高频电子线路课程设计论文基极调幅电路设计.docx

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高频电子线路课程设计论文基极调幅电路设计

高频电子线路课程设计（论文）

基极调幅电路设计

摘要

调幅是使高频载波信号的振幅信号随调制信号的瞬时变化而变化。

也就是说通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含高频信号，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。

这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号解读出来就可以得到调制信号了。

调幅波的形成早期移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅而失真，目前已经很少采用。

调频制在抗干扰和衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。

调频制在抗干扰和抗摔落性能方面优于调幅制，对移动信道有较好的适应性。

高频信号的幅度随着调制信号作相应的变化，这就是调幅波。

由于高频信号的幅度很容易被周围的环境所影响。

所以现在这种技术已经比较少被采用。

但在简单设备的通信中还有采用。

比如收音机中的AM波段就是调幅波。

所谓基极调幅，就是用调制信号电压来改变高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。

关键词：

基极调幅；载波信号；调制信号；欠压状态

第1章绪论

基极调幅电路的应用意义

为了将低频信号有效地辐射出去，为了使发射与接收效率碌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，财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无法加以选择。

克服以上的困难，必须利用高频振荡，将低频信号“附加”在高频振荡人这样，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颠串，接收机可以调谐选择不同脉电台，这就解除了上述的种种困难。

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其一参数，使这个参数随信号而变化。

达就是调制，绪论中已指出，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比因而分为调幅．调频和调相三种方法。

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。

它的基本电路如图1.1所示：

图1.1基极调幅的基本电路

由图可知，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，它随调制信号波形而变化。

在欠压状态下，集电极电流的基波分量随基极电压成正比变化。

因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随调制信号的波形变化，于是得到调幅波输出。

由此可知，为了获得有效的调幅，基极调幅电路必须总是工作于欠压状态。

本文研究内容

本设计要求：

1．用EWB仿真，能够观察输入输出波形。

2．针对所设计的电路进行分析，并计算输出功率。

3．三极管工作在丙类状态

4．采用单调谐做为负载

5．采用三极管作为放大器

参数：

输入信号频率15000，电压500左右

输入直流电源电压12

采用单调谐作为负载

采用三极管作为放大器

本设计采用三极管做为放大器，利用基极反相偏置电压使三极管工作在丙类状态下。

将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。

再将调制后的信号经过耦合回路输出。

这样就实现了基极调幅的作用。

第2章基极调幅电路硬件设计

总体设计方案

图2.1整体设计方案框图

在基极，调制信号加到载波信号上，将载波信号进行调制，然后经过放大器放大，再输出到调谐负载上进行调谐，最后经过发射天线发射出去。

这样就得到了调幅波输出。

整体电路图及分析

在输入端，载波信号为0.5正弦信号，频率为1，调制信号为0.5正弦信号，频率为15，电容与电阻并联分别用来选择直流和交流的导通。

电容用来隔离直流成分。

对于交流成分使其不至于衰减。

右端耦合电路用来选择调制后的信号，从而发射出去，图中用示波器来测试输入的调制信号与输出的调幅波信号。

由于需要时晶体管工作在丙类状态下，所以在基极偏置电压加上0.6的直流电压使晶体管工作在临街导通状态。

整体电路图如图2.2所示：

图2.2整体电路图

晶体管工作特性曲线分析

放大器可以按照电流通角的不同，分为甲、乙、丙三类工作状态。

甲类放大器电流的流通角为360，适用于小信号低功率放大。

乙类放大器电流的流通角等于180；丙类放大器电流的流通角则小于180乙类和丙类都适用于大功率工作。

丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。

高频功率放大器大多工作于丙类。

但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。

由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。

如图2.3所示，Q、Q、Q分别为甲类、乙类、丙类工作时的静态工作点。

这正是基极调幅电路与谐振功率放大器的区别点。

这样，当加上等幅的高频载波后，由于基极偏压的变化，在集电极回路中将出现幅度随um而变化的一系列高频电流脉冲，如图所示。

这种高频电流包含着许多新的频率成份，又由于集电极电路中的LC回路谐振在ω上，所以只有ω，和ω±Ω三个频率成份在回路上有较大的压降，而其他成份都将滤去，因此，在回路两端便得到调幅电压，如图2.4所示。

