小功率调幅AM发射机设计报告河北工业大学.docx

电子线路课程设计（小功率调幅AM发射机设计）姓名： 班级： 学号: 同组成员: 指导老师: 成绩：理论设计报告一、摘要：调幅发射机目前正广泛应用于无线电广播系统中， 课题以电子线路课程设计 实践教学为应用背景，通过查阅大M教学文献，并结合专业基础课程教学需要， 以原教学内容为基础，完成了小功率调幅发射机从设计、 仿真到安装、 调试等一 系列完整设计工作文中系统的设计了振荡器、 音频放大器、 振幅调制器和谐振功率放大器等系 统单元电路.文中还简明介绍了调幅技术与调频技术各自的特点，认识了两者在 原理与应用上的不同当今时代， 信息技术发展十分迅猛， 产品更新换代步幅更是明显加快， 尤其 是无线技术创新非常活跃，各类技术加快发展和融合，新技术新应用层出不穷， 向社会各部门各领域的渗透日益广泛深入目前，移动通信、卫星通信、雷达导 航、遥控遥测、射电天 文等40多种无线电业务已在我国的通信、广播、电视、 国防、安全、铁路、交通、航 空、航天、气象、渔业、科研等多个行业和领域广 泛应用［7］调幅技术目前正广泛应用于通信与广播技术中， 远距离世界性的信息传播使 得调幅技术展现了更大的应用空间， 如何更高效率的传播有用信息， 而且使信号 的失真度达到最小，是下一代调幅技术需要研究的主要方向。

调幅技术也是其他 通信技术研究的基础，通过研究调幅相关技术， 能够对未来通信技术的发展产生 更深远的认识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，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小功率调幅发射机初步认识目前，虽然调频技术以及数字化技术突飞猛进， 其应用范围覆盖了无线通信 技术的80%以上，但是由于小功率调幅发射机具有调制解调电路简单、 调试容易、 信号带宽窄和技术成熟等优点， 因此仍然使其能够在中短波通信中广泛得以应用 课题以电子线路课程设计实践教学为应用背景， 在仿真软件与实验室中完成一个 完整的调幅发射机，并实现无 线电报功能发射机的主要任务是利用低频音频信号对高频载波进行调制， 将其变为在适 合频率上具有一定的带宽， 有利于天线发射的电磁波。

一般来说， 简易发射机主 要分为低频部分、高频部分、以及电源部分高频部分主要包括：主振荡器、缓 冲放大级、中间放大级、功放推动级以及末级功放级 低频部分主要包括： 话筒、 低频电压放大级、低频功率放大级以及末级低频功率放大级等 小功率相关技术及热点问题分析1,调幅相关(1 )调幅定义英文是Amplitude Modulation (AM就是载波幅度按照给定调制信号瞬时 值函数改变的调制方式该函数通常是线性的 [1]调幅特点一种调制方式，属于基带调制使高频载波的频率随信号改变的调制 (AM其中，载波信号的振幅随着调制信号的莫种特征的变换而变化 [2]调幅方式调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化 也就是说， 通 过用调制信号来改变高频信号的幅度大小， 使得调制信号的信息包含入高频信号 中去，通过天线把高频信号发射出去， 然后就把调制信号也传播出去了 这时候 在接收端可以把调制信号解调出来， 也就是把高频信号的幅度解调出来就可以得 到调制信号了 [4]2,功率放大电路1)放大电路的基本原则1)输出功率大 要求输出功率尽可能大是为了获得较大的功率输出， 此时应该让功放管的电 压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限运用状态下工作 [2]。

2)输出效率要高 由于输出功率大，因此宜流电源消耗的功率也大，这就存在一个效 率问题 所谓效率其定义式就是负载得到的有用信号功率和电源供给的宜流功率的比值 这个比值越大，意味着效率越高 [8]3)非线性失真要小 功率放大电路工作在大信号状态下， 所以不可避免地会产生非线性失真，而 且同一功放管输出功率越大， 往往其非线性失真越严重， 这就使输出功率和非线 性失真成为一对主要矛盾但是，不同场合下，对非线性失真的要求也不同，例 如，在测M系统和电声设备中， 非线性失真就显得重要， 而在工业控制系统等场 合中，则以 输出功率为主要目的，对非线性失真的要求就降为次要了 [10] O(2)放大电路的工作状态1)甲类放大在输入正弦信号的一个周期内， 都有电流流过三极管， 这种工作方式通常称 为甲类放大[1]O2) 乙类放大 在输入正弦信号的一个周期内，只有半个周期，三极管的 iC > 0 ,称为乙类放大3) 甲乙类放大 在输入正弦信号的一个周期内，有半个周期以上，三极管的 iC >0 ,称为甲乙类放大[4]4) 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PA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率的关系机高频振荡的波长入可以相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去波长与频 为：入=c/f⑴1-3-1)若接收机的灵敏度 Us=2 P V,则通信距离s与发射功率PA的关系式为PA/mW50100200300400500s/km2.843.384.024.454.825.08s km 1.07 4 "PA mW表1-3-1发射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该根据调制方式，在有关部门所规定的范围内选取才 可以对调频发射机，工作频率一般选在超短波 (30-300MHZ范围内；对于调 幅发射机一般在中频(0.3-3MHZ)和高频(3-30MHZ范围内⑵3)总效率发射系统发射的总功率与其消耗的总功率之比称之为发射系统的总效率， 即a Pa/Pc (1-3-2)二、 课题的研究任务和内容(1)小功率调幅发射机设计包括载波振荡电路、低频单音振荡电路 (电报 功能)、音频放大电路、振幅调制电路、带通滤波电路、缓冲放大电路和丙类功 率放大电路的设计；(2) 设计指标：载波频率：fc=10MHz (或6MHZ单音调制调幅度：MQ 0.8,音频调制平均调幅度 Ma=0.3;无源带通滤波电路中心频率为载波频率， 40dB带宽为9KHz丙类功率放大电路的等效天线负载阻抗： RL=5(K ;发射功率：Po> ;效率：n c>50%X上。

