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类型小功率调幅发射机的设计课程设计报告.docx

  • 上传人:无敌
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    1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院高频电子线路课程设计报告设计题目: 小功率调幅发射机 专业班级: 电子信息工程 111 学生姓名: 夏纯 学 号: 10211134 指导教师: 王超 高晓红 设计时间: 2014.12.082014.12.19 教师评语:成绩 评阅教师 日期 1一、 设计题目小功率调幅发射机的设计二、 设计目的、内容及要求本次课程设计的目的是:1、加深对高频电子线路理论知识的掌握,使所学的知识系统、深入地贯穿到实践中。2、提高同学们自学和独立工作的实际能力,为今后课程的学习和从事相应工作打下坚实基础。设计内容:小功率调幅发射机的设计(1)掌握小功率调幅发射机原理;(2)设计

    2、出实现调幅功能的电路图;(3)应用 Multisim 软件对所设计电路进行仿真验证。技术指标:载波频率 f0=1MHz 10MHz;低频调制信号 1KHz 正弦信号;调制系数Ma=505;负载电阻 RA=50。三、 工作原理小功率调幅发射机的工作原理是:由振荡产生一个固定频率的载波信号,载波信号经缓冲级送至振幅调制电路,缓冲级将振荡级与调制级隔离,减小调制级对晶体振荡级的影响,放大级将低频信号放大至足够的电压后送到振幅调制电路,振幅调制电路的输出信号经高频功率放大器,高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率。调幅发射机常用于通信系统与其他无线电系统中,在中短波领域应用极为广泛,由于调幅简便,

    3、占用频带窄,设备简单等优点,因此在发射机系统中应用非常广泛。在实际的广播发射系统中,中波调幅的频率范围为 535 1605 千赫,音频信号中的高音频率应该被限制在 4.5 千赫以下,发射功率需要达到 300W 以上才能使空间覆盖面达到比较好的状态,此次设计需要在实验室环境中研究发射机的工作原理与原件选择,因此,根据实验室条件适当降低技术指标,载波频率采用实验室较为常用的6MHz,单音频调制信号选择 1KHz,发射机功率初步定为 1W。四、 总体方案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

    4、。2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。调幅发射机通常由主振级、缓

    5、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:图 1 总体方案框图五、 单元电路设计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

    6、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 Icm300mA, fT200MHz, V(BR)CEO45V,P cm=0.7W,主振器 缓冲

    7、器低频放大高频功放振幅调制高频放大话筒3已知条件:Vcc=12V,fc=10MHz,选择的晶体管型号是 3DG12B,其放大倍数=50, ICQ=3mA,VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC. 依据电路计算:3=( ) =(12(6+0.212)3 =1.924=0.2123=800=350=0.0663101=()10=(123.1)0.6=152=10=(+0.7)100.06=5.1fosc=1/ 1/2213=10取 L3=25H,则 C3=10pF,反馈系数 kf 取 0.2,kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF,振荡器电路图如图 2 所示图 2 振荡器电路图

    8、振荡器电路仿真图形如图 3 所示:C10.01FR115kR25.1kR31.92kR4800L1100HC280pFC3400pFC40.01FC50.01FL222HC610pFL325HQ12N2222AVCC12VXSC1A BExt Trig+_ + _4图 3 主振器仿真波形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

    9、要有合适且可调的增益。如图 4 所示:图 4 缓冲器电路图调节射极电阻 ,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2ER5的影响,则射极输出器的输入电阻br/iBLR输出电阻0120/Er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0r数1miVgRA仿真器仿真电路图如图 5 所示:XFG1C10.01FC20.01FC30.01F C40.01FR1400R256kR3560R4510Q12N2222AL122HR51kKey=A 50 %R610kKey=A 55 %R720VCC12VXSC1A BExt Trig+_ + _图 5 缓冲器电路仿真图

    10、R1、R2、R3、R4 是偏置电阻,通过调节 R6 可以连续改变输出正弦波的幅值输入为图 6 所示时图 6 仿真器输入信号6当 R6 接入 0%时的仿真图形为图 7 所示:图 7 缓冲器输出波形 1R6 接入 21%时的仿真图形为图 8 所示:图 8 缓冲器输出波形 2R6 接入 100%时的仿真图形为图 9 所示7图 9 缓冲器输出波形 3可以看到调节 R6 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。高频放大器仿真电路图如图 10 所示

    11、:XFG1 Q12N2222AR1100kKey=A 50 %R230kR316k R41.5k C10.01FC251pF T12 C30.01FC40.01FVCC12VXSC1A BExt Trig+_ + _图 10 高频放大器仿真电路图8高频放大器输出波形如图 11 所示:图 11 高频放大器输出波形4. 音频放大器仿真电路图如图 12 所示:C10.01FR116kR216kC20.01FR350kKey=A 50 % R410kR5600C310FR61kR72kR9500Key=A 75 %U1ALM358P32481U2BLM358P56487D11N4149D21N4149XFG1XSC1A BExt Trig+_ + _VSS-8VVCC12V图 12 音频放大器仿真电路图9输入如下频率为 1kHZ 幅值为 1v 的正弦波时(图 13 所示)图 13 音频放大器输入信号音频放大器仿真波形图形为图 14 所示:图 14 音频放大器输出波形通过调节 R3 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。

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