1、. . . . 通信電子電路課 程 設 計 報 告學 號姓 名學 院專 業班 級指導教師文翔2012年3月18日評閱意見成績指導教師： 年 月 日題目廣播發射調幅系統設計要求波形失真小 fc=465khz,輸出電壓1V±0.3V通頻帶fo±4khz輸出電壓100mv靈敏度5mvP0max 200mW 器件電阻 電容 二極管 三極管 導線原理（僅用文字描述）高頻振蕩器產生一個固定頻率的高頻載波信號，它的輸出經過緩沖級之后送至調制器；音頻放大器放大來自話筒的語音信號，該放大器為低頻功率放大器，其輸出也送至調制器；調制器將經過放大的語音信號調制，輸出是已調幅的高頻信號；該已調信號

2、輸出經帶通或低通濾波器濾波，最后由功放級將載頻信號的功率放大到所需發射功率，然后通過天線向外發射電磁波。調幅發射機的主要任務是完成有用的低頻信號對高頻載波的調制,將其變為在某一中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發射的電磁波。通常，發射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分和電源部分。高頻部分包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產生頻率穩定的載波。為了提高頻率穩定性,此次主振級采用西勒振蕩器電路，并在它后面加上緩沖級，以削弱后級對主振器的影響。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的

3、功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調制。因此，末級低頻功率放大級也叫調制器。調幅發射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調制、音頻放大和輸出網絡（功率放大級）組成。根據設計要求，載波頻率f=6MHz ，主振級采用西勒振蕩電路，輸出的載波的頻率可以直接滿足要求，不需要倍頻器。緩沖級使用射極跟隨器電路，音頻放大級使用運算放大器電路，調制電路使用單二極管開關調幅電路。各組成部分的的作用如下：振蕩級：產生頻率為6MHz的載波信號。緩沖級：將晶體振蕩級與調制級隔離，減小調制級對晶體振蕩級的影響。音頻放大級：將話筒信號電壓放大到調制級所需的調制電壓。功率放大級：對前級送來的信號進行功率放大

4、，通過天線將已調高頻載波電流以電磁波的形式發射到空間。設計方案（具體的思路、硬件功能模塊、計算過程、子電路圖設計）1主振級-高頻振蕩器本級用來產生6MHz左右的高頻振蕩載波信號，由于整個發射機的頻率穩定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩定度，同時也要有一定的振蕩功率（或電壓），其輸出波形失真較小。為此，這里我采用改進型的西勒振蕩電路，可以滿足要求。為了解決頻率穩定度和振蕩幅度的矛盾，常采用部分接入方式。由前述可知，為了保證振蕩器有一定的穩定振幅與容易起振，當靜態工作點確定后，晶體管部參數Yf的值就一定，對于小功率晶體管可以近似認為，反饋系數大小應在0.150.5圍選擇。如圖3.1西勒

5、振蕩器電路所示，一般小功率振蕩器的集電極電流Icq大約在0.8到4mA之間選取，在本實驗電路中，選擇Icq=15mA,Vcq=0.5V,=40，則有：RE+RC=3k3.1為提高電路穩定性Re值適當增大，取Re=1K，Rc=2K，則有：VEQ=ICQ*RE=1.5mA*1k=1.5V3.2IBQ=ICQ/=2mA/40=0.05mA3.3取Rb2的電流為10 IBQ，則有：Rb2=4.4K3.4可取Rb1=5k，這樣額定電流為2mA,接入系數C2和C3不能過大或者過小，否則不容易起振，一般為1/8到1/2。振蕩器的總電容與振蕩頻率為：C=+C6C5+C63.5F0=3.6在LC振蕩中，F0=6

6、MHZ，L=10uH，C5+C6=70pF,取C5為30Pf,C6為100pF的可調電容，并且C2、C4遠遠大于C5、C6，C2/C4在1/8到1/2之間，所以C2=120pF，C4=560Pf。在如圖3.1的西勒振蕩電路中，R1、R2、R3、R5提供偏置電壓使三極管工作在放大區，C1起到濾波作用。由于C6和L并聯，所以C6變化不會影響回路的接入系數，如果使C5固定，可以通過改變C6來改變振蕩頻率，因此，西勒振蕩器可用作波段振蕩器，適用于較寬波段工作。圖3.1 西勒振蕩器2 緩沖級-射級跟隨器為了減少調制級對主振級振蕩電路振蕩頻率的影響，采用緩沖級，設計如圖3.5。主振級與緩沖級聯調時會出現緩

7、沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻R5來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C7，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實現，同時負載R6也會對緩沖的輸出波形也有很大影響。無論是在低頻電路還是高頻電路的整機設計中，緩沖隔離級常采用射極跟隨器電路。調節射極電阻RE2，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。如果忽略晶體管基極體電阻rb'b的影響，則射極輸出器的輸入電阻Ri以與輸出電阻R0為Ri=RB總/RL總 3.7RL總=(RE1+RE2)/RL3.8R總=RB1/RB23.9 R0=（RE1+RE2）/r03.10式中，r0很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源。

8、電壓放大倍數Av為： Av=（gm +RL總）/（1+gm*RL總）3.11式中，gm為晶體管的跨導，一般情況下gm*RL總 1。所以，圖3.5所示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數近似等于1的特點。晶體管的靜態工作點應位于交流負載線的中點，一般取VCEQ=0.5VCC，ICQ=310mA. 對于圖3.5所示電路，取VCEQ=6V，ICQ=4mA,若晶體管的電流放大倍數=40，則RE1+RE2=VEQ/ICQ3.12取RE=1k,RE2=1k,有： RB2=VBQ/10IBQ=（VCC-VCEQ+VBE)/10ICQ 3.13 RB1=(VCC-VBQ)RB2/VBQ 3.14

