通信電子電路課程設(shè)計小調(diào)幅功率發(fā)射器

1、<p>　　通信電子電路課程設(shè)計</p><p>　　小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計</p><p>　　班級：通信09—1班</p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p><b>　　日期： </

2、b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　高頻電子線路課程設(shè)計是繼《通信電子電路》理論學(xué)習(xí)和實驗教學(xué)之后又一重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它的任務(wù)是在學(xué)生掌握和具備電子技術(shù)基礎(chǔ)知識與單元電路的設(shè)計能力之后，讓學(xué)生綜合運用高頻電子電路知識，進行實際高頻系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)測，利用orcad、multisim等相關(guān)軟件進行電路設(shè)計，提高綜合應(yīng)用知識

3、的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實踐技能，讓學(xué)生了解高頻電子通信技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計打好基礎(chǔ)。</p><p>　　此設(shè)計思路為將超外差式調(diào)頻接收機分成攝入調(diào)諧賄賂、高頻放大、混頻、本機振蕩、中頻放大、鑒頻、低頻功放等幾個個部分，分別講天線接收到的高頻信號進行選頻、放大、混頻，最后解調(diào)出低頻調(diào)制信號等功能。將設(shè)計參數(shù)要求分解到各模塊的設(shè)計中以分別實現(xiàn)。<

4、;/p><p>　　關(guān)鍵詞 振蕩器；高頻功率放大器；調(diào)幅</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論3</b></p><p>　　1.1設(shè)計的作用和目的3</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求3</b>&

5、lt;/p><p>　　2小信號調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計3</p><p>　　3 各部分電路的具體設(shè)計和分析5</p><p><b>　　3.1主振級5</b></p><p><b>　　3.2 緩沖級7</b></p><p><b>　　3.3 放大級8&

6、lt;/b></p><p>　　3.4 音頻放大10</p><p>　　3.5 AM調(diào)制電路11</p><p><b>　　4心得體會12</b></p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)：13</b></p><p>　?。ǜ剑┱w電路圖14</p

7、><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1設(shè)計的作用和目的</p><p>　　通過本課題的設(shè)計、調(diào)試和仿真，加深對《高頻電子線路》理論知識的進一步理解，進一步鞏固理論知識，能夠建立起無線發(fā)射機的整機概念，學(xué)會分析電路、設(shè)計電路的步驟和方法，了解發(fā)射機各單元之間的關(guān)系以及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算調(diào)幅發(fā)射機的各單元電路：主

8、振級、被調(diào)級、推動級、功率放大級、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)等。進一步掌握所學(xué)單元電路以及在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)自己分析、應(yīng)用其他電路單元的能力。同時經(jīng)過課程設(shè)計，要學(xué)會查資料、充分利用互聯(lián)網(wǎng)等一切可利用的學(xué)習(xí)資源，增強同學(xué)們分析問題解決問題的能力，為將來的畢業(yè)設(shè)計做鋪墊，也為將來走向就業(yè)崗位打下一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.2設(shè)計要求</b></p><p>　　根據(jù)要

9、求設(shè)計一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。</p><p><b>　　工作頻率8MHz</b></p><p>　　調(diào)制信號為1kHz的正弦波</p><p>　　發(fā)射功率為150mW</p><p><b>　　調(diào)幅度</b></p><p><b>　　整機效率大于35%&

10、lt;/b></p><p>　　2小信號調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　發(fā)射機的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號對高頻載波的調(diào)制,將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。</p><p>　　通常，發(fā)射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分，和電源部分。</p><p>　　高頻部分一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍

11、頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，主振級往往采用石英晶體振蕩器，并在它后面加上緩沖級，以削弱后級對主振器的影響。</p><p>　　低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調(diào)制。因此，末級低頻功率放大級也叫調(diào)制器。</p><

12、;p>　　調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻)信號上去的過程。所以末級高頻功率放大級則成為受調(diào)放大器。</p><p>　　調(diào)幅發(fā)射機主要包括三個組成部分:高頻部分、音頻部分和電源部分。此圖省去了電源這一部分。</p><p>　　發(fā)射機的主要作用是完成有用的低頻信號對高頻信號的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋粋€中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射出去的電磁波。</p>

13、<p>　　調(diào)幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調(diào)制、音頻放大和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計要求，載波頻率f=8MHz ，主振級采用西勒振蕩電路，輸出的載波的頻率可以直接滿足要求，不需要倍頻器。</p><p><b>　　系統(tǒng)原理圖如圖：</b></p><p>　　圖中，各組成部分的的作用如下：</p><p>

