调幅发射机Word下载.docx
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电路组成：
本设计采用克拉波振荡器，产生约为1.7MHz的高频信号，由R2来改变集电极电流，
控制高频信号的振幅。
LC回路构成选频网络。
图中：
R1、R2、R3、R4构成直流偏置电路;
C2、C3、C4和L1为电路的振荡元件。
偏置电路采用固定偏压与自偏压相结合的混合反馈偏置电路，小功率振荡器的静态工作点应远离饱和区而靠近截止区。
电路分析：
振荡器振荡频率由谐振回路的电感和电容决定：
振荡器中直流电源VCC可补充由振荡回路所产生的能量损失。
维持等幅振荡。
电路中
C2选取对电路性能影响很大，C2越大越容易起振，但振荡频率的调节范围越小反之C2越
小，振荡频率的覆盖范围越大，但也越难以起振。
所以，一般在保证起振条件的前提下，尽量减小C2的值。
因此可调节图中电感和电容的参数来确定振荡频率的大小。
Ucq=（1〜0.6）Vcc（集电极对地电压）Ueq=0.2Vcc（发射机对地电压）
R4=Ueq/ICR1＞（5〜6）R4R2＞（Vcc-Ubq）R1/Ubq
电路所取各元件值大小如上图，使集电极电流工作在0.5至2mA之间。
电路参数计算：
C1=400pFC2=50PFC3=560pFC4=800pFL1=1mH,
C总=（C2*C3*C4'
/（C2*C3+C3*C4'
+C2*C4'
=1.9e-12F
L总吒仁10e-4HC总+*L总=1.9e-15f0=1/（6.28*1.9e-8）=800KHz
2缓冲级：
作用是将主振级与激励级进行隔离，以减轻后面各级工作状态变化对振荡频率稳定度的影响以及减小振荡波形的失真。
其实质是在电路中起其阻抗变换作用。
缓冲级电路图如下图所示：
输出波形:
电路分析:
观察输出波形与输入，知输出器的电压增益是小于1的，但一般情况下都有hvv（1+hfe）Re,所以其电压增益又是接近1的。
此外，Af为正值，说明输出电压与输入电压相位相同。
这意味着射级输出电压与输入电压幅度接近，相位相同，即输出紧跟输入而变化。
分析知，尽管射级输出器的电压的电压增益略小于1,但射级电流Ie比基级电流lb大
（1+hfe）倍，所以仍有一定的电流放大能力和功率放大作用。
3高频电压放大器：
任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制器，可选用高频调谐放大器。
因本设计采用集电极调幅，可使用一至二级高频电压放大器来满足集电极调幅的大信号输入。
采用的高频放大器是双调谐回路谐振放大器。
电路说明：
电路为晶体管高频小信号调谐放大器。
在高频情况下，晶体管本身的极间电容，连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。
晶体管的静态工作点由电阻R5，R6
及R10决定。
晶体管在高频情况下，分布参数除了与静态工作电流Ie,电流放大系数B有关外，还与工作频率3有关。
单调谐回路谐振放大器如图所示：
等效电路如图所示:
P1为晶体管的集电极接入系数，P2为负载的接入系数。
gL为调谐放大器输出负载的电
导，gLJ/Rl。
（通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶体管调谐放大器，则gL将是下一
级晶体管的输入导纳。
）
并联谐振回路的总电导和总电容5的表达式为
'
-■'
.'