9、可以估算出，即射隨器的負載電阻RL，并可計算出射隨器的輸入電阻Ri，即 ：Ri=RB'/RL'3.15輸入電壓Vi為Vi=3.16為減小射隨器對前級振蕩器的影響，耦合電容C7不能太大，一般為數十微法。圖3.5 緩沖級電路3 音頻放大級本課程設計中，音頻信號用如圖3.7所示的電壓源代替，采用3354BM運算放大器進行功率放大。本運算放大器電路為同相放大電路中，電容C8和C11為去耦電容，用來消除自激，使放大器穩定工作；電阻R9可控制輸入電壓，R12為負載，供測電壓使用；根據同相放大電路電路中的虛短和虛斷有：Vp和Vn大約相等，ip=in=0，所以可以知道：Vi=VpVn=Vf=*

10、Vn3.17從而得到電壓增益為：Av=1+3.18由于本運放電路所需增益為20倍，故當R11為1k時，R13為20k。圖3.7音頻放大電路4 AM調制電路常見的調幅方法主要有乘法器調幅、開關型調幅電路、晶體管調幅電路，其中晶體管調幅又分為基極調幅、集電極調幅。本課程設計采用二極管平衡電路進行調幅，二極管平衡電路也是最簡單的調制電路。音頻信號和載波信號分別通過變壓器T1、T3輸入到調制電路，然后經二極管進行調制，最后經LC諧振回路選頻輸出調制結果，電路如圖3.9所示。在單二極管開關調幅電路電路中，因為電壓U1很小，可以忽略，加在二極管兩端的電壓UD為 UDU+UC 3.19二極管可等效為一個受控

11、開關，控制電壓就是UC問，即二極管的通斷主要由UC控制。當Uc0時，ID=0；當Uc0時，有： ID=gD*UD3.20并且有調制系數為：ma=3.21載波頻率為： Pc=0.5*U2cm/R 3.22調制最大功率為： Pmax=0.5*（1+ ma）2* U2cm/R 3.23圖3.9 單二極管開關調幅電路總電路圖（電路圖橫向粘貼以最大化顯示面積，另交電路源文件）圖4.1 調幅發射機的整體電路效果演示（運行效果如儀表顯示波形、幅值的說明文字和圖片）1.西勒振蕩器仿真數據通過軟件Multisim軟件，西勒振蕩電路仿真結果如下：圖3.2 載波頻率圖3.3 西勒振蕩器的輸出波形2射級跟隨器仿真數據

12、通過軟件Multisim軟件，緩沖級電路仿真結果如下：圖3.6 緩沖級的輸出波形3音頻放大級仿真數據通過軟件Multisim軟件，音頻放大級電路仿真結果如下：圖3.8 音頻放大輸出波形4.調幅電路仿真數據通過軟件Multisim軟件，音頻放大級電路仿真結果如下：圖3.10 音頻放大信號圖3.11 高頻載波信號圖3.12 調制信號整體電路調試并仿真從主振級出發，一步一步進行調試，知道每一部基本符合要求的情況下再進行下一步級聯，由于在將功率放大級整機聯調時，由于阻抗不匹配，波形影響偏大，無法出現理想結果，最終沒有添加功率放大級，故調試的最終結果如下所示：圖4.2 調試與仿真結果由整體電路圖4.1可

13、得：4.14.2 UAM=Ucm(1+macost)coswct 4.3根據測試結果可知Um=8mv, Ucm=12mv，所以 ma=UmUcm0.5 4.4由此可知調制度ma滿足要求；f=f-fc 4.5 由仿真數據可知頻率穩定度： P=ffc10-54.6可見穩定度還是達到要求的；P=U22R 4.7由此可知功率P0200mW,故輸出功率未能達到要求，需要加功率放大級才可滿足課程設計任務要求指標.總結（設計的優點、缺點，自己工作的感受）通過對高頻知識的掌握，初次利用Multisim軟件設計了一個小功率調幅發射機。我根據先局部后整體的設計方案，先將小信號調幅發射機的各部分電路設計出來，并且單

14、獨進行仿真和調試，然后再進行調試并且仿真。在設計各個環節中都遇到了很多問題：首先，參數的選定很難，課堂上基本上是分析電路的原理功能和計算電路的性能指標，很少親自選定器件的參數，從資料或網上得到的數據很多都有問題；必須經過修正和調試才能確定出器件的參數，只有正確的參數，才能夠設計出我們所想要的輸出結果，參數的正確性可以說決定著設計成功的50%；其次，有些時候理論上符合要求的電路，仿真后卻得不到相應的結果，尤其是整機聯接的時候出現了更多問題，也花費了很多時間（其實差不多一半的時間都在進行整機調試和修正），比如主振級與緩沖級聯調時緩沖級輸出電壓明顯減小并且波形失真嚴重，開始的時候，主振級甚至起振不起來，還有就是調幅失真，問題更加復雜。當然也正是由于問題的出現，我才學到了更多的知識，以與設計的技巧，對Multisim軟件的應用也更加熟練了。出現問題的時候，首先思考出現問題的環節，然后借助于從圖書館借的幾本書，有時候直接上網查詢，也請教其他同學，在這個過