小功率调幅发射机毕业设计

小功率调幅发射机毕业设计目次1 绪论 (1)1.1 小功率调幅发射机初步认识 (1)1.2 小功率调幅发射机国外研究现状 (2)1.3 小功率相关技术及热点问题分析 (2)1.4 课题的研究任务和容 (5)2 方案设计与单元电路形式选择 (6)2.1 发射机的总体认识 (6)2.2 单元电路的认识 (6)3 单元电路的设计与仿真 (8)3.1 主振级与小信号放大级的设计 (8)3.2缓冲隔离级的设计 (11)3.3语音放大级的设计 (12)3.4幅度调制电路的设计 (13)3.5高频谐振功率放大器的设计..................................................................1 6 3,6谐振功率放大器的调整 (26)3.7天线的相关知识及设计 (27)4 单元电路调试与整机统调 (29)4.1主振级调试 (29)4.2信号调制级调试 (29)4.3功率放大级调试 (29)4.4 整机统调………………………………………………………………………………30 4.5 主要技术指标测试方法………………………………………………………………3 1 5 硬件电路调试过程及示波器影像图 (33)5.1 主振级硬件电路以及示波器图像……………………………………………………3 3 5.2 音频信号输入级硬件电路以及示波器图像…………………………………………3 3 5.3 振幅调制级硬件电路以及示波器图像………………………………………………3 4 5.4 功率放大级硬件电路以及示波器图像………………………………………………3 5 6 另外一种调幅发射机设计方案 (38)6.1 主振级的选择与仿真波形……………………………………………………………38 6.2 语音放大级选择与仿真波形…………………………………………………………39 6.3 AM调至电路与仿真波形 (39)6.4 整机电路的连接与仿真………………………………………………………………40 结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)附录 A 调幅技术与调频技术主要特点及区别 (46)附录 B 集成调幅与调频发射机设计 (47)附图 C 高频电路设计基本步骤 (54)附图 D 选择高频元器件的基本设想 (55)附图 1 整机所用元件列表 (56)附图 2 整机电路图 (57)附图3 整机电路PCB图 (58)附图 4 整机电路实体图 (59)1 绪论当今时代，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。

1.1 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。

1.2 小功率调幅发射机国外研究现状调幅技术起源于上世纪20年代，商业广播先后在美、苏、英、德、法、中等国开播，调幅广播先后经历了中波调幅、短波调幅、数字化调幅等几个阶段。

尽管调幅广播的带宽只有9kHz或10kHz，音质无法与调频立体声相比，但是由于调幅广播发展时间最久，全球标准统一，在任何地方购买的收音机在全球各地都能使用，接收工具简单，而且可以方便地进行室、外的便携接收与车、船中的移动接收。

因此至今它仍然是世界上使用最广泛的广播媒体。

据统计，全世界现在已有3333座短波发射台，12590座中波发射台，25亿台调幅收音机，其中7亿台可收短波广播。

我国是AM广播的大国，新世纪开始实施的西部创新工程还将进一步扩大AM广播的规模，提高广播覆盖率与改变边远地区空中秩序。

中国这样的大国不容易由调频(FM)广播覆盖，因而调幅广播仍然具有很大的市场。

1.3 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]。

（2）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某种特征的变换而变化[2]。

（3）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，因此直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直流功率的比值。

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，在测量系统和电声设备中，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]。

（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，都有电流流过三极管，这种工作方式通常称为甲类放大[1]。

2)乙类放大在输入正弦信号的一个周期，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，有半个周期以上，三极管的iC > 0 ，称为甲乙类放大[4]。

3.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机高频振荡的波长λ可以相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长与频率的关系为：λ= c/f [1]。

若接收机的灵敏度Us=2μV ，则通信距离s 与发射功率PA 的关系式为(1-3-1){}{}4mW k m07.1A P s =（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围选取才可以。

对调频发射机，工作频率一般选在超短波（30-300MHZ ）围；对于调幅发射机一般在中频（0.3-3MHZ ）和高频（3-30MHZ ）围[2]。

（3）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(1-3-2)4.multisim 软件的特点与应用 Multisim 为美国国家仪器（NI ）公司推出的以Windows 为平台的仿真工具，适用于模拟与数字电路板的设计与仿真工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真和分析能力。

利用Multisim 可以很好的解决理论与实践相脱节的问题,利用Multisim 软件能够快速、轻松、高效地对电路进行设计与验证。

Multisim 软件的特点：a.具有直观的图形界面b.具有丰富的元器件c.拥有强大的仿真能力d.拥有丰富的测试仪器e.拥有完备的分析手段等[6]。

1.4 课题的研究任务和容（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）、c A A P P '=/η表1-3-1 发射功率与通信距离的关系音频放大电路、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）除振幅调制电路采用集成乘法器外，其余电路均采用分立元件设计；要求应用电路仿真软件设计，并通过仿真调试优化电路。

（3）设计指标：载波频率：fc=3.579MHz（或6MHz），频稳度≤10exp(-4)；低频单音振荡频率：F=1000Hz；单音调制调幅度：Ma≥0.8，音频调制平均调幅度Ma=0.4；无源带通滤波电路中心频率为载波频率，3dB带宽为9KHz，丙类功率放大电路的等效天线负载阻抗：RL=75Ω；发射功率：Po≥1W；效率：ηc≥60％以上。

电源电压：Vcc=+12V.2 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。

2.1 对发射机的总体方案设计根据设计要求，要求工作频率为6MHz，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。

其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。