小功率调幅发射机课程设计.docx
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小功率调幅发射机课程设计
电子线路课程设计
总结报告
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小功率调幅发射机
理论部分
内容摘要
调幅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。
通常，发射机包括三个部分：
高频部分，低频部分和电源部分。
高频部分一般包括主振荡器、倍频器、缓冲隔离级、高频电压放大级、高频频功率放大级。
主振荡器的作用是产生频率稳定的载波。
缓冲级主要是削弱后级对主振器的影响。
低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级。
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡信号上去的过程。
一．设计内容及要求
小功率调幅发射机技术指标：
二．比较和选择系统方案，画出系统框图
调幅发射机由主振器，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。
主振器就是高频振荡器，根据载波频率的高低、频率稳定度来确定电路型式。
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限制，一般选在30兆赫以下。
电容三点式振荡器的输出波形比电感三点式振荡器的输出波形好。
这是因为电容三点式振荡器中，反馈是由电容产生的，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小，输出中高频谐波小；而在电感三点式振荡器中，反馈是由电感产生的，高次谐波在电感上产生的反馈压降较大。
另外，电容三点式振荡器最高工作频率一般比电感三点式振荡器的高。
在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用普通三点式电路、克拉泼电路、西勒电路。
频率稳定度要求高的情况下，可以采用晶体振荡器，也可以采用单片集成振荡电路。
此次设计选择改进型的电容三点式电路——克拉泼电路。
高频电压放大器的任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制器，可以选用高频调谐放大器。
需要使用几级放大器要看振幅调制器选择什么样的电路型式。
如果选用集成模拟乘法器作振幅调制器，输入信号是小信号。
当振荡器输出电压能够满足要求时，可以不加高频电压放大器。
如果采用集电极调幅电路，就要使用一至二级高频电压放大器，以满足集电极调幅的大信号输入。
此次由于使用集成模拟乘法器，输入为小信号，前级输出已经满足乘法器输入需要，故无需再加高频电压放大器。
振幅调制器的任务是将所需传送的信息“加载”到高频振荡中，以调幅波的调制形式传送出去。
通常采用低电平调制和高电平调制两种方式。
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，必须使用高频功率放大器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。
高频功率放大器是调幅发射机的末级，它的任务是要给出发射机所需要的输出功率。
本设计研究的是小功率调幅发射系统，通常采用丙类功率放大器，如果一级不能满足指标要求，可以选用两级。
一般末级功率放大器工作在临界状态，中间级可以工作在弱过压状态。
对于天线的要求，当天线的长度与调幅波的波长可以比拟时，便可以发射出去，故天线长度要与调幅波适应。
三．单元电路设计、参数计算和器件选择
主振器
振荡器起振条件为AF>1（矢量式），振荡器平衡条件为:
AF=1（矢量式），它说明在平衡状态时其闭环增益等于1。
在起振时A>1/F，当振幅增大到一定的程度后，由于晶体管工作状态有放大区进入饱和区，放大倍数A迅速下降，直至AF=1（矢量式），此时开始谐振。
假设由于某种因素使AF<1,此时振幅就会自动衰减，使A与1/F逐渐相等。
振荡器的平衡条件包括两个方面的内容：
振幅稳定和相位稳定。
假设横坐标是振荡电压，而纵坐标分别是放大倍数K和反馈系数F，假设因为某种情况使电压增长，这时K.F<1，振荡就会自动衰减。
反之，若电压减少，出现KF>1的情况，振荡就会自动增强，而又回到平衡点。
由此可知结论为：
在平衡点，若K曲线斜率小于0，则满足振荡器的振幅稳定条件。
过K曲线的斜率为正，则不满足稳定条件。
对于相位稳定条件来说，它和频率稳定实质上是一回事，因为振荡的角频率就是相位的变化率，所以当振荡器的相位发生变化时，频率也发生了变化。
在实验中为了减小晶体管极间电容的影响可采用改进型电容三点式振荡电路，即在谐振回路电感支路中增加一个电容C7其直比较小，要求C7<1/C∑=1/C5+1/C6+1/C7≈1/C7,即C∑≈C7
因此振荡频率f0近似为：
f0=1/2π（LC∑）1/2≈1/2π（LC7）1/2
经计算得f0=9.6MHz
经过这样的改变之后，C5，C6对振荡频率的影响显著减小，与C5，C6并联相接的晶体管极间电容影响也减小了。
但由于谐振回路接入C7，晶体管等小负载会减小、放大器放大倍数减小、振荡器输出幅度减小，若C7过小，振荡器会因不满足起振条件而停止振荡。
