高频期中论文要点.docx

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高频期中论文要点

小功率调幅发射机电路的设计

一、设计目的

1．了解无线电通信原理

2．熟悉调幅广播和超外差接收的方框图

3．学会小功率发射机的安装与调试技术

二、仪器与器材

仪器设备：

示波器一台，直流稳压电源一台，超外差收音机一部，录音机一部，万用表一块。

元器件：

瓷片电容：

0.01µF×7、120P、300P、68P；电解电容：

10µF×2、100µF；电阻：

6.2KΩ×3、33KΩ×2、56Ω、1KΩ×2、8.2KΩ、10KΩ、2KΩ、150Ω、680KΩ、47KΩ、220Ω；电位器：

1KΩ；三极管：

3DG6B×2、3DG12B；变压器：

TTL-3型×3；耳机插孔；自制天线。

 三、小功率调幅法设计设计方案 

调幅发射机的设计原则

（一）方框图下图为最基本的调幅发射机的方框图。

（二）技术指标调幅发射机的主要技术指标：

载波频率，载波频率的稳定度，输出负载电阻RL，发射功率PL，发射机效率，调幅系数ma，调制频率F。

1.发射功率发射功率一般是指发射机输送到天线上的功率。

只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长与频率的关系为：

λ=c/f。

式中，c为电磁波传播速度，c=3×108m/s。

若接收机的灵敏度Us=2μV，则通信距离s与发射功率PA的关系为表1小功率发射系统的功率与通信距离的关系

2.工作频率或波段发射机的工作频率应根据调制方式，在国家或有关部门所规定的范围内选取。

对调频发射机，工作频率一般在超短波（30-300MHZ）范围内；对调幅发射机一般在中频（0.3-3MHZ）和高频（3-30MHZ）范围内。

3.总效率发射系统发射的总功率PA与其消耗的总功率P’c之比称为发射系统的总效率

（三）电路型式选择调幅发射机是由主振器，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。

1.主振器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。

这是因为在电感三点式振荡器中，晶体管的极间电容与回路电感相并联，在频率高时可能改变电抗的性质；在电容三点式振荡器中，极间电容与电容并联，频率变化不改变电抗的性质。

因此振荡器的电路型式一般采用电容三点式。

在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用克拉泼，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。

频率稳定度是振荡器的一项十分重要的技术指标，表示一定时间范围内或一定的温度、湿度、电源电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡频率稳定度越高。

式中为标称频率，为实际工作频率。

改善频率稳定度，从根本上来说就是力求减少振荡频率受温度等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。

因此，改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持谐振频率不变的能力。

这就是通常所谓的提高振荡回路标准性。

提高振荡回路标准性，除了采用高Q值和高稳定的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的负温度系数电容，实现温度补偿的作用，或采用部分接入的方法以减小不稳定的晶体管极间电容和分布电容对振荡频率的影响（详见参考资料）。