电源电压：Vcc=+12V.三、方案设计与单元电路形式选择简易的调幅发射机就是利用模拟乘法器将话筒输入的音频信号加入到主振 级产生的高频载波信号中， 再经过谐振功率放大器的作用， 将已调信号进行功率 放大，最后由天线辐射到空间进行传播四、对发射机的总体方案设计根据设计要求，要求工作频率为 10MHz输出功率为1W由于输出功率小， 因此总体电路具有结构简单， 体积较小的特点 具总体电路结构可分为载波振荡 电路；单音振荡电路(电报功能)；音频放大电路；振幅调制电路；带通滤波电 路；缓冲放大电路等五、单元电路形式选择1 .本机振荡电路 振荡电路选择要根据载波频率的高低和频率稳定度来确定， 在频率稳定度要 求不是很高的情况下， 可以采用电容反馈式振荡电路， 如克拉泼电路， 希勒电路 等在频稳度要求较高的情况下， 一般可以选用晶体振荡电路， 也可以选用单片 集成电路本机设计要求频稳度要达到 10exp(-4), 一般的lc振荡电路频稳度 约为10-2〜10-3 ,达不到设计要求，因此由于本机频稳度要求较高，可以采用品 振作为主震级振荡器，从而可以达到较高的频率稳定度 ［1］［2］［5］2 .高频电压放大器 高频电压放大器的主要作用是将振荡电路产生的震荡电压放大到一定程度后送到振幅调制器， 可以选用高频谐振放大器。

具体需要几级放大器需要看振幅 调制器所选用的电路类型 当选用集成模拟乘法器作为振幅调制器时， 由于输入 信号要求为小信号，因此当输出电压能够满足要求是， 可以考虑不用外加高频电 压放大器 但如果采用集电极调幅电路， 就要另加一至二级高频电压放大器， 用 来满足集电极调幅电路的大信号输入 为简便起见， 本机调幅器采用模拟乘法器 MC1 496进行调幅［4］3 .振幅调制电路振幅调制器的任务是将所需传送的信息 “加载”到高频震荡电压中， 从而以 调幅波的形式将已调信号发射出去 通常调制分为低电平调制和高电平调制， 采 用模拟乘法器实现调制的方法是属于低电平调制， 低电平调幅电路具有输出功率 小的特点， 适用于功率较低的系统 模拟乘法器的出现， 使高质M的调幅信号的 产生变得很简单，而且成本也很低，因此本机采用模拟乘法器 MC1496勾成调幅 电路［6］4 .功率激励级由模拟乘法器调制电路输出的已调信号较小， 不能满足末级功放的输入要求， 因此，要在模拟乘法器后边加上功率激励级来放大已调调制的信号功率， 从而满 足后级电路的输入要求［7］5,功率放大级 功率放大器是调幅发射机的最末级， 它的主要任务就是要发射出发射 机设计 指标所要求的输出功率。

本机所设计的为小功率调幅发射系统， 通常采用丙类谐 振功率放大器，如果一级放大器不能满足要求，可以选用两级或者三级 ［2］6.传输线与天线天线的主要作用是把已调制的高频信号变成电磁波， 辐射到空间去， 从而实 现无线电的发射功能⑹由于无线设备本身的传播距离的限制， 因此，若想达到比较理想的传播距离， 必须外接天线［6］这里面就必须涉及到两个概念：(1)频率范围 频率范围指的是天线的工作频段， 这个参数决定了它适用于哪个无线标准的无线设备⑹2)增益值 增益值表示天线的功率放大倍数， 增益值越大代表对输入信号的放大信数越大，传输质M也就越好⑹六、单元电路的设计与仿真发射机的主要任务是要完成有用的低频信号对高频载波的调制， 将其变为在 莫一中心频率上具有一定带宽，适合通过天线发射的电磁波 发射机一般分为三个部分：高频部分，低频部分和电源部分 高频部分一般包括：主振荡级，缓冲放大级，中间放大级，功率推动级以及 末级功放级低频部分一般包括话筒， 低频电压放大级， 低频功率放大级和末级低频功率 放大级低频信号通过各级放大级的层层放大， 最终在末级功放处获得所需的功率电平，从而可以对高频功率放大器进行调制采用典型的调幅发射机设计方案即可达到设计指标的要求，发射机的主要单 元电路见下图(图3-1):主振器 f 缓冲器 f 佟腿犬级发力樨紫幅i和d— 高频功放 X图中各部分主要作用为：|… ————话筒 —►音频放大立送级：用晶体振荡器产生需率为IoMh方瓦马加卧波信号口缓冲级：将晶体震荡级与振幅调制级隔离，减少振幅调制级对晶体震荡器的 干扰。

音频放大：将话筒发出的信号放大到调制电路所需要的调制电压振幅调制级：将音频信号加入到岛频载波中，从而产。