AM調(diào)制與解調(diào)

1、海 南 大 學(xué)高頻電子線路課程合計報告小功率調(diào)幅發(fā)射機及超外差式調(diào)幅接收機設(shè)計專業(yè)班級:姓名：學(xué)號：學(xué)號姓名班級小功率調(diào)幅發(fā)射機一、系統(tǒng)設(shè)計發(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。 調(diào)幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、中間放大級、振幅調(diào)制、音頻輸入和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計要求，載波頻率f=4MHz ，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。系統(tǒng)原理圖如下圖所示：主振級緩沖級放大級AM調(diào)制輸出網(wǎng)絡(luò)音頻輸入圖中，各組成部分的的作用如下： 振蕩級：產(chǎn)生頻率為4MHz的載波信號。緩沖級：將晶

2、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。 放大級：增大載波輸出功率。AM調(diào)制級：將話音信號調(diào)制到載波上，產(chǎn)生已調(diào)波。 輸出網(wǎng)絡(luò)及天線：對前級送來的信號進行功率放大，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。二、各部分電路的具體設(shè)計和分析1、主振級 主振級是條幅發(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。常用的正弦波振蕩器包括電容三端式振蕩器既考畢茲振蕩器、克拉潑振蕩器、西勒振蕩器。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

3、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。西勒振蕩器電路所示R1、R2、R4提供偏置電壓使三極管工作在放大區(qū)，C3起到濾波作用。輸出電路的總電容：振蕩頻率主振級電路圖如下：圖1. 主振級電路圖主振級輸出波形：圖2. 主振級輸出波形輸出頻率：圖3. 輸出頻率2、緩沖級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R3也會對緩沖的輸出波形也

4、有很大影響。如果負(fù)載R3過小會使波形的底部發(fā)生失真。緩沖級電路如圖：圖4. 緩沖級電路主振產(chǎn)生的正弦波經(jīng)過緩沖的波形輸出：圖5. 主振產(chǎn)生的正弦波經(jīng)過緩沖的波形3、放大級 高頻小信號放大器選用單調(diào)諧回路諧振放大器，這里由L1、C3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f0上，能夠?qū)斎氲母哳l小信號進行反向放大。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f=f0工作信號頻率，抑制其他頻率的信號；二是提供晶體管集電極所需的負(fù)載電阻，同時進行匹配交換。靜態(tài)工作點：高頻小信號諧振放大器的主要性能指標(biāo)有：

5、 1中心頻率f0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)的依據(jù)，本電路采用的中心頻率為4MHZ。 2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。電壓增益功率增益，式中和分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入電壓；P0、Pi分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入功率。回路負(fù)載兩端導(dǎo)納為，其中。電壓增益。 3 通頻帶是指放大電路增益由最大值下降3dB時所對應(yīng)的頻帶寬度，通常用2f0.7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 4 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

6、表征方法： 1）用矩形系數(shù)說明鄰近波道選擇性的好壞。 矩形系數(shù)Kr0.1定義為 理想矩形系數(shù)應(yīng)為1，實際矩形系數(shù)均大于1。 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，其定義為中心頻率f0上功率增益與特定干擾頻率上的功率增益之比。高頻小信號放大器電路如圖：圖6. 高頻小信號放大器電路圖7. 輸出波形4、AM調(diào)幅： AM調(diào)制采用集電極調(diào)幅，所謂的集電極調(diào)幅就是用調(diào)制信號來改變高頻功率放大器的集電極直流電壓電源，以實現(xiàn)調(diào)幅。由圖可知，低頻調(diào)制信號與直流電源Vcc相串聯(lián)，因此放大器的有效集電極電源電壓等于上述兩個電壓之和。他隨著調(diào)制信號波形而變化，在過壓狀態(tài)下，集電極電流的基波分量I

7、cm1隨集電極電源電壓成正比變化。因此，集電極的回路輸出高頻電壓振幅將隨調(diào)制信號的波形而變化，于是得到調(diào)幅波輸出。因此可知，為了獲取有效的調(diào)幅，集電極調(diào)幅電路必須總是工作在過壓狀態(tài)。圖8. 集電極調(diào)幅電路圖9. 調(diào)幅輸出波形輸出頻譜圖：圖10.輸出頻譜圖由圖像可得出：其調(diào)制系數(shù)：三、發(fā)射機的整體電路以及調(diào)試： 將各部分電路接在一起后，各模塊的輸入阻抗和所帶的負(fù)載發(fā)生變化，可能產(chǎn)生回路失諧的情況，導(dǎo)致輸出波形的幅值過小和不穩(wěn)定，所以還要進行統(tǒng)調(diào)工作，重新對可變參數(shù)進行調(diào)整，重復(fù)修改變耦合電容，修改各模塊間連接方式，知道達到要求為止。進過調(diào)試我組得出最終接受機電路如下圖：圖11.發(fā)射機總圖輸出波形