2.高频电压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。

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。

谐振放大器的调试方法与阻容耦合放大器相同，首先应调整每一级所需的直流工作点，但要注意一点：

在多级谐振放大器中，由于增益高，容易引起自激振荡。

因此，在测试其直流工作点时，应先用示波器观察一下放大器的输出端是否有自激振荡波形。

如果已经有自激振荡，应先设法排除它，然后再测试其直流工作点。

否则，所测数据是不准确的。

对于调谐放大器的频率特性、增益及动态范围的调整及测试，一般有两种方法，一种是逐点法；一种是扫频法。

后者比较简单、直观。

但由于其频标较粗，对于窄带调谐放大器难以精确测试。

3.振幅调制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。

4．高频功率放大器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。

调幅发射机的各单元电路可以用分立元件组成的电路完成，也可以用集成电路来完成。

[U]二．设计任务技术指标：

载波频率f0=10MHZ，载波频率稳定度不低于10-3，输出负载RL=50Ω，总的输出功率PA=200mW，调幅系数平均值ma=30%。

调制频率F=20Hz~20kHz.。

四、设计电路

图是一个小功率调幅发射机的电路。

其特点是电路简单、取材方便、调试容易、实验效果良好。

可用来作调幅广播与接收、无线电话等多项实验。

该电路由低频振荡（低频放大）、高频振荡及调制发射三部分电路组成。

图 小功率调幅发射机电路

其中晶体管VTl及其外围元件构成RC移相振荡器。

F=1/（2πRC）=1KHz,输出的信号作为低频调制信号。

当插头插入插口CK后，RC振荡器变为低频放大器,可由外部输入音频信号经放大后作为低频调制信号。

RW、C5构成交流负反馈网络，调节RW可连续地改变交流负反馈的强度，从而改变了放大器的增益，因此改变了输出的低频振荡信号或音频信号的幅度，所以RW可作为调幅度调节电位器。

变压器Trl可采用收音机中低放电路的输入变压器。

晶体管VT2及其外围元件构成电容三点式振荡器，该电路输出的高频等幅正弦信号作为高频载波fC。

电感Ll采用TTL-3中周的初级线圈。

晶体管VT3及其外围元件构成调制发射电路。

由于硅管发射结的门限电压高，为提高调制灵敏度和减小调制失真，给VT3的发射结加上了适当的正向偏压（0.4～0.5V），使其工作状态接近于乙类。

当低频调制信号F和高频载波fC同时加到VT3的基极上时，由于发射结的非线性，使输出电流中除了基波分量F和fC外，还产生了一系列谐波分量，包括差频分量（fC－F）及和频分量（fC+F）。

将VT3的集电极负载LC回路调谐在载波频率fC上，因LC回路的选频作用，该回路便产了由fC、（fC－F）、（fC+F）所组成的调幅信号。

调幅信号由天线发射出去。

电感L2采用TTL-3中周的初级线圈。

五、设计制作步骤

1．按图自制电路板一块;

２．检查、处理元件。

３．电路的调整

（1）检查电路的安装有无错误；

（2）接通电源,调整电阻R3,使IC1=2mA。

将示波器接在测试点①（VT1的集电极）上,电路常时可显示出F=1kHz的正弦波。

若无正弦波出现，需调节RW提高放大器的增益，以使电路起振。

调节RW观察振荡波形幅度的连续变化，其峰一峰值电压最大可达1OV左右。

（3）断开电容C6，调整调整电阻R6，使IC2=0.6～0.8mA。

（4）接上C6，将示波器接到测试点②（VT2的集电极）上，电路正常时可显示出fC=750KHz、VP-P=10V以上的正弦波。

调节LI的磁芯可微调fC；若较大范围地改变fC，需改变C8或C9。

（5）调整R13，使VB3=0.4～0.5V。

3．以上调试完毕，电路工作正常后，就可以进行相关的实验操作了。

利用示波器测出F、fC的频率，分别观察测试点③、④、⑤上的波形。

测试点③上为F、fC线性叠加的波形；电路正常时，测试点④上可观察到由fC、（fC－F）、（fC+F）所组成的调幅信号的波形，适当调节RW及L2的磁芯，可得到VP-P达20V左右且不失真的调幅波。

