小功率调幅AM发射机设计.docx

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电子线路课程设计

总结报告

学生姓名

学号：

专业：

班级：

报告成绩：

评阅时间：

教师签字：

河北工业大学信息学院

2014年3月

课题名称：

小功率调幅AM发射机设计

内容摘要：

本文以一个小功率调幅发射机为设计对象，并对其主振级、缓冲级、高频电压放大级、低频电压放大级、调制级、高频功率放大级进行了详细的设计、论证、调试及仿真，并进行了整机的调试与仿真。

一、设计内容及要求

小功率调幅AM发射机设计

技术指标：

载波频率

输出功率

负载电阻

输出信号带宽（双边带）

残波辐射

单音调幅系数；平均调幅系数0.3

发射效率

二、方案选择及系统框图

由于在无线通信系统中，只有馈送到天线上的信号波长与天线的尺寸相比拟时，天线才能有效的辐射和接受电磁波因此需要对信号进行调制，使其以高频的信号辐射出去。

发射机的主要任务是是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、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。

主振器的作用是产生频率稳定的载波。

低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。

低频信号通过逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平，以便对高频末级功率放大器进行调制。

因此，末级低频功率放大级也叫调制器。

调幅发射机主要包括三个组成部分:

高频部分、音频部分和电源部分。

在此此可以省去省电源这一部分。

主振器

缓冲器

低频放大

高频功放

振幅调制

高频放大

话筒

调幅发射机通常由主振级、缓冲级、倍频级、中间放大级、振幅调制、音频放大和输出网络组成。

根据设计要求，载波频率f=10MHz，主振级采用克拉泼振荡电路，输出的载波的频率可以直接满足要求，不需要倍频器。

系统原理图如图所示：

三、单元电路设计、参数计算和器件选择

1.主振器

对于普通信号其频率稳定度一般要求在10^-4和10^-5之间，而克拉泼电路的频稳度大体在10^-4和10^-5之间，满足设计要求，而且电路比较简单，容易分析，因此主振器选取克拉泼电路。

R1、R2、R3、R4是三极管的直流偏置电阻，使三极管获得正常的工作点，工作于放大区，C4是基极旁路电容，目的是使三极管基极获得交流地电位，组成高频共基极放大器。

电路的相位条件自然满足“射同它异”原则；幅度条件是需保证共基极放大器的闭环功率增益大于OdB，按照这样的依据去计算回路器件值就可以确保电路能够起振。

C1、C2、C3、L1的器件值决定了振荡回路的工作频率。

根据交流等效原则，可以知道这是一个电容反馈三点式振荡器。

C2与C1的容抗比值决定了电路的电压反馈系数，调整它们的比例可以改变振荡幅度。

在回路中多了一个与电感L1相串联的电容器C3，通过调整C3，可以连续改变振荡频率。

晶体管3DG12B，其参数为Icm＝300mA,fT≥200MHz,V（BR）CEO≥45V,Pcm=0.7W,

已知条件：

Vcc=12V，fc=10MHz，选择的晶体管型号是3DG12B，其放大倍数β=50，ICQ=3mA，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依据电路计算：