14、　　振蕩級：產(chǎn)生頻率為8MHz的載波</p><p>　　緩沖級：將晶體振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對晶體振蕩級的影響。</p><p>　　音頻放大級：將話筒信號電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。</p><p>　　功放以及調(diào)幅級：增大載波輸出功率，將話音信號調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波。</p><p>　　輸出網(wǎng)絡(luò)級：對前級送來的信號進行

15、功率放大，通過天線將已調(diào)高頻載波電流以電磁波的形式發(fā)射到空間。</p><p>　　3 各部分電路的具體設(shè)計和分析</p><p><b>　　3.1主振級</b></p><p>　　主振級是調(diào)幅發(fā)射機的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號作為載波信號。該電路通常采用晶體管LC正弦波振蕩器。常用的正弦波振

16、蕩器包括電容三點式振蕩器即考畢茲振蕩器、克拉潑振蕩器、西勒振蕩器。</p><p>　　本級用來產(chǎn)生4MHz左右的高頻振蕩載波信號，由于整個發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩(wěn)定度，同時也要有一定的振蕩功率（或電壓），其輸出波形失真較小。為此，這里我采用西勒振蕩電路，可以滿足要求。</p><p>　　為了解決頻率穩(wěn)定度和振蕩幅度的矛盾，常采用部分接入方式。由前述可

17、知，為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅及容易起振，當(dāng)靜態(tài)工作點確定后，晶體管內(nèi)部參數(shù)的值就一定，對于小功率晶體管可以近似認(rèn)為，反饋系數(shù)大小應(yīng)在0.15～0.5范圍內(nèi)選擇。</p><p>　　如圖3-1-1西勒振蕩器電路所示、、提供偏置電壓使三極管工作在放大區(qū)，起到濾波作用。</p><p><b>　　輸出電路的總電容：</b></p><p>

18、　　………………………… 3-1-1</p><p><b>　　振蕩頻率為：</b></p><p>　　…………………………… 3-1-2</p><p>　　在此西勒振蕩器電路中，由于和L并聯(lián)，所以變化不會影響回路的接入系數(shù)，如果使固定，可以通過改變來改變振蕩頻率，因此，西勒振蕩器可用作波段振蕩器，適用于較寬波段工作。</p&g

19、t;<p><b>　　3.2 緩沖級</b></p><p>　　為了減少后級對主振級振蕩電路振蕩頻率的影響，采用緩沖級。主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時會出現(xiàn)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻R4來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C2，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)，同時負(fù)載R5也會對緩沖的輸出波形也有很大影響。</p><p&

20、gt;<b>　　3.3 放大級</b></p><p>　　這里選用高頻小信號放大器最典型的單元電路如下圖3-3-1所示，這里由、構(gòu)成LC單調(diào)諧回路，由LC單調(diào)諧回路作為負(fù)載構(gòu)成晶體管調(diào)諧放大器。晶體管基極為正偏，工作在甲類狀態(tài)，負(fù)載回路調(diào)諧在輸入信號頻率上，能夠?qū)斎氲母哳l小信號進行反相放大。由LC調(diào)諧回路的作用主要有兩個：一是選頻濾波，選擇放大=工作信號頻率，抑制其他頻率的信號；二是提

21、供晶體管集電極所需的負(fù)載電阻，同時進行匹配交換。</p><p>　　設(shè)計的推動級采用高頻小信號諧振放大器電路。由于推動級還起到隔離緩沖的作用，故它的電路一般用諧振放大器加一級射隨器組成。</p><p>　　高頻小信號諧振放大器的主要性能指標(biāo)有：</p><p>　?。?）中心頻率 指放大器的工作頻率。它是設(shè)計放大電路時，選擇有源器件、計算諧振回路元器件參數(shù)的依

22、據(jù)。</p><p>　?。?）增益 指放大器對有用信號的放大能力。通常表示為在中心頻率上的電壓增益和功率增益。</p><p>　　電壓增益 ……………………………… 3-3-1</p><p>　　功率增益 ……………………………… 3-3-2</p><p>　　式中，、分別為放大

23、器中心頻率上的輸出、輸入電壓；、分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入功率。</p><p>　?。?） 通頻帶 指放大電路增益由最大值下降3dB時所對應(yīng)的頻帶寬度，用表示。它相當(dāng)于輸入不變時，輸出電壓由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半時對應(yīng)的頻帶寬度</p><p>　?。?）選擇性 指放大器對通頻帶之外干擾信號的衰減能力。通常有兩種表征方法：</p><p&

24、gt;　　1）用矩形系數(shù)說明鄰近波道選擇性的好壞。</p><p><b>　　矩形系數(shù)定義為</b></p><p>　　……………………………… 3-3-3</p><p>　　理想矩形系數(shù)應(yīng)為1，實際矩形系數(shù)均大于1。</p><p>　　2）用抑制比來說明對帶外某一特定干擾頻率信號抑制能力的大小，其定義為中心頻

