超外差式調幅發(fā)射機的設計

1、課程設計報告書 課程名稱： 通信電子線路課程設計 題 目: 超外差式調幅發(fā)射機系統(tǒng)的設計系 （院）： 通信工程系 學 期： 2010-2011-1 專業(yè)班級： 通信082 姓 名： 學 號： 評語：成績：簽名：日期：目 錄第一章 引言3第二章 課程設計目的3第三章 設計要求3第四章 超外差調幅發(fā)射機系統(tǒng)的設計3第一節(jié) 超外差發(fā)射機的組3第二節(jié) 發(fā)射機單元的設計44.2.1 主振器44.2.2 緩沖放大器54.2.3 低頻放大器64.2.4 振幅調制器74.2.5 高頻功率放大器8設計體會9參考文獻9附圖10 超外差式調幅發(fā)射機系統(tǒng)的設計1 引言通信電子線路是電子信息類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課，

2、是電子信息類專業(yè)十分重要的主干課程之一，是一門理論和實踐緊密結合的課程，而該課程設計是其實踐性的一個體現，是集基本技能、技能訓練、理論知識的綜合與應用，是對通信電子線路課程的鞏固和提高，是培養(yǎng)具有較強的理論水平，又有足夠的實踐能力的高等技術應用型專門人才的重要手段之一。2 課程設計目的(1) 通過本次的課程設計， 在專業(yè)知識方面，掌握功能電路的基本原理和結構組成，以及加強對各個功能電路的內在聯系認識。通過實際設計可以認識到每個項目是一個“系統(tǒng)工程”，所含知識是跨專業(yè)的，從而提高知識“活學活用”的能力。進而對超外差調幅發(fā)射機建立起總體概念。(2) 技能培訓方面： 掌握設計軟件工具的正確使用； 以

3、及如何通過設計工具分析電路的特性；在設計過程中培養(yǎng)同學具有初步的綜合電路設計能力。(3) 通過對資料的整理，促進同學們對本課題設計的理解，也能養(yǎng)成同學們嚴謹的工作態(tài)度。3 設計要求本次設計要求我們通過查閱資料等獨立完成任務，我們應該對自己所設計東西的原理以及每個模塊的設計思想有一定的理解，其次要求認真完成原理圖的設計與仿真和報告。并且通過一個主振器產生一個高頻振蕩信號(10.7MHz)，經緩沖、放大作為高頻載波電壓。然后通過一個振幅調制器把低頻電信號(1mV、1000Hz)加載到高頻載波電壓上產生一個普通調幅波。最后要對能對調幅波進行功率放大。完成上述設計任務的基本功能。給出系統(tǒng)電路原理圖（應

4、用Multisim或Protel軟件繪制）并完成主要單元電路的功能仿真。完成完整的課程設計報告。4 超外差調幅發(fā)射機系統(tǒng)的設計 發(fā)射機的主要任務是完成有用的低頻信號對高頻載波的調制,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。4.1 超外差發(fā)射機的組成 超外差調幅發(fā)射機是由主振器，緩沖級，高頻電壓放大器，振幅調制器，高頻功率放大器等電路組成。發(fā)射機的基本組成框圖表示如:低頻調制信號高頻功率放大器振幅調制器高頻放大緩沖主振器 圖1 發(fā)射機的基本組成框圖4.2 發(fā)射機單元的設計4.2.1 主振器 主振器就是高頻振蕩器，是發(fā)射機的核心部件，主要用來產生一個頻率穩(wěn)定的，幅度較大的，

5、波形失真小的高頻正弦波信號作為發(fā)射載頻信號。高頻電子線路所討論的工作頻率是幾百千赫到幾百兆赫，而課程設計所設計的最高頻率受到實驗條件的限制，一般選在30兆赫以下。以下電路皮爾斯振蕩電路,按要求產生一個10.7M左右的正弦波。 圖2 皮爾斯振蕩電路該圖為典型的并聯諧振晶體振蕩器電路，振蕩管的基極對高頻接地，晶體接在基極與集電極之間，C1、C2為另外兩個電抗原件。該電路類似于克拉潑電路，由于晶體的Cq非常小，因此，晶體振蕩器的諧振回路與振蕩管之間的耦合非常弱，從而使頻率穩(wěn)定性大為提高。圖中R1、R2、R3為直流偏置電路，晶體作為電感與C1、C2組成電三點式諧振回路，R4為輸出電阻，C3為隔直通交流