8、如圖：圖12. 發(fā)射機輸出波形輸出頻譜：圖13.發(fā)射機輸出頻譜超外差式調(diào)幅接收機一、系統(tǒng)設(shè)計接收機從天線回路接受到高頻信號先經(jīng)過小信號放大器進行放大，讓后送至混頻器與本地震蕩器相混合，所得到的包絡(luò)形狀不變，仍與原信號的波形相似，但頻率為兩個信號之差，生成中頻信號。中頻信號經(jīng)過中頻放大器，送入檢波器得出調(diào)制信號，再經(jīng)過低頻放大器放大，送到揚聲器轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘?。本機采用10MHz作為載波頻率。低頻放大包絡(luò)檢波中頻放大輸入回路混頻電路本地震蕩圖中，各組成部分的的作用如下： 混頻電路：是輸入信號變成固定的中頻。中頻放大：中頻進行較高增益的放大。包絡(luò)檢波：從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。低頻

9、放大：將包絡(luò)檢波輸出的低頻信號進行放大以滿足揚聲器輸入要求。二、各部分電路的具體設(shè)計和分析1、混頻： 接收機的混頻模塊的基本功能是保持已調(diào)信號的條幅率不變，僅使載波頻率降低。從頻譜的角度看，混頻的實質(zhì)是將已調(diào)信號的頻譜沿頻率軸做線性搬移，混頻器應(yīng)具有乘法器作用非線性器件和中頻帶通濾波器。本機采用對稱的場效應(yīng)管作為乘法器，將兩個信號進行混合，混頻后集電極輸出各種頻率的信號，其中包含本地振蕩頻率和接受頻率的差額等465KHz的中頻信號，負(fù)載為選頻回路，將所需中頻信號濾出?；祛l電路圖如下：圖14. 混頻電路圖輸出波形如圖： 圖15.混頻輸出波形輸出頻率如圖：圖16.輸出頻率2、中頻放大：中頻放大器主

10、要是將混頻器輸出的信號進行大幅度提升，以滿足解調(diào)電路的需要。其主要質(zhì)量指標(biāo)有：電壓增益、通頻帶2、選擇性，即矩形系數(shù)、噪聲系數(shù)。對于中頻放大器，不僅需要得到高的增益、好的選擇性，還要有足夠?qū)挼耐l帶和良好的頻率響應(yīng)、大的動態(tài)范圍等。由于中頻信號為單位一的固定頻率，其通頻帶可最大限度地做得很小，以提高相鄰信道的選擇性。在實際工程上，一般采用多級放大器，并使每級實現(xiàn)某一技術(shù)要求，就電路形式而言，第一級中頻放大器多采用共發(fā)射極電路，多級晶體管單調(diào)諧回路級聯(lián)的方式實現(xiàn)應(yīng)有的增益。中放級電路如圖：圖17.中放電路中放級輸出波形：圖18. 中放級輸出波形3、包絡(luò)檢波： 包絡(luò)檢波器由非線性器件和低通濾波器兩

11、部分組成，要求負(fù)載電阻要遠(yuǎn)大于二極管導(dǎo)通電阻。包絡(luò)檢波原理：為已調(diào)信號,為包絡(luò)檢波信號包絡(luò)檢波分為兩個過程：正半周的部分時間() 二極管導(dǎo)通，對C充電，很小很小，的其余時間() 二極管截止，C經(jīng)R放電， R 很大 很大，C上電壓下降不多，仍有： ，過程循環(huán)往復(fù)，C上獲得與包絡(luò)(調(diào)制信號)相一致的電壓波形，有很小的起伏。器件選擇：（1） 二極管D 的選擇，在選擇檢波二極管時，要考慮輸入信號的頻率，保證二極管的工作頻率遠(yuǎn)小于其自身的截止頻率。試驗所采用的1N4245GP滿足要求。（2） 檢波負(fù)載電阻的確定，檢波器后的低頻放大器等效輸入電阻為。為滿足檢波輸出波形不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件，式中ma表示

12、調(diào)幅度，在此接收機中 ma=0.3，滿足要求。（3） 負(fù)載電容C的確定，檢波輸出波形不產(chǎn)生惰性失真的條件，計算得，本電路滿足條件。包絡(luò)檢波電路圖如下： 圖19.包絡(luò)檢波電路包絡(luò)檢波輸出波形：圖20. 包絡(luò)檢波輸出波形輸出頻率：圖21. 輸出頻率4、 低頻電壓放大：利用三極管的電流控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的倍，是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的倍的大信號，這現(xiàn)象成為三