25、率上功率增益與特定干擾頻率上的功率增益之比。</p><p>　　……………………………… 3-3-4</p><p><b>　　用分貝表示，則為：</b></p><p>　　……………………………… 3-3-5</p><p><b>　　3.4 音頻放大</b></p>&l

26、t;p>　　本課程設(shè)計中，音頻信號用如圖所示的電壓源代替，采用3354BM運算放大器進行功率放大。</p><p>　　3.5 AM調(diào)制電路</p><p>　　調(diào)幅是使高頻載波信號的振幅隨調(diào)制信號的瞬時變化而變化。也就是說，通過用調(diào)制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調(diào)制信號的信息包含入高頻信號之中，通過天線把高頻信號發(fā)射出去。調(diào)幅器可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅：大功率廣播和通信多

27、采用高電平調(diào)平，這種調(diào)幅機輸出功率大、效率高；載波電話機和各種電子儀器多采用低電平調(diào)幅，它們對輸出功率和效率要求不高，可以選用調(diào)幅特性較好的電路中。</p><p>　　常見的調(diào)幅方法主要有乘法器調(diào)幅、開關(guān)型調(diào)幅電路、晶體管調(diào)幅電路，其中晶體管調(diào)幅又分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅。本課程設(shè)計采用二極管平衡電路進行調(diào)幅，二極管平衡電路也是最簡單的調(diào)制電路。音頻信號和載波信號分別通過變壓器T1、T3輸入到調(diào)制電路，然后經(jīng)二

28、極管進行調(diào)制，最后經(jīng)LC諧振回路輸出調(diào)制結(jié)果。</p><p><b>　　4心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過這些天的連續(xù)奮斗，終于完成了此次課程設(shè)計，實現(xiàn)了課程設(shè)計的基本要求，在此，也特別要感謝老師的無私幫助。</p><p>　　通過對課本高頻知識的掌握，初次利用Multisim軟件設(shè)計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。由于對軟件的不熟悉，

29、其中遇到了很多困難，在周圍同學(xué)的幫助下，終于完成了任務(wù)，從中也學(xué)到了很多。我根據(jù)先局部后整體的設(shè)計方案，先將小信號調(diào)幅發(fā)射機的各部分電路設(shè)計出來，并且單獨進行仿真和調(diào)試，然后再進行調(diào)試并且仿真。在設(shè)計各個環(huán)節(jié)中都遇到了很多問題：首先，參數(shù)的選定很難，課堂上基本上是分析電路的原理功能和計算電路的性能指標(biāo)，很少親自選定器件的參數(shù)，從資料或網(wǎng)上得到的數(shù)據(jù)很多都有問題；必須經(jīng)過修正和調(diào)試才能確定出器件的參數(shù)，只有正確的參數(shù)，才能夠設(shè)計出我們所想

30、要的輸出結(jié)果，參數(shù)的正確性可以說決定著設(shè)計成功的50%；其次，有些時候理論上符合要求的電路，仿真后卻得不到相應(yīng)的結(jié)果，尤其是整機聯(lián)接的時候出現(xiàn)了更多問題，也花費了很多時間，比如主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時緩沖級輸出電壓明顯減小并且波形失真嚴(yán)重，開始的時候，主振級甚至起振不起來，還有就是調(diào)幅失真，問題更加復(fù)雜。當(dāng)然也正是由于問題的出現(xiàn)，我才學(xué)到了更多的知識，以及設(shè)計的技巧，對Multisim軟件的應(yīng)用也更加熟練了。出現(xiàn)問題的時候，首先思考出現(xiàn)問題

31、的環(huán)節(jié)，然后借助于</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我再次感受到理論應(yīng)用于實際中的難度，認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的重要性。我做的小功率調(diào)幅發(fā)射機所應(yīng)用到的理論知識都是書中經(jīng)典的知識點，因此對課本知識也有了進一步的理解，也意識到自己對課本知識理解不夠到位，知識面不夠廣，分析電路也有點吃力，我想這對我以后的學(xué)習(xí)有很大的促進作用。感謝祿老師。最后祝老師身體健康、工作順利。今后，我們會更加地努力學(xué)好專業(yè)知識，請老師放心。

32、</p><p><b>　　5參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1、《通信電子電路》 于洪珍主編， 清華大學(xué)出版社</p><p>　　2、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 艾永樂等主編，中國電力出版社</p><p>　　3、《高頻電子線路實驗與綜合設(shè)計》 楊霓清主編，機械工業(yè)出版社</p><