

9、R1=10K，W1为50K的可调电阻。确定主振回路元器件LCf210=当为LC振荡时，f0=11MHz设L=2.2H则PFLfC100)2(120=则取C6=100P，C2=200P而对于晶体振荡，只并联一可调电容进行微调即可。3.1.2电路仿真及结果分析图3-3振荡器电路原理图用频率计测量振荡频率为10.815MHz图3-6频率计示数3.2振幅调制模块3.2.1集电极调幅的工作原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，进而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅

10、管处于丙类工作状态。设基极鼓励信号电压即载波电压为：tV000cos=。则加在基射极间的瞬时电压为tVVBEB00cos+-=。调制信号电压加在集电极电路中，与集电极直流电压VCC串联，因而，集电极有效电源电压为()tmVtVVVVaCCCCCCC+=+=+=cos1cos0式中，VCC为集电极固定电源电压；CCaVVm=为调幅指数。3.2.2设计仿真及结果分析调幅度ma=1/2*(Vmax-Vmin)/Vo=46%.图3-9调幅波输出3.3高频功率放大模块3.3.1谐振功率放大器的工作原理LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。作用：滤波、匹配。VBB:基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。VBB的值应小于放大管的导通电压Uon；通常取VBB0。VCC：集电极直流电压作用：给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。功率关系：直流功率：PV=VCCICO；输出功率：PO=Icm1Ucm；放大管功耗：PT=PV-PO；效率：=PO/PV3.2.2仿真设计及结果分析仿真电路图：