6、電容，C4為反饋電容。分壓式偏置電阻R1=10K、 R2=5K、 R3=5K，高頻扼流圈L=5uH，旁路電容C4=100pF,耦合電容C3=800pF。 以下為輸出波形： 圖3 振蕩器輸出波形4.2.2 緩沖放大器 緩沖放大器通常是在振蕩器后面，一方面起隔離緩沖作用，同時還要把高頻信號加以放大推動功放末級工作。因此該級還需有一定的功率輸出。以1M頻率放大電路： 圖4 1M頻率放大電路RB1、 RB2、RC 、RE組成偏置電路使三極管工作，C、 CE 、CD為隔直通交流電容，緩沖放大電路是一個分壓是偏置電路，直流電源VCC=12V，各電阻依次為RB1=70k、RB2=15k、RL=20k、 RE

7、=2k時，由公式 =200或仿真圖可以看出放大200倍，Vin=10mV、Vout=2V。V1為輸入信號，V2為輸出放大信號。放大波形如下圖：圖5 放大波形對比4.2.3 低頻放大器如下圖是低頻放大電路的具體電路，話筒產生的音頻信號是一個典型的低頻信號，此次設計中設原始音頻信號為1kHZ的低頻信號，圖采用的是低頻放大電路，電容C1、C2為隔直流耦合電容，避免直流電源和交流信號相互影響，利用這樣一個電路便可以把原始的音頻信號放大成我們需要的調制信號。 圖6 低頻放大電路R1、R4、R2組成偏置電路，C1、 C2為隔直通交流電容，電路中直流電源選用的是12V，通過合理設置各電阻的值，讓R1=50k

8、、R2=1.5k、R3=10k、R4=15k，經過公式計算 Av = = 250或由仿真圖也能看出放大250倍，仿真結果如下圖：Vin為輸入，Vout為輸出。 圖7 放大后的波形對比4.2.4 振幅調制器 振幅調制器的任務是產生調制信號。采用模擬乘法器實現調制的方法是屬于低電平調制，輸出功率小，必須使用高頻功放才能達到發(fā)射功率的要求。采用集電極調幅電路實現調制的方式屬于高電平調制。如果集電極調幅電路的輸出功率能夠滿足發(fā)射功率的要求，就可以在調制級將信號直接發(fā)射出去。電路圖如下： 圖8 集電極調幅電路以上電路是丙類集電極高頻功率放大電路，低音頻信號加載到集電極，最后在通過一個LC濾波網絡，集電極

9、調幅是利用低頻調制電壓去控制晶體管的集電極電壓，通過集電極電壓的變化，使集電極高頻電流的基波分量隨調制電壓的規(guī)律變化，從而實現調幅輸出調幅波實現調幅。R5=10K為輸出電阻。調幅工作在過壓區(qū)。集電極調幅特點：（1)因過壓工作，高，用于大功率調幅發(fā)射機。 （2）要求v1提供較大的驅動功率。 載波頻率F=1M,根據諧振頻率： 信號波匹配網絡C4=3.1uH,L2=1mH;最后濾波網絡C4=1500pF,L4=1mH.以下為仿真結果：圖9 調幅波形4.2.5 高頻功率放大器 高頻功率放大器是調幅發(fā)射機的末級，它的任務是以較高的效率輸出最大的功率來滿足發(fā)射機輸出功率的要求，同時該級輸出波形不能失真，否

10、則諧波發(fā)射嚴重，影響發(fā)射效果。電路圖如下: 圖10 乙類單電源互補對稱功放電路該電路采用一個電源的互補對稱電路，當R1取適當數字時，就可給Q2、Q3提供合適的偏置，當有交流信號時，在負半周，Q2導通，Q3截止，有電流通過R4，同時向C2充電，輸出正半周電壓，相反則獲得負半周電壓。D1、D2由VCC產生正向偏置電壓。由于二極管正向交流結電阻很小，可近似認為對交流短路，因此偏置電阻不影響輸入信號的傳輸。此外，當溫度升高時，D1、D2的正向壓降減小，阻止了ICQ的增大，是一種具有溫度補償作用的高熱穩(wěn)定性偏置電路。與Q2共同對電路起到緩沖保護作用。R1=56K,R2=435,R3=250,R4=8K,

11、C1=C2=C3=100uF,從波形圖上可看出該電路能放大150倍。放大波形如下： 圖11 功率放大波形設計體會查閱了圖書館、書店、和internet網，查閱了大量的調幅發(fā)射機機設計的資料，并且整理了它們，經過許多天的實際演練與修改，才勉強完成任務。通過這次的課程設計讓我了解了我的基礎知識一點也不好，就像沒學過這些東西，讓我無從下手，還是通過同學的細心指點與自己的不懈努力才有所成績，因此也讓我了解到信號的產生、發(fā)射過程。在今后的實踐工作中，它將帶給我無窮的設計思路和指導。作為一個電子方面的大學生，在今后的工作中難免需要很強的實踐動手能力，所以這次課程設計對我來說是很值得珍惜的好機會。這次課程設計，雖然短暫，但卻給了我一次自主設計電路的機會。在設計過程中，以前書本上的內容第一次完完全全的在實際中實現.參考文獻1 陽昌漢. 高頻電