R3=Vcc-（VCEQ＋VEQ）ICQ=12-6+0.2×12V3mA=1.92kΩ

R4=VCEQICQ=0.2×12V3mA=800Ω

IBQ=ICQβ=3mA50=0.066mA

R1=（VCC-VBQ）10IBQ=（12-3.1）V0.6×mA=15KΩ

R2=VBQ10IBQ=（VEQ+0.7）V10×0.06×mA=5.1KΩ

fosc=1/2πLC≈1/2πL1C3=10MHz

取L3=25μH,则C3=10pF,

反馈系数kf取0.2，kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF，

电路图为

仿真图形为

2.缓冲器

缓冲隔离级将振荡级与功放级隔离,以减小功放级对振荡级的影响,因为功放级输出信号较大,工作状态的变化会影响振荡器的频率稳定度或波形失真或输出电压减小。

为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。

缓冲隔离级经常采用射极跟随器电路，缓冲放大器需将振荡器输出电压，以提高电平调幅电路所需的载波输入信号，所以要有合适且可调的增益。

如图所示。

调节射极电阻，可以改变射极跟随器输入阻抗，如果忽略晶体管基极体电阻的影响，则射极输出器的输入电阻

输出电阻

式中，很小，所以可将射极输出器的输出电路等效为一个恒压源，电压放大倍数

R5,R6，R7，R8是偏置电阻通过调节R10可以连续改变输出正弦波的幅值

输入为下图时

R10接入0%时的仿真图形为

R10接入21%时的仿真图形为

R10接入100%时的仿真图形为

可以看到调节R10可以得到所需幅值的正弦波

3.高频放大器

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。

采用集电极调幅电路，就要使用一级高频电压放大器，以满足集电极调幅的大信号输入。

4.音频放大器

输入如下频率为1kHZ幅值为1v的正弦波时

仿真图形为

通过调节R17可以改变放大倍数

5.振幅调制

集电极调幅电路具有调制线性好，集电极效率高的优点。

广泛用于输出功率较大的发射机中。

所需调制信号功率大是该调制电路的缺点。

仿真图形为

.输出波形原理分析

载波直接加到放大器的基极。

调制信号加到集电极电路且与直流电源相串联。

集电极谐振回路LC调谐在载频上。

由于与相串联，因此，丙类被调放大器集电极等效电源将随变化，从而导致被调放大器工作状态发生变化，在过压状态下，集电极电流的基波分量振幅随成正比变化，从而实现调幅。

6功率放大器

功率激励级—为末级功放提供激励功率。

末级功放—将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。

如果要求整机效率较高，应采用丙类功率放大器，本题要求，故选用丙类功率放大器较好。

隔离的作用是为了防止发射的部分高频信号对载波信号产生干扰；放大的作用是为下一级提供足够的功率，采用自给负偏压丙类谐振功率放大器，通过改变电位器改变负偏压大小。

回路谐振在工作频率，可以改变变压器耦合输出。

四．整体电路设计及工作原理

1.整体电路原理

首先由克拉波振荡器产生频率为10MHZ的载波信号，再经过缓冲级，让振荡器与振幅调制器隔离开来，不影响载波频率的稳定，然后经过高频电压放大器，将输入电压进行放大，使输出电压满足高电平的集电极调制器，接着将调制信号经过音频放大器放大，最后将载波信号与调制信号输入到集电极调制电路进行普通调幅，再进行功率放大，经天线输出普通调幅波。

2.整体电路图

五．系统元器件清单

元件

编号

元件

编号

15KΩ

R1

1KΩ

R21

5.1KΩ

R2

70Ω

R25

1.92KΩ

R3

50Ω

RL

800Ω

R4

80pF

C1

10KΩ电位器

R5

0.01uF

C4~~C17,C20~~c23

560Ω

R6

400PF

C2

56KΩ

R7

10pF

C3

2KΩ

R8

51pF

C11

400Ω

R9

225pF

C18

510KΩ

R10

1uF

C19

1KΩ电位器

R11

100pF

C22

100KΩ电位器

R12

25uH

L1

30KΩ

R13

22uH

L2,L4,L6

18KΩ

R14,R27

100uH

L3

1.5KΩ

R15

1uH

L5

16KΩ

R16,R18

二极管

1N4148

D1,D2

50KΩ电位器

R17

三极管

Q1,Q2,Q3,Q4,Q5

10KΩ

R19,R24,R26

LM358P

U2

600Ω

R20

变压器

T1,U1

六．电路设计总结

整体电路共分为六个模块，分别为主振器，缓冲器，高频电压放大器，音频放大器，集电极振幅调制器，高频功率放大器。

首先由克拉波振荡器产生频率为10MHZ的载波信号，再经过缓冲级，让振荡器与振幅调制器隔离开来，不影响载波频率的稳定，然后经过高频电压放大器，将输入电压进行放大，使输出电压满足高电平的集电极调制器，接着将调制信号经过音频放大器放大，最后将载波信号与调制信号输入到集电极调制电路进行普通调幅，然后进行丙类功率放大，经天线输出普通调幅波。

由于选用的仿真软件为multisim,有些元件在元件库里没有，仿真时就选用了理想的虚拟元件，比如型号为BJT_NPN_VIRTUAL的三极管就是理想的三极管，由于改变了三极管的型号，所以在实际仿真调试时改变了好多偏置电阻的阻值以便是电路输出所需的波形

七．参考文献

1.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程高频电子线路设计高吉祥电子工业出版社。

2007

2.高频电路原理与分析（第五版）曹兴雯刘乃安西安电子科技大学出版社

3.高频电子线路（第五版）张肃文高等教育出版社2009

4.谢嘉奎．电子线路非线性部分（第四版）．北京：

高等教育出版社，2007

5.宋树祥，周冬梅.高频电子线路（第2版）.北京：

北京大学出版社，2010

6.王尧.电子线路实验.南京：

东南大学出版社，2000

八、收获、体会

这次课程设计对于自己来说是一次很大的挑战，做起来我感觉比较吃力，虽然刚刚学完了高频电子线路，但是一直有种云里雾里的感觉，虽然知道应该由哪几部分构成，每一部分的原理也知道，但是实际做起来就很吃力了，要根据实际元件的特性去设计元件的参数，感觉无从下手，，但是有困难不能够放弃，于是我查阅了一些资料，和同学们一起讨论计算，并且去请教学长，慢慢的我有了一点眉目，接着我便开始设计各个单元模块，对于各个模块的比较选择还是比较容易，就是参数设计比较困难，主要原因是因为对于电路的分析不清楚，我只有接着查找资料，结合老师所将知识，慢慢的一点点的明白计算，最终才算是有些明白。

然而在使用软件进行仿真时有些三极管找不到，就是用了理想化的模型进行了代替，致使在仿真的过程中修改了一些电阻的阻值，使电路正常工作。

当然这次课程设计也教会了我许多，首先它将我平时的所学结合在一起，有了一个系统的框架，然后再去补充这个框架的内容，使我有了一个课程设计的基本方向和目的，不至于太过盲目；其次也锻炼了我查阅资料的能力，以及对有用资料的筛选能力；再者通过跟同学们的讨论研究，我懂得了合作的重要性。

课程设计是一项很能锻炼人的实践，虽然它看起来充满着困难，但是不管怎么样我们都得敢于去挑战，以后还有毕业设计，这将是一次更大的考验，不管是从设计原则，设计思路以及报告格式还有心理上来说都是一次很好的锻炼。

报告成绩：

评阅时间：

教师签字：

实验报告

班级：

电子112姓名：

李大龙学号：

112129同组人：

胡进君李明

课程名称：

电子线路课程设计实验室：

第一实验