13、極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流放大，就完成了功率放大。低頻電壓放大電路如圖：圖22. 低頻電壓放大電路低頻電壓放大輸出波形：圖23. 低頻電壓放大輸出波形三、接收機的整體電路以及調(diào)試：經(jīng)過調(diào)試得到接收機整體電路如圖：圖24.接收機總圖接收機輸出波形：圖25.輸出波形接收機輸出頻譜：圖26.接收機輸出頻譜總電路圖：圖27.發(fā)射機與接收機總圖輸出波形：圖28.總圖輸出波形原件清單：發(fā)射機：數(shù)量描述參考標(biāo)識封裝1POWER_SOURCES, VCCVCCGeneric1POWER_SOURCES, GROUND0Generic1CAPACITOR, 1pFC63CAPACITOR, 100nFC7,

14、 C9, C107RESISTOR, 10kR5, R6, R10, R4, R1, R3, R21RESISTOR, 1kR71POTENTIOMETER, 1kR81RESISTOR, 1.5kR91RESISTOR, 2kR111RESISTOR, 500R122RESISTOR, 5kR13, R141CAPACITOR, 1nFC82INDUCTOR, 10uHL2, L31TS_IDEALT1Generic1CAPACITOR, 210pFC111CAPACITOR, 33nFC11CAPACITOR, 300pFC21CAPACITOR, 600pFC31VARIABLE_CAP

15、ACITOR, 30pFC41CAPACITOR, 112pFC51INDUCTOR, 12uHL11TRANSISTORS_VIRTUAL, BJT_NPN_VIRTUALQ4Generic1DC_POWER, 2.2 V V2Generic1DC_POWER, 6 V V3Generic2CAPACITOR, 1FC12, C131CAPACITOR, 140pFC141AC_POWER, 2.4 Vrms 100kHz 0 V4Generic接收機：數(shù)量描述參考標(biāo)識封裝1CAPACITOR, 1uFC21AM_VOLTAGE, 1 V 4MHz 10kHz V1Generic3RESIS

16、TOR, 200R2, R3, R171POTENTIOMETER, 4.7kR42RESISTOR, 220kR1, R54CAPACITOR, 10nFC1, C3, C4, C81POWER_SOURCES, GROUND0Generic1CAPACITOR, 300pFC51CAPACITOR, 100nFC61INDUCTOR, 12uHL11RESISTOR, 100kR61POWER_SOURCES, VDDVDDGeneric1AC_VOLTAGE, 1 Vpk 4.465MHz 0 V2Generic2CAPACITOR, 7nFC7, C103CAPACITOR, 10uF

17、C9, C12, C151RESISTOR, 4.7kR71RESISTOR, 30kR81RESISTOR, 20kR91RESISTOR, 150kR101CAPACITOR, 33nFC111CAPACITOR, 100uFC131CAPACITOR, 200pFC141DC_POWER, 3 V V3Generic1RESISTOR, 510R112CAPACITOR, 22nFC16, C171RESISTOR, 100R121RESISTOR, 9.1kR131RESISTOR, 620R141RESISTOR, 500kR151RESISTOR, 1kR161CAPACITOR,

18、 58nFC181POWER_SOURCES, VCCVCCGeneric心得體會將近一個月的高頻課程設(shè)計過的很快，轉(zhuǎn)眼間就過去了，雖然時間不長也不短但我覺得時間好漫長，當(dāng)我拿到課題是我不知道從何下手，感覺好難好難，總覺得自己沒把高頻學(xué)號。不過沒事車到山前必有路，船到橋頭自然直，我相信自己雖然不能做到最好，但我可以盡力做到更好。老師給過課題后我去圖書館找了幾本相關(guān)的資料希望對自己有些幫助。 仔細(xì)看了下設(shè)計要求我就找相關(guān)章節(jié)及相關(guān)內(nèi)容，但動起手來感覺并不是自己想象的輕松，自己需要找的東西實在是太多了，自己不會的知識更是沒法想象，心中不免有些失落和無奈。還好同學(xué)和網(wǎng)絡(luò)給了我新的希望，我百度了下相關(guān)的內(nèi)容，找到了一些相關(guān)的課題我就認(rèn)真的看了下并且借鑒了部分，并且我也請教了成績好的同學(xué)，這無疑給了我莫大的幫助。 通過本次課程設(shè)計，給我留下了深刻的印象，使我明白自己要有耐心，要有