高頻電子線路課程設計--小功率調幅發(fā)射機的設計

1、<p>　　高頻電子線路課程設計報告</p><p>　　題 目： 小功率調幅發(fā)射機的設計 </p><p>　　院 系：培黎工程技術學院電子工程系</p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學與技術 </p><p>　　班 級： </p>

2、<p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　報告成績： </p><p&

3、gt;　　2013年12月20日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 設計目的.....................................................2</p><p>　　二 設計思路............................................

4、.........2</p><p>　　三 設計過程.....................................................2</p><p>　　3.1 系統(tǒng)方案論證.............................................3</p><p>　　3.2 模塊電路設計............

5、.................................3</p><p>　　3.2.1 增益分配............................................3</p><p>　　3.2.2 本機振蕩電路和話音放大電路..........................3</p><p>　　3.2.3 調制電路...

6、.........................................4</p><p>　　3.2.4 功率放大級電路......................................5</p><p>　　3.2.5 整體電路設計........................................5</p><p>　　四

7、 系統(tǒng)調試與結果...............................................6</p><p>　　4.1 晶體振蕩器的調試.........................................6</p><p>　　4.2 調制器的測試.............................................7</p

8、><p>　　4.3 整機聯(lián)調及其常見故障分析.................................8</p><p>　　五 主要元器件與設備.............................................8</p><p>　　六 課程設計體會與建議.....................................

9、......8</p><p>　　6.1 設計體會.................................................9</p><p>　　6.2 設計建議.................................................9</p><p>　　七 參考文獻...................

10、..................................9</p><p><b>　　一 設計目的</b></p><p>　　小功率調幅發(fā)射機的設計利用到高頻電子線路中學習到的與實際生活實踐相緊密聯(lián)系的內容：主要包括主振蕩器、緩沖級、倍頻器、高頻功率放大器、低頻功率放大器以及調制器等相關內容。有利于復習鞏固課堂上所學理論知識，認識課本所學知識的實際應

11、用功能，增強對該門課程的學習興趣，以便于以后往更深層次的學習，初步學習小型設計的基本步驟，擴充自己的知識面。</p><p>　　本課設結合Multisim軟件來對小功率調幅發(fā)射機電路的設計與調試方法進行研究。Multisim軟件能實現(xiàn)從電學概念設計到輸出物理生產數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證、和設計數(shù)據(jù)管理。今天的Multisim軟件已不是單純的設計工具，而是一個系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設計。使

12、用Multisim等計算機軟件對產品進行輔助設計在很早以前就已經成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設計人員在機械、電子等行業(yè)的產品設計質量與效率。</p><p>　　本課題的設計目的是要求掌握最基本的小功率調幅發(fā)射系統(tǒng)的設計與安裝對各級電路進行詳細地探討，并利用Multisim軟件仿真設計了一個小功率調幅發(fā)射機。</p><p><b>　　二 設計思路</b

13、></p><p>　　一條調幅發(fā)射機的組成框圖如下圖圖1所示，其工作原理是：第一本機振蕩產生一個固定頻率的中頻信號，它的輸出送至調制器；話音放大電路放大來自話筒的信號，其輸出也送至調制器；調制器輸出是已調幅了的中頻信號，該信號經中頻放大后與第二本振信號混頻；第二本振是一頻率可變的信號源，一般選第二本振頻率fo2是第一本振fo1與發(fā)射載頻foc之和，混頻器輸出經帶通或低通濾波器濾波，是輸出載頻foc=fo2

14、-fo1;功放級將載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率。</p><p>　　圖1 調幅發(fā)射機組成框圖</p><p><b>　　三 設計過程</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)方案論證</p><p>　　根據(jù)調幅發(fā)射機的工作原理和要求畫出組成框圖，如下圖2所示。圖中各組成部分作用如下:</p>

15、<p>　　本機振蕩：產生平率為4MHz的載波信號。</p><p>　　緩沖隔離級：將晶體振蕩級與調制級隔離，減小調制級對晶體振蕩級的影響；將功率激勵級與調制級隔離，減小功率激勵級對調制級的影響。</p><p>　　話音放大級：將話筒信號電壓放大到調制級所需的調制電壓。</p><p>　　調制級：將話音信號調制到載波上，產生已調波。</p>

