通信基本电路课程设计--调幅发射机设计(一)
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目 录
目录………………………………………2
摘要………………………………………3
一、选题意义……………………………3
二、总体方案……………………………4
三、部分设计及原理分析………………4
四、主要参数……………………………11
五、实验结果……………………………12
六、调试…………………………………13
七、心得体会……………………………15
八、参考文献…………………………….16
九、附录………………………………….17
摘 要
小功率调幅发射机常用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在中短波广播通信的领域里更是得到了广泛应用。原因是调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。
本课设结合Protel软件来对小功率调幅发射机电路的设计与调试方法进行研究。Protel软件能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证、和设计数据管理。今天的Protel软件已不是单纯的设计工具，而是一个系统 ，它覆盖了以仿真为核心的全部物理设计。使用Protel等计算机软件对产品进行辅助设计在很早以前就已经成为了一种趋势，这类软件的问世也极大地提高了设计人员在机械、电子等行业的产品设计质量与效率。
本课题的设计目的是要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装对各级电路进行详细地探讨，并利用Protel软件仿真设计了一个小功率调幅发射机。
选题意义
通过本课题的设计与装配、调试，提高学生的实际动手能力，巩固已学的理论知识，能够是学生建立无线电发射机的整体概念，了解发射机的各个单元电路之间的关系及影响，从而能真确设计、计算发射机的各个单元电路：主振级、激励级、输出级、调制级、输出匹配网络及音频放大器。初步掌握小型调幅波发射机的调整及测试方法。使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查询资料，方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动手动脑、独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。 具体要求如下：
1、掌握调幅收接收机的基本工作原理。
2、掌握调幅接收机的调试过程及故障排除。
3、培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。
4、培养学生分析问题、发现问题和解决问题的能力。
二、总体方案
本机据课程设计要求而提出的试制性的小型调幅发射机，其工作频率为7MH，载波功率为0.5W。鉴于输出功率不大，所以他的结构比较简单主要有主振级，放大级和被调级组成。
由于晶体管的稳定性好，Q值很高，故频率稳定很高。因此，主振级采用晶体振荡器，满足所需的频率稳定度。
末级采用串联反馈的方式。靠近地的一端，杂散电容少，从而对回路的影响也小，使电路稳定工作，为了由较高的效率，本级利用基极电流的直流分量在基极偏执电阻上。使其工作在丙类状态，输出回路采用变压器耦合式谐振电路。利用电感抽头实现阻抗匹配，调整莫级功放管的工作状态，从而达到集电极调幅。
三、部分设计及原理分析
调幅发射机的工作原理
一条调幅发射机的组成框图如下图图1所示，其工作原理是：第一本机振荡产生一个固定频率的中频信号，它的输出送至调制器；话音放大电路放大来自话筒的信号，其输出也送至调制器；调制器输出是已调幅了的中频信号，该信号经中频放大后与第二本振信号混频；第二本振是一频率可变的信号源，一般选第二本振频率fo2是第一本振f1与发射载频foc之和，混频器输出经带通或低通滤波器滤波，是输出载频fc=fo2-fo1;功放级将载频信号的功率放大到所需发射功率。
图1 调幅发射机组成框图
拟定调幅发射机的工作原理框图
图2 拟定调幅发射机组成框图
本机振荡：产生平率为4MHz的载波信号
上获得满缓冲隔离级：将晶体振荡级与调制级隔离，减小调制级对晶体振荡级的影响；将功率激励级与调制级隔离，减小功率激励级对调制级的影响。
话音放大级：将话筒信号电压放大到调制级所需的调制电压。
调制级：将话音信号调制到载波上，产生已调波。
功率激励级：为末级功放提供激励功率。
末级功放：对前级送来的信号进行功率放大，在负载足要求的发射功率。
主要元件介绍
晶体管：是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
半导体三极管：是内部含有两个PN结，外部通常为三个引出电极的半导体器件。它对电信号有放大和开关等作用，应用十分广泛。半导体三极管主要分为两大类：双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。晶体管有三个极；双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (Base) 和集电极（Collector）；场效应晶体管的三个极，分别是源极 （Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。晶体管因为有三种极性，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称路最常用的用途应该是属于讯号放大这一方面，其次是阻抗匹配、讯号转换……等，晶体管在电路中是个很重要的组件，许多精密的组件主要都是由晶体管制成的。
石英晶体振荡器：石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。
石英谐振器按引出电极情况来分有双电极型、三电极型和双对电极型几种。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件，如彩电的色副载波振荡器、电子钟表的时基振荡器及游戏机中的时钟脉冲振荡器等，石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。
频率范围很宽，频率稳定度在10-4～10-12范围内，经校准一年内可保持10-9的准确度，高质量的石英晶体振荡器，在经常校准时，频率准确可达10-11. 石英晶体振荡器特点：在振荡频率上，闭合回路的相移为2nπ。开始加电时，电路中唯一的信号是噪声。满足振荡相位条件的频率噪声分量以增大的幅度在回路中传输，增大的速率由附加分量，即小信号，回路益增和晶体网络的带宽决定。幅度继续增大，直到放大器增益因有源器件（自限幅）的非线性而减小或者由于某一自动电平控制而被减小。在稳定状态下，闭合回路的增益为1。
增益分配
发射机级需要有一定的功率才能将信号发射出去，而每一级的功率又不能太大，否则会引起电路工作不稳定，容易自激。因此，应根据发射机各组成部分的作用，合理地分配各级增益指标。根据调制器的输入特性确定本振信号和调制信号的振幅；由调制信号的输出功率和发射机的输出功率确定功率激励和功放级的增益。
本机振荡电路和话音放大电路
本机放大电路的输出是发射机的载波信号源，要求它的振荡频率应十分稳定。一般的LC振荡电路，其日频率稳定度约为10-2~10-3，晶体振荡电路的Q值可达数万，其日频率稳定度可达10-5~10-6.因此，本机振荡电路采用晶体振荡器。话音放大信号用来对话音信号进行放大。
晶体振荡器和话音放大电路的电路图如图3所示。其中，晶体、C1、C2、C3与T1构成改进型电容三点式振荡电路（克拉伯电路），振荡频率由晶振的等效电容和电感决定，电路中T1构成静态工作点由R1、R2、R3决定。在设置静态工作点时，应首先设定晶体管的集电极电流ICQ，一般取0.5mA~4mA，ICQ太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管β=60，Icq=2mA，VEQ=（1∕2~1∕3）Vcc，则可算出R1，R2、R3。如图所示。
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