--'
gie22丁__；
_-Cie22
go为LC谐振回路本身的损耗电导，Coe为晶体管的输出电容；
Cie2L为下级放大器的输入电容。
谐振时L和C的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/go,并联谐振电抗为无限大。
主要性能指标及计算：
1
谐振频率fo:
f0=2iLCL式中，L为调谐回路电感线圈的电感量，C1为调谐回路的
*X
总电容。
谐振电压增益Auo:
定义为放大器谐振时输出与输入电压之比Auo
…..Un—PP2|yfe|一时2|yfeI
丨代0冃—丨-2—2—
Ui9工Plg°
e+P2g「g。
gL为gie
通频带fbW:
fbW=2%707二f0/QL式中，QL为谐振回路的有载品质因数。
放大器的谐振电压放大倍数代0与通频带fbW的关系：
|yfeI
2C]
要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用*e较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C匚。
高频电压放大器如下图所示:
vce
—讪：
■■■■
放大器输出波形如下图:
1隅
T2-T1
Thne
4.23Smi
Chainrwel_A-10453V
Chamnel_B
Reverse
Ext.Trsgtge<
Save
T1片*B
亡卜■件1r*l料
Ch-iLm^lS
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"
z
广
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［之皿口沖
ScaleV.Diw
S^ale（3V.'
Div
k_L_l旦]
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n
Yposttiori|O
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Level10
1v
1Aad]EA]EI
AC]ofoe-C
AC|0fOG--|L
Typ»
SingJNor,
jAuto][lN；
orw
放大的核心元件为晶体三极管，在咼频情况下，应考虑到级间的电谷效应，所以放大时,不仅要有直流偏置，还要有调谐回路（主要是LC等电抗元件组成的并联谐振回路）。
谐振放大器的调试：
首先应调整所需的直流工作点。
因本次设计只用了一级放大器进行放大。
测试其直流工作点时只要用示波器观察放大器的输出端是否有自激振荡波形。
如果有自激振荡，应设法排除它。
否则，所测数据是不准确的。
4振幅调制器（集电极调幅）：
任务是将调制信号加载到高频振荡中，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。
采用集电极调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。
集电极调幅电路如下图所示:
调制波形与高频信号波形比较:
集电极调幅就是用调制信号去控制晶体管的集电极直流电源电压，以实现调幅。
实际上，它是一个集电极电源受调信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅，调幅管处于丙类工作状态。
调幅器主要由非线性器件和选择性电路构成。
非线性器件实现频率变换，产生边带和谐波分量（晶体三极管）；
选择性回路用来选出所需的频率分量并滤掉其他部分（谐振回路）
低频调制信号UQ（t）与丙类功率放大器的直流电源V1相串联，因此放大器的有效集电极电源电压Vcc等于两个电压之和，它随调制信号变化而变化。
因高频功率放大器在过压
状态，集电极电源的基波分量随集电极电源电压成正比变化，所以，集电极输出高频电压振幅随调制信号的波形而变化，可得到调幅波输出。
电容器Ci是高频旁路电容，它的作用是避免高频信号通过低频信号源以及Vct电源。
因此它对高频呈现很低的阻抗，但必须对调制信号频率呈现很大的阻抗，以免将调制信号旁路。
集电极调幅电路工作于过压状态
设输入载波信号Ub（t）=Ubmsin3Ct
调制信号Uq（t）=UQmsinQt
Vcc=V1（1+macosQt）
式中调制系数ma=UQm/V1
电路计算：
普通调幅（全载波调制）调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随调制信号线性变化若载波信号为Uc（t）-UcmCOSct，调制信号为U「（t）。
则普通调幅波的振幅为：
Ucm（t）=Ucmkau」（t）
式中，ka是一个与调幅电路有关的比例常数。
Ucm（t）称为包络函数，它反映了u「（t）的变化规
律。
因此，调幅波的数学表达式为
Uam（t）二Ucm（t）COS，ct二[Ucmka^i（t）]cOSct