调节RW可连续稳定地改变调幅度。

测试点⑤上是由发射结对测试点③上线性叠加倍号高频整流后产生的脉冲电压波形。

将测试点①、②、③、④、⑤上的波形画下来，根据测试结果，总结调幅电路的工作原理。

该电路由低频振荡（低频放大）、高频振荡及调制发射三部分电路组成。

（1）低频振荡部分

频率在10Hz以下的振荡器采用RC振荡器是很适合的。

这里采用齐纳二极管来稳定输出幅度，输出的峰-峰电压可在0～4V间调整，频率为6.5Hz。

如采用图中括弧内的数值，频率可低至0.01Hz。

振荡器吸取的电流约为3mA。

低频振荡电路

（2）高频振荡电路部分

 电路如图所示。

高频振荡器的主振级由VT1、VT2组成。

正反馈经R1、SJT、C1～C4型选频网络加到VT1的基极，VT1为射极跟随器，以提供高输入阻抗，保证石英晶体SJT能稳定的工作。

VT2为具有一定放大能力的反相器，其输出作为VT1的反馈源。

主振级的输出，加到由VT3、VT4构成的直流负反馈的放大整形电路，输出为矩形波。

VT5为限幅跟随器，它以低输出阻抗向输出Uo和告警电路提供高频信号。

由于最后采取了限幅措施，所以高频幅度不需要调整就可以保证处于额定电平范围之内。

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。

高频振荡电路

（3）调制发射电路部分

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。

调制发射电路

五、小功率发射机的应用

发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。

是一个比较笼统的概念。

广泛应用与电视，广播，雷达等各种民用，军用设备。

下面的应用是地市级广播电台传输与覆盖系统设计与实践

（一）小功率调频多点同频发射

（二）1.方案的提出   

 根据承德市所辖县区地域广阔、属于山区和丘陵地带、人口多集中于县城，农村人口分散，受地理环境、频率资源、资金匮乏、技术维护等因素以及调频大功率覆盖的技术性制约，在县城不适合建立大功率调频发射台。

因此我们设计并实施了“小功率调频多点同频发射”系统。

2.设计方案

（1）在双桥区以外的十个县区每个县区分别建立承德电台两套节目、两个频率（93.8MHz、97.6MHz）的调频发射台；

（2）采用调频小功率（50-100W）多点（10个县区）同频发射的方式覆盖，实现两套广播节目对县区所在地县城的无线覆盖。

3、技术制作

调频同频覆盖技术的本身并不复杂，其关键是如何尽可能的避免或减少同频干扰，因为在一般情况下，若采用调频同频发射的方式在各自所覆盖的区域的交汇点将可能出现相互干扰，解决的方法是：

在满足有效覆盖区域正常收听的前提下，合理的选择发射机的发射功率、发射天线高度和相邻各发射点之间的距离，根据覆盖区域的地理情况、人口分布情况进行设计来避开同频干扰。

根据上述技术要求，按平坦地由空间损耗时接收场强进行设计，设计发射天线h1高度为30米，增益为6dB（换算成放大倍数为10㏒×6dB=4），馈线效率取0.8，发射机标称输出功率为100W，接收按用户直接接收考虑，接收天线h2按0.5米计算，频率按93.8MHZ计算。

经以上理论计算可知在最大直视距离25.5Km处的场强（21dBμV/m），低于最低可用场强（行业标准农村为54dBμV/m）及服务场强即最低可收听场强（一般在35dBμV/m以上），在有效覆盖区域的最低场强和最大视距区域场强均符合设计要求,另外在工程实践中由于发射机实际输出功率要低于标称功率再加之山区传输的衰减问题，在上述点的实际场强值还将要低于理论设计值。

因此在有效覆盖区域内，两个发射台的相邻覆盖点即在各自半径为25.5km的范围内将不会形成同频干扰情况的，而在有效覆盖区域内的场强（75dBμV/m）又远高于行业标准最低可用场强（54dBμV/m）所以在有效覆盖区域内是可以满足正常的收听。

因此技术方面是可行的。

六、结束语

  广播电台的无线、有线、卫星和互联网四种传输覆盖形式，以传统的方式、发展的技术、未来的趋势从各自的特点充分发挥优势实现着传输和覆盖，作为地市级广播电台，要实现信号的广域传输和系统的覆盖，必须是传送与发射、有线与无线、多频与同频、调频与调幅互补相依的共同行为，用中波、调频进行无线发射覆盖仍然是目前主要的受众渠道,今后广播无线发射覆盖、有线传输覆盖和网络交互覆盖取长补短、相互促进是广播电台的发展方向,广播与互联网相结合、广播的无线和有线相互补充是未来广播技术发展的必然趋势,广播节目从采编播出到发射覆盖的全系统数字化将是广播电台的主要技术形式和技术目标。

防灾科技学院

高频电子技术

期中论文

论文题目：

小功率调幅发射电路的设计

指导老师：

贺秀玲

专业：

通信技术班级：

0860321

姓名：

颜丹学号：

086032118