图2.3静态工作点电流特性曲线

图2.4基极调幅电流电压波形

设在调制电压变化范围内，、、

的关系式线形的，则有如下公式：

其中

如图2.4所示，得到调幅后的调制信号，将调幅信号加到载波上形成了包络。

这里包含了许多频率成分又由于集电极电路中的LC回路的谐振在上，所以只有和三个频率成分在回路上有较大的压降，而其它成分都将滤去，因此，在回路两端便得到调幅电压。

第3章电路仿真与参数计算

电路图仿真结果与分析

电路仿真分为两个部分，第一部分是载波信号和调制信号的波形，具体波形如图3.1所示：

图3.1载波信号与调制信号的波形图

如图所示，图中上部黑色正弦波为频率为1的正弦波。

该波是高频载波，为了将调制信号从低频搬移到高频，从而发射出去。

因此需要高频信号作为载波信号。

下部分红色波形为频率15的调制信号，该信号为需要发射出去的有用信息，如音频信号等。

由于频率比较低，容易发生衰减无法进行远距离传输，并且对天线的要求非常高，不适合远距离传输。

因此需要将该信号附加到高频信号上发送出去，然后解调出来得到有用信号。

第二部分为调幅波信号和调制信号，如图3.2所示：

图3.2调幅波信号与调制信号的波形图

上图黑色波形为调幅波信号，下图红色波形为调制信号波形。

调幅波的波形附加到了载波上形成了包络，这样就可以通过调谐回路选频后从天线上发射出去，然后在接收端解调出来。

这样就实现了信号的远距离传输。

有关参数计算与分析

根据要求设计给的参数有：

，

如上仿真波形可知，

由公式

得

由电路可知，负载等效电阻为0.025

由公式载波功率：

得出载波输出功率为5。

于是得到调幅波输出总功率为：

得调幅波输出功率为5.144

第4章课程设计总结

本次课程设计所设计的基极调幅电路原理比较简单，实用性也较强，对于要求不太高的地方使用较为广泛，比如广播电台。

本设计主要就是将低频信号附加在高频信号上发射出去，从而达到信息传输的目的。

我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

在高频课程设计的过程中，我遇到了诸多的问题，例如：

查阅资料的方法错误、设计思路的不正确、电路图连接错误、调试软件不熟练等等。

通过仔细分析、独立思考、同学讨论以及老师的点拨，很多问题都迎刃而解。

通过这些问题的出现，问题的解决，更加锻炼了我的细心、耐心和毅力，为以后的生活奠定了基础。

参考文献

[1]张肃文主著《高频电子线路》高等教育出版社2012.12

[2]康华光主编《电子技术基础》高等教育出版社2011.11

[3]市川裕一编著《高频电路设计与制作》科学出版社2012.1

[4]黑田彻编著《晶体管电路设计与制作》科学出版社2011.3

[5]铃木雅臣编著《高低频电路设计与制作》科学出版社2012.3

[6]稻叶保编著《模拟技术应用技巧101例》科学出版社2013.1

[7]阎石主编《数字电子技术基础》高等教育出版社2012.3

[8]高吉祥编著《电子技术基础实验与课程设计》电子工业出版社2002.6

[9]张玉璞编著《电子技术课程设计》北京理工大学出版社2010.2

[10]鲁宝春主编《数字电子技术基础学习指导》北京东北大学出版社2012.2

附录：

元件明细表

器件名称

个数

型号

交流信号源

2

0.5

晶体管

1

2N2218

电阻

1

24

电阻

1

10

电阻

1

2

电容

1

0.01

电容

1

10

电容

1

5

电容

1

100

直流电压

1

0.6

直流电压

1

12

电感

1

250

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