16、;<p>　　功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。</p><p>　　末級功放：對前級送來的信號進行功率放大，在負載上獲得滿足要求的發(fā)射功率。</p><p>　　圖2 擬定調幅發(fā)射機組成框圖</p><p>　　3.2 模塊電路設計</p><p>　　3.2.1 增益分配</p><p>　　發(fā)射

17、機級需要有一定的功率才能將信號發(fā)射出去，而每一級的功率又不能太大，否則會引起電路工作不穩(wěn)定，容易自激。因此，應根據(jù)發(fā)射機各組成部分的作用，合理地分配各級增益指標。根據(jù)調制器的輸入特性確定本振信號和調制信號的振幅；由調制信號的輸出功率和發(fā)射機的輸出功率確定功率激勵和功放級的增益。</p><p>　　3.2.2 本機振蕩電路和話音放大電路</p><p>　　本機放大電路的輸出是發(fā)射機的載波

18、信號源，要求它的振蕩頻率應十分穩(wěn)定。一般的LC振蕩電路，其日頻率穩(wěn)定度約為10-2~10-3，晶體振蕩電路的Q值可達數(shù)萬，其日頻率穩(wěn)定度可達10-5~10-6.因此，本機振蕩電路采用晶體振蕩器。話音放大信號用來對話音信號進行放大。</p><p>　　晶體振蕩器和話音放大電路的電路圖如圖3所示。其中，晶體，C1,C2,C3與T1構成改進型電容三點式振蕩電路（克拉電路），振蕩頻率由晶振的等效電容和電感決定，電路中T

19、1構成靜態(tài)工作點由R4、R5、R6決定。在設置靜態(tài)工作點時，應首先設定晶體管的集電極電流ICQ，一般取0.5mA~4mA，ICQ太大會引起輸出波形失真，產生高次諧波。設晶體管β=60，Icq=2mA，VEQ=（1∕2~1∕3）Vcc，則可算出R4=130k~200k，取中間值150k, 進而算出 R5=100k、R3=3k。如圖所示。</p><p>　　圖3 晶體振蕩器和話音放大電路</p>&

20、lt;p>　　3.2.3 調制電路</p><p>　　根據(jù)題意及給定的主要元件，選定模擬乘法器MC1496構成的調幅電路如圖4所示。</p><p>　　圖4 調幅電路圖</p><p>　　模擬乘法器是完成兩個模擬量(電壓或電流)相乘的電子器件。高頻電子線路的振幅解調，同步檢波，混頻，倍頻，鑒頻，鑒相等調制和解調的過程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的

21、過程。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比采用分立器件要簡單得多，而且性能優(yōu)越。課設運用Multisim軟件對電路進行設計，因此MC1496需要自己搭建，其原理電路圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 MC1496</p><p>　　3.2.4 功率放大級電路</p><p>　　通過前面的電路以后，進入功率放大級的是已調信號。但由于信號的功率太小，發(fā)射出去存在

22、很大衰減，影響信號的傳送，所以要進行功率放大。功率放大電路如下圖6所示：</p><p>　　3.2.5 整體電路設計</p><p>　　將以上各級單元電路一次連接就構成了小功率調幅發(fā)射機整體電路原理圖，如圖7所示：</p><p>　　圖6 功率放大級電路</p><p>　　圖7 小功率調幅發(fā)射機整體電路</p><

23、;p>　　四 系統(tǒng)調試與結果</p><p>　　4.1 晶體振蕩器的調試</p><p>　　調晶體振蕩器時，應先斷開晶振，使振蕩器不振蕩，再用萬用表測三極管的各極電壓。VEQ應滿足VEQ∕（R2+R3）≈Icq=2mA，若不滿足則可調整R1的值。將三極管的靜態(tài)工作點調試正確以后，再接上晶振，測量振蕩器的振蕩頻率和輸出電壓幅度，如圖8所示:</p><p&g

24、t;　　圖8 晶體振蕩器的調試</p><p>　　4.2 調制器的測試</p><p>　　測調制器電路靜態(tài)工作點時，應使本振信號V0=0.先測MC1496五角的電壓Vs，調整R5的值，是V5∕R5=I0；然后測量各點靜態(tài)工作電壓，其值應與設計值大致相同。加本振電壓v0=100mV，使調制電壓vΩ=0，調節(jié)RP3使MC1496輸出信號為最小值，再使vΩ=100mV，這時測得的輸出波形應

