高频电子线路设计

电子线路课程设计总结报告

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专业：电子信息工程

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河北工业大学信息学院

2015年3月

课题名称：小功率调幅AM 发射机设计

内容摘要：小功率调幅AM 发射机在现代通信系统中应用广泛，小功率调幅AM 发射机的设计包括主振级、缓冲级、高频放大级、音频放大级、振幅调制级、高频功率放大级六个部分的电路设计和参数选择，且还考虑到各个单元电路之间的耦合关系，并结合Multisim 软件进行了各部分的调试与仿真，得到了整机电路。理论上满足了最基本的小功率调幅发射机的设计要求。

一、设计内容及要求

1、设计内容

小功率调幅AM 发射机的设计 2、设计的技术指标：

载波频率 Z MH 10=c f

载波频率稳定度 α≥3

-10

输出功率 mW 2000≥P 负载电阻 Ω=50A R

输出信号带宽 Z kH 9=BW （双边带） 残波辐射 dB 40≤ 单音调幅系数 8.0=a m 平均调幅系数 ≥m 0.3 发射效率 %50≥η

二、方案选择及系统框图

1、方案选择 （1）主振级

方案1：采用LC 三点式正弦波振荡器，由于电容三点式振荡器的输出波形比电感三点式振荡器的 输出波形好，最高工作频率一般比电感三点式振荡器的高。另外，在电容三点式振荡器中，极间电容与电容并联，频率变化不改变电抗的性质。因此振荡器的电路型式一般采用电容三点式。在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用普通三点式电路、克拉泼电路、西勒电路。

方案2：采用晶体振荡器，晶体振荡器比普通的三点式振荡器具有更高的频率稳定度，频率稳定度可达到10-10数量级，波形失真也比较小。在频率稳定度要求较高的电路中，可以采用晶体振荡器作为主振级，比如石英晶体振荡器。

方案3：采用RC 正弦波振荡器，RC 振荡电路中没有谐振回路，主要有电阻和电容组成，因此一般不采用RC 正弦波振荡器作为主振器。

方案4：负阻正弦波振荡器，采用负阻器件与LC 谐振回路共同构成的一种正弦波振荡器，主要工作在100MHz 以上的超高频段，因此，本设计中不采用负阻正弦波振荡器。

方案5：单片集成振荡电路，可靠性强，频率稳定度高。 （2）高频放大器

方案1：如果选用集成模拟乘法器作振幅调制器，输入信号是小信号。当振荡器输出电压能够满足要求时，可以不加高频电压放大器。

方案2：如果采用集电极调幅电路，就要使用一至二级高频电压放大器，以满足集电极调幅的大信号输入。高频电压放大器一般采用高频调谐放大器。

（3）振幅调制器

AM 信号的产生可以采用高电平调制和低电平调制两种方式完成。目前,AM 信号大都用于无线电广播,因此多采用高电平调制方式。 方案1：集电极调幅

集电极调幅的波形 （工作在过压区）

方案2：基极调幅

基

极调幅的波形（工作在欠压区）

(a )

t

(b )

t

t

t t

u C E c0＋u Ω

E c0

00

i c

i c10

I c1

E c u Ω

t

I c1E c0临界

欠压区

过压区t

0E b I c1

E bmin

欠压区过压区

I c1

i c1

u b

t

t

E b0E bmax E bcr

方案3：集电极基极组合调幅 方案4：模拟乘法器实现的调幅

（4）高频功率放大器 方案1：甲类功率放大器

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，甲类放大的集电极效率最高为50%。

方案2：乙类功率放大器

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。乙类放大的集电极效率最高为78.5%。

方案3：甲乙类功率放大器

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

方案4：丙类谐振功率放大器

丙类谐振功率放大器有三种状态：欠压、过压和临界。因为欠压状态的工作效率较低，而过压

状态的又会产生较为严重的失真，所以一般选用让其工作在临界状态。为了使高频功放以高效率输出大功率，常选在丙类状态下工作。

2、系统框图

由高频电子线路课程理论内容知道，只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比拟时，天线才能有效的把载波发射出去。发射机能够通过振幅调制功能实现低频信号对高频载波信号的调制，使其最终以电磁波的形式发射出去。小功率调幅发射机的系统框图如下：

三、单元电路设计、参数计算和器件选择

1、主振器

主振器就是高频振荡器，根据载波频率的高低、频率稳定度来确定电路型式。本设计要求载波频率为10MHz,为短波、高频波段，在短波和超短波的通信设备中常用电容三点式反馈振荡器，主要原因是电容三点式振荡器的输出波形比电感三点式振荡器的输出波形好，反馈是由电容产生的，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小，输出中高频谐波小。另外，电容三点式振荡器最高工作频率一

般比电感三点式振荡器的高。本设计要求频率稳定度不低于3

-10，而克拉泼电路的频稳度大体在

4-10和5-10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 为直流分压偏置电阻，R1、R2、R3和R22为三极管提供静态工作点，为保证振荡器起振的振幅条件，起始工作点应设置在线性放大区，从稳频出发，稳定状态应在截至区。旁路电容C1使三极管基极交流接地，且为共基状态。克拉泼电路满足电容三点式组成法则，因此为电容三点式振荡器的特例。C3、C4 、C29、L7 的值决定了振荡回路的工作频率。 电路图为：

参数计算： 已知条件：

Vcc=12V ，fc=10MHz ，选择的晶体管型号是2N2219，如果其放大倍数β，静态工作点ICQ 、VCEQ 、VCEQ 已知。依据电路计算：

反馈系数kf= gm=

频率稳定度表示一定时间范围内或一定的温度、湿度、电源电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡频率稳定度越高。

()osc=

f

L C C C ⨯++⨯⨯πV

ICQ m 260

010f f f f f -=∆9

8C C