5高频功率放大器：
高频功率放大器是调幅发射系统的末级，它的任务是要给出发射系统所需要的输出功率。
高频功率放大器电路如下图所示：
高频功率放大器输出波形如下图所示:
电路组成:
功放电路由两只三极管Q4，Q6并联组成，1.6MHz的高频信号经其放大后由Q4，Q6的公共集电极输出，经由C14电容耦合至天线发射。
五电路的统调：
统调：
电路调试应先分别调整各级静态工作点，然后从前级向后级逐级调整出输出信号。
由于将最后一级接上后，其输入阻抗不可能就等于假负载的阻值，因而接入电路后，会改变前级的反射阻抗，使其回路失谐，影响工作波形和输出，所以必须进行统调。
重新改变抽头位置，逐次对各级进行调整，且改变级间耦合电容，反复调试，达到要求为止。
在调试过程中，会出现输出功能功率不够，输出波形不纯，有谐波分量等
问题，需细心调试
可知经过调制后的已调幅波也是高频振荡信号，其频率与载波信号相同，只是振幅（即包络线）是按照调制信号的规率变化的，这说明调幅信号实质上就是一种利用幅度携带调制信号（即传输信息）的高频振荡信号。
本设计中输入载波信号约为800KHZ正弦波，调制信号为1KHz正弦波,
二Oscilloscope^XSC1
经过调试分析知，ma的数值表明了包络起伏的程度:
计算得ma=0.2V/1V=0.2
Vcc=V1（1+macosQt）=1+0.2cos0.00628t
调幅信号V=Ubm（1+macosQt）coswct=（1+0.2cos0.00628t）cos7.85e-6t
公式：
ma=0.5（Umax-Umin）/Ucm
当ma=0时，已调幅波为等幅波，即未携带信息，故未调制；
ma值越大，调制越深;
ma=1时，包络起伏高度等于Ucm。
当ma>
1时，称为过调幅，检波解调时，将出现严重失真。
七设计总电路图:
第二部分超外差式调幅接收机的设计
超外差式调幅接收机的解调就是把信号发生器产生的调幅信号送入变频器，本振信号（等幅高频信号）与接收到的高频信号在变频器内经过混频作用，得到一个与接收信号调制规律相同的固定中频调幅信号。
该中频调幅信号再经中频放大器将电压放大，以通过二极管峰值包络检波器，滤除剩余中频分量，把原信号解调出来，最终实现检波输出。
该电路主要由混频器，本地振荡器，中频放大器，包络检波器组成。
电路采用晶体三极管，二极管等设计实现，中频放大器是提高电压增益的作用，包络检波器作用是把调制信号从调幅信号中取出。
1设计目的：
设计并掌握简单超外差式调幅接收机系统。
2设计原理：
简单的超外差式调幅接收机的解调就是把由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，通过变频级把外来的调幅波信号变换成一个低频和高频之间的固定频率465KHz（中频）。
即在其输出端得到波形包络形状与输入高频信号的波形完全相同，但频率由原来高频变化为中频的调幅信号，然后再经过中频放大送到二极管峰值包络检波器，检出原调制信号。
3设计指标：
1.本地振荡器产生输出信号频率为1000KHz，幅值为1V的正弦波。
2.调幅波信号由信号发生器产生，输出信号载波为535KHz的正弦波，调幅度为1V，调幅信号为1V的正弦波。
3•设计混频器能够很好的输出465KHZ的中频信号，且不失真。
4.包络检波部分采用二极管包络检波器检波。
四超外差式调幅接收机的优点：
1•容易得到足够大而且比较稳定的放大量。
2.具有较高的选择性和较好的频率特性。
这是因为中频频率465KHZ是固定
的，所以中频放大器的负载可以采用比较复杂但性能较好的有源或无源网络。
3•中频放大器的负载回路或滤波器是固定的，在接收不同频率的输入信号时不需要调整。
五系统框图：
简单超外差式调幅接收机的框图
六各单元电路设计与说明：
1.混频电路的设计
混频电路中，咼频调幅信号Us（t）与本机振荡器产生的咼频等幅振荡信号
Ul（t）,在混频器中进行混频，混频器的输出信号送入中频选频回路，经中频选
频回路选出465KHz低中频信号Ui,再被送入中频放大电路进行放大。
经过变
频，输出的中频调幅波与输入的高频调幅波的包络形状完全相同：
变频器的组成：
要求：
1）整个接收频段范围内，应始终保持本级振荡信号频率比输入的高频信号频率高465KHZ,即有良好的跟踪特性。
2）混频电路的工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。
3）混频器不仅要求频率特性好，而且还要求变频器工作在非线性不太严重的区域，使之既能完成频率变换，又能抑制各种干扰（混频器的干扰和失真主要有组合频率干扰、副波道干
扰、交调失真和互调失真等）。
本设计的混频器是由二级管混频电路组成，主要利用其电路的对称性，协助选频网络滤
除不需要的频率成分，得到较好的中频信号
电路组成原理：
1）非线性器件二极管D3,D4在两个信号的作用下，除产生两个信号的谐波频率外，还产
生差频及和频，即组合频率成分
式中p,q分别为……-2,-1,0,1,2…….
