调幅发射机的设计

课程设计报告书

课程名称： 通信电子线路课程设计 题 目: 超外差式调幅发射机系统的设计 系 （院）： 通信工程系 学 期： 2010-2011-1 专业班级： 通信082 姓 名： 学 号：

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第一章 第二章 第三章 第四章 第一节 第二节

引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 课程设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 超外差调幅发射机系统的设计„„„„„„„„„„„„„„„3 超外差发射机的组„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 发射机单元的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

4.2.1 主振器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.2.2 缓冲放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 4.2.3 低频放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4.2.4 振幅调制器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 4.2.5 高频功率放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 设计体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 附图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

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超外差式调幅发射机系统的设计

1 引言

《通信电子线路》是电子信息类专业必修的一门专业基础课，是电子信息类专业十分重要的主干课程之一，是一门理论和实践紧密结合的课程，而该课程设计是其实践性的一个体现，是集基本技能、技能训练、理论知识的综合与应用，是对《通信电子线路》课程的巩固和提高，是培养具有较强的理论水平，又有足够的实践能力的高等技术应用型专门人才的重要手段之一。

2 课程设计目的

(1) 通过本次的课程设计， 在专业知识方面，掌握功能电路的基本原理和结构组成，以及加强对各个功能电路的内在联系认识。通过实际设计可以认识到每个项目是一个“系统工程”，所含知识是跨专业的，从而提高知识“活学活用”的能力。进而对超外差调幅发射机建立起总体概念。

(2) 技能培训方面： 掌握设计软件工具的正确使用； 以及如何通过设计工具分析电路的特性；在设计过程中培养同学具有初步的综合电路设计能力。

(3) 通过对资料的整理，促进同学们对本课题设计的理解，也能养成同学们严谨的工作态度。

3 设计要求

本次设计要求我们通过查阅资料等完成任务，我们应该对自己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(10.7MHz)，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、1000Hz)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。完成完整的课程设计报告。

4 超外差调幅发射机系统的设计

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。

4.1 超外差发射机的组成

超外差调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大器，振幅调制器，高

频功率放大器等电路组成。发射机的基本组成框图表示如:

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主振缓冲 高频放大 振幅调制高频功率放大器

低频调制信号 图1 发射机的基本组成框图

4.2 发射机单元的设计

4.2.1 主振器

主振器就是高频振荡器，是发射机的核心部件，主要用来产生一个频率稳定的，幅度较大的，波形失真小的高频正弦波信号作为发射载频信号。高频电子线路所讨论的工作频率是几百千赫到几百兆赫，而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的，一般选在30兆赫以下。以下电路皮尔斯振荡电路,按要求产生一个10.7M左右的正弦波。

图2 皮尔斯振荡电路

该图为典型的并联谐振晶体振荡器电路，振荡管的基极对高频接地，晶体接在基极与集电极之间，C1、C2为另外两个电抗原件。该电路类似于克拉泼电路，由于晶体的Cq非常小，因此，晶体振荡器的谐振回路与振荡管之间的耦合非常弱，从而使频率稳定性大为提高。图中R1、R2、R3为直流偏置电路，晶体作为电感与C1、C2组成电三点式谐振回路，R4为输出电阻，C3为隔直通交流电容，C4为反馈电容。分压式偏置电阻R1=10K、 R2=5K、 R3=5K，高频扼流圈L=5uH，旁路电容C4=100pF,耦合电容C3=800pF。 以下为输出波形：

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图3 振荡器输出波形

4.2.2 缓冲放大器

缓冲放大器通常是在振荡器后面，一方面起隔离缓冲作用，同时还要把高

频信号加以放大推动功放末级工作。因此该级还需有一定的功率输出。以1M频率放大电路：

图4 1M频率放大电路

RB1、 RB2、RC 、RE组成偏置电路使三极管工作，

C、 CE 、CD为隔直通交流电容，缓冲放大电路是一个分压是偏置电路，直流电源VCC=12V，各电阻依次为RB1=70k、RB2=15k、RL=20k、 RE=2k时， 由公式