因此，在添加C7的时候一定要选择合适的值，不能为了减小晶体管极间电容的影响而使振荡器不再振动。
音频放大级
该部分为音频放大部分，音频通过话筒输入，为了验证仿真结果，集成运放正向输入端接入1KHz的正弦波，RP4可调节放大倍数，使音频信号放大2~3倍。
振幅调制部分和末级功放部分
根据方案设计，选定模拟乘法器MC1496构成的调幅电路。
X通道两输入端3和4脚直流电位均为12V，可作为载波输入通道；Y通道两输入端1和2脚之间有外接调零电路；输出端7和8脚外可接调谐于载频的带通滤波器；5和10脚之间外接Y通道负反馈电阻R25。
若实现普通调幅，可通过调节1kΩ电位器R8使1脚电位比2脚高Vy，调制信号VΩ与直流电压Vy叠加后输入Y通道，调节电位器可改变Vy的大小，即改变调制指数Ma。
调节振荡器和音频放大部分的输出电压，取Vc=120mv，VΩ=200mv，调制信号经过相乘器得到单音调幅信号，再经过末级功率放大器得到最终调幅信号。
由仿真图形得到调幅度Ma=（Vmax-Vmin）/（Vmax+Vmin）=420mv/480mv*100％=87.5％
四．完整的电路图
如下图
五．系统需要的元器件清单
六．参考文献
1．谢嘉奎等编.电子线路——非线性部分（第五版）.北京：
高等教育出版社，2010
2．谢嘉奎等编.电子线路——线性部分（第四版）.北京：
高等教育出版社，2000
实验部分
一.实验目的
1、要求学生掌握最基本的小功率调幅发射机的安装和调试；
2、学会通过分析调试过程中出现的现象提出问题和解决问题；
二.实验主要仪器与仪表
双踪示波器一台直流稳压电源一台多功能数字万用表一只电烙铁一只印刷版一个
三.实验原理
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。
实验原理图见附录。
如图所示：
发射机包括六个部分：
晶体振荡器、缓冲级、音频放大器、1496调制级、激励级、功率放大级。
晶体振荡器部分包括利用晶体振荡器产生6MHZ信号，再通过偏置电路改变载波幅度进而输入到相乘器的一端；
缓冲级部分利用偏置电路来减小负载电路对前边输入电路的影响，使输入的已调波信号保持稳定，从而起到缓冲作用；
音频放大器部分：
利用R13、C9和R12、C8构成正反馈，从而产生音频信号，再通过放大器实现音频信号的放大；
1496调制级部分：
1496模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。
高频电子线路中的振幅解调，同步检波，混频，倍频，鉴频，鉴相等调制和解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程；
激励级部分：
通过工作在甲类状态的三极管来改变已调波的幅度进而满足功率放大级的要求，使功率放大级中的三极管工作在丙类状态，进而实现功率放大；
功率放大级部分：
利用丙类工作状态实现功率放大。
四.实验内容与步骤
1、常用电子元器件的识别及熟悉电路原理；
2、熟悉印刷版与电路、元件的对应关系；
3、按照原理图进行电路焊接；
4、电路的调试；
晶体振荡器的调试：
调晶体振荡器时，应先断开晶振，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各级电压，ICQ=VEQ/（R2+R3）=2mA,若不满足则可调整R1的值，将三极管的静态工作点调试正确后，再接上晶振，在T2的基极测量振荡频率和输出电压的幅度。
音频放大电路的调试：
通过调节R11的大小可得到频率在1K左右的（调制）信号，在JP6点测试电压的频率与幅度。
然后经下一级运放放大，得到所需放大的调制信号，通过调RP4来改变增益；也可直接通过小信号发生器输入调制信号。
振幅调制级电路的调试：
将调制信号与载频分别通过电容C21、C22衰减后经1引脚和10引脚经过MC1496得到调幅信号，通过改变电位器RP3的阻值可得到不同调幅度的调幅波。
分别测试1引脚、10引脚和12引脚的波形，并记录其幅度。
五.实验结果与分析
主振器
测试T1管、T2管的静态工作状况：
幅度
三级管
/V
/V
/V
/MHz
1200mV
T1
6.41
4.84
11.25
6.0003
T2
5.94
5.55
11.49
此级用6M晶振加上外围电路构成晶体振荡器，前一级三极管设置静态工作点，调节RP0可以改变T1管的静态工作点；后一级三极管构成射级跟随器，降低后一级电路对振荡级的影响，保证载波信号的稳定输出，调节RP2可以改变输出载波信号的幅度。
载波的最小幅度为90mv，最大幅度为180mv。
音频放大级
此级用一个RC振荡电路产生1KHz的正弦波代替音频信号，经过LM358集成运算放大器进行放大后作为调制信号输入模拟相乘器MC1496，调节RP4可以改变输出信号的幅度。
1KHz的调制信号容易受到6MHz的载波信号的影响，不容易测得数据，调节R11以稳定电路。
本电路由于干扰太大，我组选择了直接接入1KHz的正弦信号作为调制信号，调制信号的幅度在100mv～500mv之间。
振幅调制级
将载波信号与调制信号输入MC1496模拟相乘器，调节RP3改变调制信号的调幅度，使Ma=80％，此时Vc=120mv，VΩ=300mv。
附录
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