高频课设小功率调幅发射机

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级：

指导教师： 工作单位： 题 目 六：小功率调幅发射机

初始条件：

具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对 电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、采用晶体管或集成电路完成一个小功率调幅发射机的设计；

2、电源电压+VCC=+10V，-VEE=-10V；

3、工作频率f=8MHz，调幅度=50%；

4、负载电阻RL=75Ω时，发射频率P0=300mV，整机效率＞40%；

5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单，调试及设计总结）。 时间安排：

二十周一周，其中4天硬件设计与制作，3天软、硬件调试及答辩。 指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目录

1、电路设计的基本目的............................................... 2

1.1课程设计的目的............................................... 2

1.2发射机电路的分析............................................. 2

2、整体电路的基本原理............................................... 3

3、单元电路设计..................................................... 4

3.1高频振荡器................................................... 4

3.2 中间级 ...................................................... 5

3.3调制级....................................................... 5

4、软件仿真......................................................... 7

4.1高频振荡器的仿真输出......................................... 7

4.2调幅发射机的仿真输出......................................... 8

5、实物电路调试..................................................... 9

6、改进建议........................................................ 10

7、心得与体会...................................................... 11

8、参考文献........................................................ 12

摘要

调制的过程就是一个频谱搬移的过程，将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上，然后传输至信道；同时实现信道复用，小功率调幅发射机具有实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单的优点，常用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在中短波广播通信的领域里得到了广泛应用。所谓调幅，就是指，使振幅随调制信号的变化而变化，严格的讲，就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系，而它的频率和相位不变。本课题的设计目的是要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装 此设计思路为以下几个部分组成，高频振荡器，中间过渡级，高频功率放大器和发射部分，每个部分作为一个单独的单元电路。

【关键词】：高频振荡电路、中间级、高频功率放大器、仿真

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1、电路设计的基本目的

1.1课程设计的目的

（1） 将自己所学的高频知识运用到实际中；

（2） 实际锻炼，提高自己的实际动手能力 ；

（3） 学会仿真软件和实验仪器的使用；

1.2发射机电路的分析

小信号调幅发射机是完成有用的低频信号加载到高频载波,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。 主要含有高频和低频成分。高频是载波部分，低频时有用信号部分。

要做成调幅信号，首先要产生载波，一般来说高频部分一般包括高频振荡器、中间放大部分、调制功放。高频振荡器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。 有用信号部分包括有话筒和低频功率放大级。低频信号通过功率放大部分逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平。

最后一级是最重要的调制部分，可以采用集电极和基极调制两种，一般来说，集电极调制的输出信号更好，所以可以采用集电极调制，将语音信号加在集电极，控制集电极的电压，输出普通调幅波。

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2、整体电路的基本原理

小功率调幅发射机是指采用调幅方式将有用的低频信号加载到高频信号的过程，一般调幅发射机的组成框图如图所示，工作原理是：晶体振荡器产生一个固定频率的载波信号，载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路；话音放大电路将低频信号放大至足够的电压送到振幅调制电路；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，然后经天线输出。由调幅发射机的工作原理和给定的参数，根据设计任务要求，晶体振荡器的作用是产生频率稳定度很高的基本不失真的6MHz的正弦波。由于晶体振荡器频率稳定度通常可达10-6以上，因此一般满足频率稳定度的要求。缓冲放大器用于减小高电平调幅电路对振荡器工作的影响，并对振荡器输出信号进行放大，其增益应该合适而且可调，以便满足高电平调幅电路，不难达到发射机的功率和失真要求。音频放大器的作用是不失真地放大音频信号，其增益应该合适而且可调。

图2 调幅发射机组成框图 3

3、单元电路设计

3.1高频振荡器

荡器两大类。反馈式振荡器是由放大器和具有选频回路的正反馈回路组成，按所采用的选频回路的性质，又可分为RC和LC振荡器。发射机中的振荡器提供指定频率根据载波频率的高低和频率稳定度来确定电路形式。在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用电容反馈三点式振荡电路，如克拉泼、西勒电路等。而在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。如下图所示，是采用克拉伯振荡器

高频振荡器的种类很多，，从原理看分为，可分为反馈式和负阻式振

图3.1 高频振荡器

参数选择，如上表所示电阻R1、R2、R3所选分别为10K、2.2K、1k,电容C1、C2、C3、C4、C5分别的选择为0.1uf、4.7nf、1nf、100pf，由电路图可知，震荡回路为C3、C4、C5和L1， 由振荡频率公式从而确定谐振回路的电容电感值。

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3.2 中间级

中间级的作用是将振荡级与调制级隔离，减小调制级对振荡级的影响；将功率放大级与调制级隔离，减少功率放大级对调制级的影响

而中间级一般采用功率放大器，率放大器主要有甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）、丙类功放，根据功放的输出功率和效率来确定选择哪一种。采用低电平调幅电路的系统，由于调制器输出信号为调幅波，其后的功率放大器必须是线性的（如甲类、甲乙类或乙类功放）；而采用高电平调幅电路的系统，则在末级直接产生达到输出功率要求的调幅波，多以丙类放大器作为此时的末级电路。