AvVoutVin=(RL//RC)[rbe(1)RE]=200

或仿真图可以看出放大200倍，Vin=10mV、Vout=2V。 V1为输入信号，V2为输出放大信号。 放大波形如下图：

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图5 放大波形对比

4.2.3 低频放大器

如下图是低频放大电路的具体电路，话筒产生的音频信号是一个典型的低频信号，此次设计中设原始音频信号为1kHZ的低频信号，图采用的是低频放大电路，电容C1、C2为隔直流耦合电容，避免直流电源和交流信号相互影响，利用这样一个电路便可以把原始的音频信号放大成我们需要的调制信号。

图6 低频放大电路 R1、R4、R2组成偏置电路， C1、 C2为隔直通交流电容，

电路中直流电源选用的是12V，通过合理设置各电阻的值， 让R1=50k、R2=1.5k、R3=10k、R4=15k， 经过公式计算

Av = (R2//R3)或由仿真图也能看出放大250倍， 仿真结果如下图：

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rbe= 250

Vin为输入，Vout为输出。

图7 放大后的波形对比

4.2.4 振幅调制器

振幅调制器的任务是产生调制信号。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，必须使用高频功放才能达到发射功率的要求。采用集电极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。电路图如下：

图8 集电极调幅电路

以上电路是丙类集电极高频功率放大电路，低音频信号加载到集电极，最后在通过一个LC滤波网络，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，从而实现调幅输出调幅波实现调幅。R5=10K为输出电阻。调幅工作在过压区。 集电极调幅特点：

（1)因过压工作，η高，用于大功率调幅发射机。

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（2）要求v1提供较大的驱动功率。 载波频率F=1M,根据谐振频率： f012LC信号波匹配网络C4=3.1uH,L2=1mH;最后滤波网络C4=1500pF,L4=1mH.

以下为仿真结果：

图9 调幅波形

4.2.5 高频功率放大器

高频功率放大器是调幅发射机的末级，它的任务是以较高的效率输出最大的功率来满足发射机输出功率的要求，同时该级输出波形不能失真，否则谐波发射严重，影响发射效果。电路图如下:

图10 乙类单电源互补对称功放电路

该电路采用一个电源的互补对称电路，当R1取适当数字时，就可给Q2、Q3提供合适的偏置，当有交流信号时，在负半周，Q2导通，Q3截止，有电流通过

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R4，同时向C2充电，输出正半周电压，相反则获得负半周电压。D1、D2由VCC产生正向偏置电压。由于二极管正向交流结电阻很小，可近似认为对交流短路，因此偏置电阻不影响输入信号的传输。此外，当温度升高时，D1、D2的正向压降减小，阻止了ICQ的增大，是一种具有温度补偿作用的高热稳定性偏置电路。与Q2共同对电路起到缓冲保护作用。 R1=56K,R2=435,R3=250,R4=8K,

C1=C2=C3=100uF,从波形图上可看出该电路能放大150倍。 放大波形如下：

图11 功率放大波形

设计体会

查阅了图书馆、书店、和internet网，查阅了大量的调幅发射机机设计的资料，并且整理了它们，经过许多天的实际演练与修改，才勉强完成任务。通过这次的课程设计让我了解了我的基础知识一点也不好，就像没学过这些东西，让我无从下手，还是通过同学的细心指点与自己的不懈努力才有所成绩，因此也让我了解到信号的产生、发射过程。在今后的实践工作中，它将带给我无穷的设计思路和指导。

作为一个电子方面的大学生，在今后的工作中难免需要很强的实践动手能力，所以这次课程设计对我来说是很值得珍惜的好机会。这次课程设计，虽然短暂，但却给了我一次自主设计电路的机会。在设计过程中，以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现.

参考文献

[1] 阳昌汉. 高频电子线路. 北京: 国防工业出版社,2006.

[2] 谢嘉奎. 电子线路非线性部分(第四版). 北京:高等教育出版社,2010. [3] 谢嘉奎,冯军. 电子线路线性部分. 北京: 高等教育出版社,2010 . [4] 许杰. 模拟电子线路. 北京: 国防工业出版社,2006. [5] 张肃文. 高频电子线路. 北京:高等教育出版社,2009.

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附图

图12 调幅发射机总图

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