2）选频网络选出所需的频谱分量。
如果选频网络调谐在差频fi=fo-fs上，就可获得中频信号输出。
3）两个高频变压器线圈匝数之比1:
2，所以次级电压为初级电压的两倍。
D3导通。
4
4）本振电压在电路中起着开关作用，在本振电压的正半周D4导通，负半周
465KHz=1/
Lc=1/（465000x2x3.141'
5926）xe2=11.7xe—14
高频调幅信号波形：
CharnelB
TimeChannel^A
0MO»
OOOOV
Ext.Tt移冲
”]ChrSri.n^lA
So.120u>
*DivShmI#pVjDiv
X|33BrtioiT|dYpositionI□
[y~TAMIB'
AIABIAC|0fDC~住
混频后波形:
2本地振荡器的设计：
本振电路的基本任务是产生高频等幅振荡信号,
其频率比输入的已调信号
频率高一个中频（465KHZ）。
如下图所示:
本设计采用克拉波振荡器，与发射系统的高频振荡类似，产生约为1MHz的高频信号,
由R2来改变集电极电流，控制高频信号的振幅。
LC回路构成选频网络。
R7、R8、
R9、R10构成直流偏置电路；
C6、C7、C8，C9和L3为电路的振荡元件。
参数计算：
C6=500pFC7=600PFC3=800pFC9=300pFL3=100uH,
C总=（C7*C9*C8）/（C7*C9+C7*C8'
C9*C8）=2.3e-10FL总=L3=100e-6H
C总+*L总=2.3e-14f0=1/（6.28*1.56e-7）=1020KHz=1.02MHz
本振波形如下:
3中频电压放大器的设计：
中频放大电路对中频信号进行选频和放大，以满足检波器的输入信号幅度要求，本次设计选择二极管包络检波器对输入普通调幅波信号进行检波，要求输入电压大于0.5V。
中频放大电路的品质直接影响整机的灵敏度，选择性和自动增益控制等性能。
本电路采用三极管谐振放大器。
中频放大电路的结构如图所示：
・**---■■*・-VG'
C
12V
G11
:
^^TODpF
Q2
11
r■-I
...1
8pF
中频放大器波形如图所示:
电路组成与发射系统的高频放大器电路组成相同，可用其分析方法分析中频放大电路。
对中频放大电路的要求:
1）增益要高。
应具有60〜70dB的增益。
2）选择性要好。
可避免临近电台信号的干扰。
2）通频带要合适，中频放大电路的频带宽度应在460.5〜469.5KHZ之间。
4二级管峰值包络检波器设计：
检波过程是一个解调过程，其作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制信号，检波电路由检波器件，低通滤波器及负载电阻组成。
中频放大电路的输出——465KHZ的中频信号，经检波器检波后，信号的下半部分被消除,为含有残余中频信号的低频脉动信号；
再经低通滤波电路滤除残余的中频信号,即可在负载电阻上得到调制信号。
二极管包络检波器仅用于对普通调幅波进行解调，它具有电路容易，易于
实现的优点。
其主要功能是把差频的包络检出
二级管峰值包络检波器电路如下图：
检波波形与包络比较:
二极管峰值包络检波器主要由非线性器件二极管和RC低通滤波电路组成。
二级管导通时，输入信号向C充电，正向导通电阻很小，充电电流很大，电容充电快；
二极管截止时，
C向R放电，RC远大于载波电压的周期，放电慢。
在输入信号作用下，二极管导通和截止不断重复，直到充放电达到平衡后，输出信号跟踪了输入信号的包络。
RC组成的低通滤波器，对输入高频信号中的载频，呈现的阻抗Z（3S）=0，以保证对高频具有良好的滤波能力；
而对取出的低频调制信号呈现的阻抗Z（Q）=R，以保证具有较
高的检波效率。
Ma的测量方法：
记录调幅波峰值A和双谷值B。
用以下公式计算：
Ma=（A-B）/（A+B）计算可得：
ma约为0.5
本电路中输入载波信号为500KHz正弦波，调制信号为1KHz正弦波，幅值均为1V。