由于本电路采用高频放大器作为中间级是，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。

图3.2 设计跟随器

3.3调制级

调幅发射机中的幅度调制是其中最关键的一个单元模块，幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比高电平调幅电路。该电路主要用于产生普通调幅波，这种调制通常在丙类谐振功率放大器中进行，

它可以直接产生满

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足发射机功率要求的已调波。有基极调幅和集电极调幅等。在基极调幅电路中，为了减小调制失真，被调放大器在调制信号变化范围内应始终工作在欠压状态，所以基极调幅电路效率比较低。在集电极调幅电路中，由于工作在过压状态，所以能量转换效率比较高，适用于较大功率的调幅发射机

在本电路中采用的是集电极调幅电路，将语音低频信号加载到放大管的集电极你，通过改变集电极的电压，从而改变载波信号的频率，让语音信号加载到载波上，从而发射出去

图3.3 调制模块

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4、软件仿真

4.1高频振荡器的仿真输出

在测定高频振荡器的输出频率的时候，首先高频振荡器应先断开其谐振回

路，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各极电压。在测量其静态工作点，看其是否满足预设条件，若不满足则可调整的电阻的值。将三极管的静态工作点调试正确以后，这时，将三点式谐振回路接上，观察载波的输出波形。 载波输出如图所示：

图4.1 高频振荡器的调试

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4.2调幅发射机的仿真输出

观察整个小功率调幅发射机的调制输出，先将本电路的三个模块高频振荡器、中间级、高频功率放大器正确连接，用示波器输出，观察期输出波形，整体电路输出波形如下：

图4.2 仿真输出

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5、实物电路调试

图5.1 实物电路板

图5.2 示波器输出

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调试过程：将整个调幅发射机的电路板接入到示波器的输出，观察输出波形，第一次不能很好的输出调幅波，之后就将各个单元电路分开检测，首先用示波器观察高频振荡器的载波输出，当输出波形可以完美的达到载波要求，然后检测中间级的设计跟随器是否有问题，最后检查调制电路的输出，调制电路输出波形不好，这时检查一下调制电路板有没有连接错误，在检查原件参数是不是符合要求，能否完成调制，之后发现整体原件参数和整个电路需要改进，在改进之后，便可以输出完整波形。

6、改进建议

本电路需要改进的地方有，高频振荡器为了稳定的输出载波，可以采用晶体振荡器，中间级的缓冲就用设计跟随器，而调制部分则可用MC1496芯片，这样可以让输出效果更好，最后可以在电路中加上一些技术原件，电容电感之类，使得输出更稳定。

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7、心得与体会

本次课程设计题目为小功率调幅发射机的设计。在刚开始做课程设计时，我们对小功率调幅发射机基本没有什么概念。在完成课程设计的几周内，我们小组从搜集资料方案、思路整理、电路图设计制作、电路仿真，到元器件的购买、实物的焊接与调试、数据测试，付出了很多汗水，在遇到各种各样的困难的同时，也在克服这些困难，受益匪浅。

首先，在相关资料的收集过程中，不同的方案各有其利弊，在设计的过程中不仅要考虑到方案的可行性，还要考虑到方案成本等问题。在对比方案上，我就花了不少的精力和时间，这是在书本中所体会不到的。

在设计电路的过程中用到了Protel 99SE和Multsim软件。电路的仿真对于我来说也是一门全新的学问。在课程设计之前还不会使用Multsim仿真软件，为了对电路进行仿真，我上网找了一些Multsim的使用说明，大致了解了对一般电路图的仿真步骤。

Multsim是一款功能强大而齐全的仿真软件，我现在所学会的不过是其中的一小部分，在今后的学习过程中，我会更加深入的学习Multsim。 从本次课程设计中收获的最为重要的一点，是培养了一种工程设计的思想。从收集资料、对比并确定方案、电路图设计、电路仿真到元器件的配置、实物焊接与调试、数据的测量收集，从中所获得的经验对今后的课程设计甚至工作都有很大的帮助，而要在短短几天之内学习一门完全不了解的学科、软件，就不能按照顺序没有重点的学，而应该先整体把握，而后再有侧重点的逐步深入。

高频这个学科确实是一个很强大的工具，这在我完成任务的时候逐步的认识到了，以后还有多加以利用。这次课设不仅是一个任务，它不仅让我们学会了使用Matlab，还让我们有了一个自主学习与和别人交流的机会。

我知道直到现在为止，我还没有完全学会高频，还需要继续努力学习，加深对数电的运用和了解。汗水预示着结果，也证明着过程，希望在以后的学习生活中能更加深入的学习专业知识，同时更要注重动手能力的培养。

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8、参考文献

[1] 《模拟电子线路》 谢沅清 成都电子科大， 2011

[2] 《高频电子技术与应用》 李金明 化学工业出版社， 2012

[3] 《高频电路设计与制作》曾兴雯 西安电子科大， 2013

[4] 《高频电子技术(第2版)》刘骋主 重庆大学出版社， 2009

[5] 《高频电子线路》 邹传云 清华大学出版社， 2012

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高频电子线路课程设计成绩评定表

指导教师签字：

年 月 日

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