无线调幅发射机课程设计

高频电子线路课程设计——无线调幅发射机学号：姓名：专业班级：指导老师：完成日期：摘要高频电子线路系统地介绍了通信系统，特别是无线通信系统中的最基本电路及他们的功能，给出了定性及定量分析这些电路性能的方法。

这些电路包括了发射机及接收机中的选频放大电路、混频电路、功放电路、振荡电路、调制及解调电路、锁相环电路、自动增益控制电路及频率合成电路。

本课程的基本知识教学目标与能力目标是：通过理论和实践教学，使学生了解晶体管工作于高频时的工作原理，特性参数及微变等效电路，掌握高频单元电路的线路组成、基本工作原理、分析方法、技术要求及一些典型集成电路的实际应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，以及使用先进仿真软件的能力，为进一步学习、掌握电子、通讯技术的专业知识和职业技能打下基础。

高频电子线路是一门理论性、工程性和实践性都很强的课程。

学生通过本课程的学习，不但应该掌握必要的基础理论知识，而且还应在分析问题、解决问题和实际动手能力等方面得到锻炼和提高。

对于这些能力的培养，理论教学与实践教学环节必须密切联系、互相配合，才会取得比较好的效果。

在本课程教学中应从以下几个方面来加强这些能力的培养：1 ．在分析问题的方法上，由常用基本电路入手，讲清基本原理，然后适当综合，再应用到实用电路的分析中去。

2 ． 注意与实践课的配合，在理论课中讲清基本原理、典型电路和基本应用电路，在实践课中学习有关电路的测试、调整的原理和方法以及器件的参数选择等。

3 ．增加必要的例题和实用电路的分析。

例题着重于问题的分析过程和解题方法的介绍，对电路实例的分析则力求由浅入深。

无限调幅发射机由电路原理仿真和主振荡电路的设计与仿真，缓冲放大电路的设计仿真，集电极调幅电路的设计与仿真。

目录 摘要 ......................................................................... 1 第一章 选题意义 .............................................................. 3 第二章 总体方案 .............................................................. 4 2.1 无线调幅发射机工作原理 ............................................... 4 2.2 无线调幅发射机方框图和系统仿真 ....................................... 4 第三章 各部分设计与原理分析 .................................................. 8 3.1 主振荡电路的设计与仿真 ............................................... 8 3.2 缓冲放大电路的设计与仿真 ............................................ 10 3.3 集电极调幅电路的设计与仿真 ........................................... 3 3.4 总电路图 ............................................................ 14 第四章 参数选择 .............................................................. 3 第五章 实验结果 .............................................................. 3 第六章 结论 ............................................第七章 心得体会 ........................................第八章 参考资料 ........................................致谢 ...................................................第一章 选题意义本课程设计是关于一个无线电调幅发射机电路的设计，通过本课程设计，可以巩固已学的高频电子线路理论知识，建立无线电发射机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，能够设计出符合设计目标的电路。

通过课程设计，可以培养设计电路的能力，培养自主学习的能力，培养应用EDA 软件仿真的能力，培养严谨的学习态度，同时将激发自己学习通信的兴趣，将全面提升自己的能力。

无线电调幅发射机电路包括四个电路子模块：高频载波发生电路，音频信号放大电路，高频功率放大电路，集电极调幅电路。

本课程设计的具体指标要求如下表1.1和表1.2所示：表 1.1 高频载波发生电路设计指标路的电源电压要求可由电源电路变换得到。

第二章 总体方案2.1 无线调幅发射机工作原理该无线电调幅发射机的主要任务是完成音频信号(20Hz-20KHz)对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率(13.6MHz)上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。

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。

为了提高频率稳定性，主振级可以采用改进型的电容三端振荡器——克拉泼电路，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。

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。

电源部分需要采用稳压电源，以减少对系统稳定性的影响。

2.2 无线调幅发射机方框图和系统仿真图2.1 无线调幅发射机的方框图本课程设计中采用systemview 软件来进行无线调幅发射机的系统级仿真。

首先根据系统的要求，建立系统模型；然后根据各项技术指标，设置各个模块的参数，运行仿真。

可以从时域和频域两个角度来分析在调幅前后，高频载波和低频信号的时域波形和频域频谱的变化。

在本课程设计中，采用的是集电极调幅以实现普通振幅调制的系统级的仿真，可以解决设计的整体思路，从而为下一级的电路仿真，做好理论上的准备。

我们可设载波可表示为0()cos()(2.21)c c t A ωϕ=+-式中：A 为载波幅度，c ω为载波角频率，0ϕ 为载波初始相位（令0ϕ=0）。

低频信号可以表示为()m t ，则幅度调制信号可以表示为()()cos()(2.22)m c s t Am t t ω=-设调制信号()m t 的频谱为()M ω,则应用傅里叶变换可以得到()(2.23)[()()]2m c cs t A M M ωωωω=-++-从上式可以看出，在波形上，幅度已调信号，它的幅度随着基带信号的规律而呈正比变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。