us（t）=Usm（1+macosQt）cos3ct=（1+0.5cos0.00628t）cos1.256e-5t
1）电压传输系数来描述检波器把高频峰值电压的能力。
高频调幅信号us（t）=Usm（1+macosQt）coswct
KdQ=输出低频电压振幅/输入调幅波包络变化幅度二UQm/maUsm
KdQ<
1,KdQ越大，检波效率就越咼。
计算得KdQ=UQm/maUsm=0.3
2）惰性失真
RC时间常数选取过大，会使放电速度过慢，输入高频调幅波的瞬时值，在很多周期内
都无法超过电容两端电压，二极管始终处于截止状态，会产生对角切割失真。
减小的方法是使RC放电速度比包络下降速度快。
1-mama
maQ
R*C=<
Ma为调幅系数，Q为调制信号角频率。
而RC常数太小，高频分量会滤不干净。
3）负峰切割失真
由于检波器的交直流负载不同而引起的底部失真。
隔直流电容C3，C3的值一般很大，其中直流分量将全部将在C3两端。
欲避免底边切割失真，应使检波器的交流负载电阻与直流负载电阻之比，不得小于调幅波的调幅系数ma。
电路比较：
简单的峰值包络设计:
检波波形:
通过与前一个峰值包络检波器的比较知，前者检波输出较好，后者检波输出有失真，表
现在调制信号是否也被高频信号影响。
所以本设计选择第一个二极管峰值包络检波器作为检波部分
七波形分析：
总电路统调：
总电路先分别调整各级静态工作点，然后从前级向后级逐级
调整出输出信号。
总电路输出波形如下:
上面为检波输出即调制信号。
下面为信号包络。
经过分析，本次设计的电路基本达到了任务书的要求，部分地方发生失真。
可能是某些元件没有达到设计要求。
经过分析，产生误差的原因主要是以下两点：
1设计电路时选择元件不同会产生误差。
2电路的参数设置会产生误差。
八总电路图:
l2V
丄
vcc
21M2219
3MpF
C7€OOpF
SODpF
C6
2=50DpF
R7JOh
九.自设问题:
C51nF
JF
7
X—
5丁
2W2219
fl
C1：
100nF
21
1.为什么调制必须利用电子器件的非线性特性才能实现？
他和小信号放大在本质上有什么不同？
答：
调制的过程是频谱搬移的过程，他必须要产生新的频率分量，即上下边频分量。
要产生新的频率分量没有非线性器件是不行的，因此必须利用非线性器件的非线性特性才能产生新的频率分量。
而小信号放大器是处于线性工作状态，他不会产生新的频率分量，即输出信号频率与输入信号频率相同。
2.为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类工作状态？
为什么采用调谐回路做负载？
为什么要调谐在工做频率？
高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器件上损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件安全工作。
乙类，丙类放大状态的效率比甲类高，因此高频功率放大器常选用乙类或丙类放大。
乙类和丙类放大的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振回路选出周期脉冲电流的基波分量，与调谐于基波频率的谐振回路的谐振电阻相乘，产生连续的基波电压输出。
回路调谐于工作频率是为了取出波电压输出。
3.什么是线性调制？
常见的线性调制有哪些？
所谓线性调制是指正弦型载波的幅度随调制信号做线性变化的过程。
从频谱上说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构相同，只是频率位置发生搬移。
常见的线性调制有调幅（AM）,双边带（DSB）,单边带（SSB）和残留边带
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