唐山学院高频基极振幅调制器的设计与实现

唐山学院高频基极振幅调制器的设计与实现

Prepared on 24 November 2020

唐山学院

高频电子线路课程设计题目基极振幅调制器的设计与实现

系 (部) 信息工程系

班级 10电信

姓名

学号

指导教师张银蒲、申

2013 年 1 月 7 日至 1 月 11 日共 1 周

高频电子线路课程设计任务书

课程设计成绩评定表

目录

前言

目前，随着电子信息技术的快速发展，为了将低频信号有效地辐射出去为了使发射与接收效率提高，在发射机与接收机方面部必须采用天线和谐振回路。但语言、音乐图像信号等的频率变化范围如果直接发射音频信号则发射机将工作于同一频率范围。这样接收机将同时收到许多不同电台的节目，从而无法加以选择。为了克服以上的困难必须利用高频振荡将低频信号"附加"在高频振荡上，这样就使天线的辐射效率提高尺寸缩小，同时每个电台都工作于不同的载波频率，接收机就可以调谐选择不同脉电台了。这样就解除了上述的种种困难。传输信息是人类生活的重要内容之一。利用无线电技术进行信息传输在这些手段中占有极重要的地位。无线电通信、广播、电视、导航、雷达、遥控遥测等，都是利用无线电技术传输各种不同信息的方式。在以上这些信息传递的过程中，都要用到调制。

所谓将信号“附加”在高频振荡上就是利用信号来控制高频振荡的某个参数，使这个参数随信号而变化，即调制。调制的方式可分为连续波调制与脉冲波调制两大类。连续波调制是用信号来控制载波的振荡频率或相位，因而可分

为调幅（AM)调频(FM)和调相(PM)三种方法。

调幅即振幅调制，就是由调制信号去控制载波的振幅，使之按照调制信号的规律变化，严格的来讲，是使得高频振荡的振幅与调制信号呈线性的关系，其他参数（频率和相位）不变。调制信号是由原始消息变成的低频或视频信号，这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。未受调制的高频振荡信号称为载波。受调制后的振荡波称为已调波，它具有调制信号的特征。从频谱关系看，调幅就是把调制信号的频谱搬移到高频载波附近。AM 信号的产生可以用高电平调制和低电平调制两种方式。目前，AM 信号大多都用于无线电广播，因此多采用高电平调制方式。高电平调幅将功放和调制合二为一，调制后的信号不需再放大就可以直接发送出去。这个过程通常是在丙类放大器中进行的。根据调制信号控制的电极不同，高电平调幅可分为：集电极调幅和基极调幅。

所谓集电极调幅就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。

所谓基极调幅，就是用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现调幅。其基本原理是，低频调制信号电压与直流偏压相串联。放大器的有效偏压等于这两个电压之和，它随着调制信号波形而变化。使三极管工作在欠压状态下，集电极电流的基波分量随着基极电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随着调制信号的波形而变化，于是得到调幅波输出。

因为基极调幅所需调制功率很小，对整机的小型化有利。因此，基极调幅电路在现实中的应用是非常重要的。

1基极振幅调制器的设计原理

基极调幅定义

基极调幅——用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现调幅。

基极振幅调制器原理分析

低频调制信号 U 与CC U 相串联，因此放大器的有效集电极电源电压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。

丙类功放工作在欠压状态时，集电极电流的基波分量随基极电压成正比变化。因此集电极输出的高频电压振幅将随调制信号的波形而变化,于是得到调幅波输出。

1.2.1基极振幅调制器原理电路

基极调幅的基本原理电路如图1-1所示,低频调制信号ΩU 与直流偏压BB U 。串联，因此,放大器的有效偏压等于上述两个电压之和，它随调制信号波形而变化。t U U c bm b ωcos =为高频载波电压，t U U m Ω=ΩΩcos 为调制信号电压,Ω+=U U U BB bb 作为等效基极偏置电压。

除电源和偏置电路外，它是由晶体管，谐振回路和输入回路三部分组成。对于丙类高频功率放大器，当集电极直流电压CC U ，激励高频信号电压

和集电极有效回路p R 不变，只改变基

极偏压时，集电极电流脉冲在过压区可以认为是不变的。但在欠压区集电极电流脉冲幅度将随基极偏压成正比变化。因此基极调幅必须工作在欠压区，集电极回路输出高频电压，振幅将随调制信号的波形而变化，于是得到调幅波输出。同时为了兼顾效率和功率应使放大管工作在丙类，且最佳半导通角为70度左右。

晶体管的作用是将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。

若设

t u t u c bm b ωcos )(=，t U t u m Ω=ΩΩcos )(，BB B U u t E -=Ω)(；

)(t E t 为基极有效电源电压；

集电极输出电压为：

图1-1基极振幅调制器原理

t t m U t u c c o ωcos )cos 1()(Ω+=；

显然，为了实现不失真的调制，电路应工作在欠压状态。需要说明的是：高电平调幅电路可以产生且只能产生普通调幅波。

1.2.2基极调幅电路的特点

（1）LC 谐振回路作为晶体管的负载起到选频滤波以及阻抗匹配的作用。

（2）电路工作在丙类工作状态以保证电路效率较高；基极负偏压（或零偏压）；

（3）必须工作在欠压状态下；

（4）载波和边频的功率都由直流电源cc U 提供；

（5）调制过程中效率是变化的；

（6）基极电路电流小，消耗功率小，故所需调制信号功率很小；

（7）功放和调制同时进行。

1.2.3基极调幅电路的特性

基极调幅分为欠压、临界、过压三种状态，随着BB U 从负值向正值增大的过程中三极管的工作状态从欠压经临界到过压，具体如图1-2所示：

图1-2 谐振功率放大器波形图

工作在丙类的基极调幅特性曲线如图1-3所示

图1-3 基极调幅的静态调制特性

放大器工作在丙类状态；集电极电流为周期性的余弦脉冲。利用选频回路的选频作用，输出信号电压将仍与输入信号电压)(t u b 成正比。从图中可以看出为了使1c I 受BB U 的控制明显，放大器应工作在欠压状态。

2基极振幅调制器电路设计

总体设计方案、框图及分析

根据要求，该电路首先加入高频输入信号和低频调制信号，在这里直接用信号源提供，中间是放大电路，根据要求采用三极管放大器，让三极管工作在丙类状态，以使电路的效率提高。最后是输出电路，根据要求采用单调谐回路做为负载，同样使电路的效率高。

电路由输入信号、三极管放大器、单调谐负载回路组成。

总体设计方案框图如图2-1：