以下是用systemview 软件得到的仿真模块图和仿真结果图。

具体如下列各图所示。

通过仿真可以得出，从上面的分析可以得到，已调信号是以中心频率为013f M=,带宽为4B W k =的信号。

通过调制，把基带信号搬移到了较高的频段上，提高了辐射效率，减小了天线尺寸，提高了信道利用率拓展了信号带宽，提高了信号的抗干扰能力、抗衰落能力，改善了通信的性能。

通过系统级仿真，得出了设计的可行性，下面将设计各个功能模块电路，并用multism 给出电路的仿真结果第三章 各部分电路设计与原理分析上面已经说明，本课程将重点设计无线调幅发射机的高频部分。

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。

根据系统要求，选择设计主振荡电路、缓冲放大电路，高频功率放大器和集电极调幅电路来完成任务。

下面将具体设计各个模块电路并给出仿真结果。

3.1 主振荡电路的设计与仿真在无线电技术中，采用振荡器来产生高频电流。

振荡器可以看做将直流电能转变为交流电能的换能器。

振荡器是无线电调幅发射机的基本单元。

本课程设计的主振荡器是产生正弦波。

根据指标要求，设计出电容反馈式三端振荡器的改进电路---克拉泼电路。

下面给出电路设计图，并给出分析。

分析该电路，为电容三段式振荡器，所以其谐振频率可以表示为1(2(3.11)f π=-其中，3453.3,100,120,120,L H C pF C pF C pF μ====，通过带入公式(3.11)-，可以解得其振荡频率为，13.634f MHz = 。

下面给出图中虚拟示波器的波形图，虚拟频率计的频率值。

经过仿真，可以观察到，克拉泼电路输出波形较好，失真较小，这是因为集电极和基极电流可以通过对谐波为低阻抗的电容支路回到发射极，所以高次谐波的反馈减弱，输出的谐波分量减小，波形更加接近正弦波。

其次，该电路的不稳定电容(分布电容、器件的结电容等)都是与该电路并联的，所以适当加大回路的电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡频率的影响，从而提高了频率稳定性。

具体分析该电路，345,,C C C 和2L 构成了振荡回路，1C 为基极耦合电容。

在设计电路，可以使4353,C C C C ≥≥，并且可以3C 为可变电容，使4C 和5C 分隔开，使反馈系数仅取决于4C 和5C 的比值，而振荡频率基本上由3C 和2L 决定。

这样，3C 就减弱了晶体管与振荡回路之间的耦合，使折合到回路的有源器件参数减小，从而提高了频率稳定性。

但是3C 不能太小，否则将造成起振困难。

3.2 缓冲放大电路的设计与仿真考虑到主振荡回路的频率稳定性和波形因素，减弱后级对主振器的影响，所以需要在它后面加入缓冲级。

所谓缓冲级就是一级几乎不需要推动功率的放大器。

通常采用射极跟随器电路。

根据要求设计出其电路如下图3.4所示。

本电路选用共集电极放大回路，电压增益小于1而接近于1，输出电压和输入电压同相；输入电阻高，而输出电阻低。

这个特性可以用来作为电路的中间级，以隔离前后级之间的相互影响。

为降低输出电阻，可以选择电流放大倍数β较大的.B JT 仿真结果如图3.5和图3.6所示。

3.3 集电极调幅电路的设计与仿真 由于高频振荡电路的输出信号通常比较小，因此在隔离级之后需要加入高频放大电路，它的任务是将载波信号放大后送给调制级。

由于本课程设计采用集电极调幅电路，属于高电平调幅，所以必须采用高频功率放大器，使振荡器的输出电压满足要求。

高频功率放大器，工作的相对带宽较窄，负载网络采用的是谐振回路，谐振频率和载波的中心频率13.634f MHz =相同。