小功率调幅发射机的设计课程设计报告

电气与电子信息工程学院高频电子线路课程设计报告

设计题目：小功率调幅发射机

一、设计题目

小功率调幅发射机的设计

二、设计目的、内容及要求

本次课程设计的目的是：

1、加深对高频电子线路理论知识的掌握，使所学的知识系统、深入地贯穿到实践中。

2、提高同学们自学和独立工作的实际能力，为今后课程的学习和从事相应工作打下坚实基础。

设计内容：小功率调幅发射机的设计

（1）掌握小功率调幅发射机原理；

（2）设计出实现调幅功能的电路图；

（3）应用Multisim软件对所设计电路进行仿真验证。

技术指标：载波频率f0=1MHz~ 10MHz；低频调制信号1KHz正弦信号；调制系数Ma=50％±5％；负载电阻R A=50Ω。

三、工作原理

小功率调幅发射机的工作原理是：由振荡产生一个固定频率的载波信号，载波信

号经缓冲级送至振幅调制电路，缓冲级将振荡级与调制级隔离，减小调制级对晶体振荡级的影响，放大级将低频信号放大至足够的电压后送到振幅调制电路，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。

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。

四、总体方案

由于在无线通信系统中，只有馈送到天线上的信号波长与天线的尺寸相比拟时，天线才能有效的辐射和接受电磁波因此需要对信号进行调制，使其以高频的信号辐射出去。

发射机的主要任务是是有用的低频信号对高频载波的调制,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。

通常，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。

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。因此，末级低频功率放大级也叫调制器。

调幅发射机主要包括三个组成部分:高频部分、音频部分和电源部分。在此此可以省去省电源这一部分。

调幅发射机通常由主振级、缓冲级、倍频级、中间放大级、振幅调制、音频放大和输出网络组成。根据设计要求，载波频率f=10MHz ，主振级采用克拉泼振荡电路，输出的载波的频率可以直接满足要求，不需要倍频器。系统原理图如图所示：

图1 总体方案框图

五、单元电路设计

1.主振器

对于普通信号其频率稳定度一般要求在10^-4和10^-5之间，而克拉泼电路的频稳度大体在10^-4和10^-5之间，满足设计要求，而且电路比较简单，容易分析，因此主振器选取克拉泼电路。

R1 、R2 、R3 、R4是三极管的直流偏置电阻，使三极管获得正常的工作点，工作于放大区，C4是基极旁路电容，目的是使三极管基极获得交流地电位，组成高频共基极放大器。电路的相位条件自然满足“射同它异”原则；幅度条件是需保证共基极放大器的闭环功率增益大于OdB ，按照这样的依据去计算回路器件值就可以确保电路能够起振。C1、C2 、C3 、L1 的器件值决定了振荡回路的工作频率。根据交流等效原则，可以知道这是一个电容反馈三点式振荡器。C2 与C1 的容抗比值决定了电路的电压反馈系数，调整它们的比例可以改变振荡幅度。在回路中多了一个与电感L1 相串联的电容器C3 ，通过调整C3 ，可以连续改变振荡频率。

晶体管3DG12B，其参数为Icm＝300mA, fT≥200MHz, V(BR)CEO≥45V,P cm=0.7W,

已知条件：

Vcc=12V ，fc=10MHz ，选择的晶体管型号是3DG12B ，其放大倍数β=50，ICQ=3mA ，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依据电路计算：

fosc=1/1/

取L3=25μH,则C3=10pF,反馈系数kf 取0.2，kf=C1/C2=0.2,取C1=80pF,C2=400pF ，振荡器电路图如图2所示

C1

0.01µF

R1

15kΩR25.1kΩR3

1.92kΩ

R4

800Ω

L1

100µH

C2

80pF

C3

400pF

C4

0.01µF

C50.01µF L2

22µH

C6

10pF

L3

25µH

Q1

2N2222A

VCC

12V

XSC1

A B

Ext Trig

+

+

_

_

+_

图2振荡器电路图

振荡器电路仿真图形如图3所示：

图3 主振器仿真波形

2.缓冲器

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，缓冲放大器需将振荡器输出电压，以提高电平调幅电路所需的载波输入信号，所以要有合适且可调的增益。如图4所示：