25、為載波被抑制的雙邊帶信號波形，在調節(jié)RP3使輸出波形為ma=50%的調幅波，如圖9所示：</p><p><b>　　圖9 測試器的調試</b></p><p>　　4.3 整機聯(lián)調及其常見故障分析</p><p>　　晶振級與緩沖級聯(lián)調時緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。產生的主要原因是緩沖級的輸入阻抗不夠大，使晶振級負載加重。這可通過

26、增大緩沖級的射極電阻RP1來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C4，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)。</p><p>　　本級振蕩級、緩沖級、話語放大級以及調制級聯(lián)調時，往往會出現(xiàn)過調幅現(xiàn)象。產生的原因可能是經射級跟隨器輸出的本振電壓v0偏小或者是話音放大級輸出的調制電壓vΩ過大?？梢哉{節(jié)RP2使v0=100~150mV，并測量調制器輸出的波形。調整話音放大級增益，以滿足調幅度ma=50%的技術指標要求。&l

27、t;/p><p>　　功率激勵級與功率放大級聯(lián)調時，往往會出現(xiàn)低頻調試、高頻自激、輸出功率小、波形失真大等現(xiàn)象。產生的原因可能是級間通過電源產生串擾或是甲類功放與丙類功放的阻抗不匹配，級間相互影響。這可在每一級單元電路的電源上加低、高頻去耦電路，以消除來自電源的串擾，也可以重新調整諧振回路，使回路諧振。</p><p>　　五 主要元器件與設備</p><p>　　根

28、據(jù)以上的原理，要求設計一個小功率調幅發(fā)射機。</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p>　　已知+Vcc=+10V、-VEE=-10V；話音放大級輸出電壓為5mV；負載電阻RL=75Ω。</p><p>　　主要元器件：主要元件有MC1496、3DG100、3DG130、4MHz晶振、NXO-10磁環(huán)；</p>

29、<p><b>　　主要技術指標：</b></p><p>　　工作頻率 f=10MHz，發(fā)射功率P0=100mW，調制度ma=50%，整波效率大于40%。</p><p><b>　　實驗儀器設備：</b></p><p>　　Multisim軟件：</p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生

30、器∕計數(shù)器EE164B 一臺</p><p>　　調制度測量儀器HP8901A或BD5 一臺</p><p>　　高頻信號發(fā)生器 一臺</p><p>　　超高頻毫伏表DA-36A 一臺</p><p>　　雙蹤示波器（COS5020

31、）或數(shù)字存儲示波器</p><p>　　數(shù)字萬用表 一臺</p><p>　　六 課程設計體會與建議</p><p><b>　　6.1 設計體會</b></p><p>　　一周的高頻電子線路課程設計進行的很快，眨眼就過去了，雖然只有一周的時間但是感覺卻是那么漫

32、長，當我選定題目時我不知道從何下手，急得我不知如何是好，我想著主要原因是沒學好高頻電子線路這門課。但是車到山前必有路，我相信我雖然不能做到最好，但我能盡力做到更好。老師公布了題目之后我就去圖書館或上網(wǎng)查找相關資料,通過查閱有關資料尋找解決問題的出路。</p><p>　　仔細看了下設計要求，我就查找相關的資料，但是動手設計起來，并不是想象中的那樣簡單。我在網(wǎng)上找到相似的內容，這無疑給我提供了很大的幫助。</

33、p><p>　　通過這次課程設計，留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設計上。在設計過程中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，我學會了把書本在知識和實際的電路聯(lián)系起來，這就是理論結合實際，雖然這次設計電路時磕磕碰碰，但用到的知識反映了書中的核心內容和重要知識點，我想這對我們以后的學習有很大的促進作用。設計過程中

34、我也基本會了multisim的基本功能和用法，在下階段的學習中我一定會更加努力。</p><p><b>　　6.2 設計建議</b></p><p>　　我認為設計性實驗能在很大程度上鍛煉我們的動手和動腦的能力，所以建議老師可以適當?shù)慕o我們布置一些相關性的課題讓我們去做。當然老師要給我們適當?shù)闹v解和指導；我相信通過這樣的反復練習，我們的綜合能力將在很大程度上得到提

35、高，相應的理論知識也將進一步得到鞏固。</p><p><b>　　七 參考文獻</b></p><p>　　1、《高頻電子線路實驗與課程設計》 楊翠娥 主編 哈爾濱工程大學出版社</p><p>　　2、《高頻電路設計與制作》 何中庸 譯 科學出版社</p><p>　　3、《高頻電子線路》 第四版 張肅文 主編