调幅发射机

课题名称：AM调幅发射接收系统

第一部分AM调幅发射机的设计

摘要

AM调幅发射系统的设计采用简单的组合模块化方法来实现。一般调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大器，振幅调制器，高频功率放大器等电路组成。其中高频振荡器产生高频率的等幅正弦波，经过缓冲级的保护与电压放大器耦合连接，其将振荡电压放大以后送到集电极振幅调制器，然后经振幅调制器将所需传送的信息加载到高频振荡中，以调幅波的调制形式传送出去。而高频功率放大器的任务是要给出发射机所需要的输出功率。这就组成了一个简单的AM调幅发射系统。

一设计目的：

设计并掌握最基本的小功率调幅发射系统。

二设计指标：

调幅发射机的主要技术指标：载波频率f o，载波频率的稳定度，输出负载电阻R L，发射功率P L，发射机效率，调幅系数m a，调制频率F o。

工作频率范围：调幅一般适应于中波，短波广播通信，工作频率范围约为

535KHZ—1605KHZ。

调幅度m a：是调幅信号对高频载波信号振幅的控制程度，一般m a=30%--80%。

总效率：发射系统发射的总功率与其消耗的总功率之比称为发射系统的总效率。

三系统框图：

AM调幅发射机系统框图

四各单元电路设计与说明：

1.高频振荡器设计：

因课程设计涉及频率要求较低。一般在30MHZ以下，且要求波段范围内频率连续可调，故可采用电容三点式振荡器。因为电容三点式中，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；而电感三点式中，反馈是由电感产生的，高次谐波在电感上产生的反馈压降较大。故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。

高频振荡器如下图所示:

高频振荡器产生的高频信号如下图：

电路组成：

本设计采用克拉波振荡器，产生约为1.7MHz的高频信号，由R2来改变集电极电流，控制高频信号的振幅。LC回路构成选频网络。图中：R1、R2、R3、R4构成直流偏置电路；C2、C3、C4和L1为电路的振荡元件。

偏置电路采用固定偏压与自偏压相结合的混合反馈偏置电路，小功率振荡器的静态工作点应远离饱和区而靠近截止区。

电路分析：

振荡器振荡频率由谐振回路的电感和电容决定：

振荡器中直流电源VCC可补充由振荡回路所产生的能量损失。维持等幅振荡。电路中

C2选取对电路性能影响很大，C2越大越容易起振，但振荡频率的调节范围越小反之C2越小，振荡频率的覆盖范围越大，但也越难以起振。所以，一般在保证起振条件的前提下，尽量减小C2的值。

因此可调节图中电感和电容的参数来确定振荡频率的大小。

U cQ=（1～0.6）Vcc（集电极对地电压）U EQ=0.2V CC（发射机对地电压）

R4=U EQ/IC R1>(5～6)R4 R2>(V CC-U BQ)R1/U BQ

电路所取各元件值大小如上图，使集电极电流工作在0.5至2mA之间。

电路参数计算：

C1=400pF C2=50PF C3=560pF C4=800pF L1=1mH,

C总=（C2*C3*C4’）/（C2*C3+C3*C4’+C2*C4’）=1.9e-12F

L总=L1=10e-4H C总+*L总=1.9e-15 f0=1/(6.28*1.9e-8)=800KHz

2 缓冲级：

作用是将主振级与激励级进行隔离，以减轻后面各级工作状态变化对振荡频率稳定度的影响以及减小振荡波形的失真。其实质是在电路中起其阻抗变换作用。

缓冲级电路图如下图所示：

输出波形：

电路分析：

观察输出波形与输入，知输出器的电压增益是小于1的，但一般情况下都有h<<(1+hfe)Re,

所以其电压增益又是接近1的。

此外，Af为正值，说明输出电压与输入电压相位相同。这意味着射级输出电压与输入电压幅度接近，相位相同，即输出紧跟输入而变化。

分析知，尽管射级输出器的电压的电压增益略小于1，但射级电流Ie比基级电流Ib大（1+hfe）倍，所以仍有一定的电流放大能力和功率放大作用。

3 高频电压放大器：

任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制器，可选用高频调谐放大器。因本设计采用集电极调幅，可使用一至二级高频电压放大器来满足集电极调幅的大信号输入。采用的高频放大器是双调谐回路谐振放大器。

电路说明：

电路为晶体管高频小信号调谐放大器。在高频情况下，晶体管本身的极间电容，连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻R5，R6 及R10 决定。晶体管在高频情况下，分布参数除了与静态工作电流I E，电流放大系数β有关外，还与工作频率ω有关。

单调谐回路谐振放大器如图所示：

等效电路如图所示：

P1为晶体管的集电极接入系数，P2为负载的接入系数。L g为调谐放大器输出负载的电

导，L L R g /1=。（通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶体管调谐放大器，则L g 将是下一级晶体管的输入导纳。）

并联谐振回路的总电导∑g 和总电容∑C 的表达式为

g ie22

C ie22

o g 为LC 谐振回路本身的损耗电导，C oe 为晶体管的输出电容；C ie2L 为下级放大器的输入电容。谐振时L 和C 的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/g 0，并联谐振电抗为无限大。

主要性能指标及计算：

谐振频率 ：

式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量，∑C 为调谐回路的总电容。

谐振电压增益0u A ：定义为放大器谐振时输出与输入电压之比0u A

g L 为g ie

通频带bW f ：L bW Q f f f /20707.0=∆=式中，L Q 为谐振回路的有载品质因数。 放大器的谐振电压放大倍数0u A 与通频带bW f 的关系：

∑=

⋅C y f A fe bW uo π2|

|

要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用fe y 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量∑C 。

∑

=

LC f π21

00f o L oe fe fe i o u g g P g P y P P g y P P U U A ++-=-==∑⋅22

12

2121.0||||||||L

H bw f f f -=