小功率调幅发射课程设计.docx
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小功率调幅发射课程设计
电子线路课程设计
总结报告
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小功率调幅发射机
理论部份
内容摘要
调幅发射机的要紧任务是完成有效的低频信号对高频载波的调制,将其变成在某一中心频率上具有必然带宽、适合通过天线发射的电磁波。
通常,发射机包括三个部份:
高频部份,低频部份和电源部份。
高频部份一样包括主振荡器、倍频器、缓冲隔离级、高频电压放大级、高频频功率放大级。
主振荡器的作用是产生频率稳固的载波。
缓冲级主若是减弱后级对主振器的阻碍。
低频部份包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级。
调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡信号上去的进程。
一.设计内容及要求
小功率调幅发射机技术指标:
二.比较和选择系统方案,画出系统框图
调幅发射机由主振器,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。
主振器确实是高频振荡器,依照载波频率的高低、频率稳固度来确信电路型式。
高频电子线路所讨论的工作频率是几百千赫到几百兆赫,而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的限制,一样选在30兆赫以下。
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。
这是因为电容三点式振荡器中,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;而在电感三点式振荡器中,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。
另外,电容三点式振荡器最高工作频率一样比电感三点式振荡器的高。
在频率稳固度要求不高的情形下,能够采纳一般三点式电路、克拉泼电路、西勒电路。
频率稳固度要求高的情形下,能够采纳晶体振荡器,也能够采纳单片集成振荡电路。
这次设计选择改良型的电容三点式电路——克拉泼电路。
高频电压放大器的任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制器,能够选用高频调谐放大器。
需要利用几级放大器要看振幅调制器选择什么样的电路型式。
若是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知足要求时,能够不加高频电压放大器。
若是采纳集电极调幅电路,就要利用一至二级高频电压放大器,以知足集电极调幅的大信号输入。
这次由于利用集成模拟乘法器,输入为小信号,前级输出已经知足乘法器输入需要,故无需再加高频电压放大器。
振幅调制器的任务是将所需传送的信息“加载”到高频振荡中,以调幅波的调制形式传送出去。
通常采纳低电平调制和高电平调制两种方式。
采纳模拟乘法器实现调制的方式是属于低电平调制,输出功率小,必需利用高频功率放大器才能达到发射功率的要求。
采纳集电极调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。
若是集电极调幅电路的输出功率能够知足发射功率的要求,就能够够在调制级将信号直接发射出去。
高频功率放大器是调幅发射机的末级,它的任务是要给动身射机所需要的输出功率。
本设计研究的是小功率调幅发射系统,通常采纳丙类功率放大器,若是一级不能知足指标要求,能够选用两级。
一样末级功率放大器工作在临界状态,中间级能够工作在弱过压状态。
关于天线的要求,当天线的长度与调幅波的波长能够比拟时,即能够发射出去,故天线长度要与调幅波适应。
三.单元电路设计、参数计算和器件选择
主振器
振荡器起振条件为AF>1(矢量式),振荡器平稳条件为:
AF=1(矢量式),它说明在平稳状态时其闭环增益等于1。
在起振时A>1/F,当振幅增大到必然的程度后,由于晶体管工作状态有放大区进入饱和区,放大倍数A迅速下降,直至AF=1(矢量式),现在开始谐振。
假设由于某种因素使AF<1,现在振幅就会自动衰减,使A与1/F慢慢相等。
振荡器的平稳条件包括两个方面的内容:
振幅稳固和相位稳固。
假设横坐标是振荡电压,而纵坐标别离是放大倍数K和反馈系数F,假设因为某种情形使电压增加,这时K.F<1,振荡就会自动衰减。
反之,假设电压减少,显现KF>1的情形,振荡就会自动增强,而又回到平稳点。
由此可知结论为:
在平稳点,假设K曲线斜率小于0,那么知足振荡器的振幅稳固条件。
过K曲线的斜率为正,那么不知足稳固条件。
关于相位稳固条件来讲,它和频率稳固实质上是一回事,因为振荡的角频率确实是相位的转变率,因此当振荡器的相位发生转变时,频率也发生了转变。
在实验中为了减小晶体管极间电容的阻碍可采纳改良型电容三点式振荡电路,即在谐振回路电感支路中增加一个电容C7其直比较小,要求C7< 1/C∑=1/C5+1/C6+1/C7≈1/C7,即C∑≈C7 因此振荡频率f0近似为: f0=1/2π(LC∑)1/2≈1/2π(LC7)1/2 经计算得 通过如此的改变以后,C5,C6对振荡频率的阻碍显著减小,与C5,C6并联相接的晶体管极间电容阻碍也减小了。 但由于谐振回路接入C7,晶体管等小负载会减小、放大器放大倍数减小、振荡器输出幅度减小,假设C7过小,振荡器会因不知足起振条件而停止振荡。 因此,在添加C7的时候必然要选择适合的值,不能为了减小晶体管极间电容的阻碍而使振荡器再也不振动。 音频放大级 该部份为音频放大部份,音频通过话筒输入,为了验证仿真结果,集成运放正向输入端接入1KHz的正弦波,RP4可调剂放大倍数,使音频信号放大2~3倍。 振幅调制部份和末级功放部份 依照方案设计,选定模拟乘法器MC1496组成的调幅电路。 X通道两输入端3和4脚直流电位均为12V,可作为载波输入通道;Y通道两输入端1和2脚之间有外接调零电路;输出端7和8脚外可接调谐于载频的带通滤波器;5和10脚之间外接Y通道负反馈电阻R25。 假设实现一般调幅,可通过调剂1kΩ电位器R8使1脚电位比2脚高Vy,调制信号VΩ与直流电压Vy叠加后输入Y通道,调剂电位器可改变Vy的大小,即改变调制指数Ma。 调剂振荡器和音频放大部份的输出电压,取Vc=120mv,VΩ=200mv,调制信号通过相乘器取得单音调幅信号,再通过末级功率放大器取得最终调幅信号。 由仿真图形取得调幅度Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=420mv/480mv*100%% 四.完整的电路图 如以下图 五.系统需要的元器件清单 六.参考文献 1.谢嘉奎等编.电子线路——非线性部份(第五版).北京: 高等教育出版社,2020 2.谢嘉奎等编.电子线路——线性部份(第四版).北京: 高等教育出版社,2000 实验部份 一.实验目的 1、要求学生把握最大体的小功率调幅发射机的安装和调试; 2、学会通过度析调试进程中显现的现象提出问题和解决问题; 二.实验要紧仪器与仪表 双踪示波器一台直流稳压电源一台多功能数字万用表一只电烙铁一只印刷版一个 三.实验原理 发射机的要紧任务是完成有效的低频信号对高频载波的调制,将其变成在某一中心频率上具有必然带宽、适合通过天线发射的电磁波。 实验原理图见附录。 如下图: 发射机包括六个部份: 晶体振荡器、缓冲级、音频放大器、1496调制级、鼓励级、功率放大级。 晶体振荡器部份包括利用晶体振荡器产生6MHZ信号,再通过偏置电路改变载波幅度进而输入到相乘器的一端; 缓冲级部份利用偏置电路来减小负载电路对前边输入电路的阻碍,使输入的已调波信号维持稳固,从而起到缓冲作用; 音频放大器部份: 利用R13、C9和R12、C8组成正反馈,从而产生音频信号,再通过放大器实现音频信号的放大; 1496调制级部份: 1496模拟乘法器是完成两个模拟量(电压或电流)相乘的电子器件。 高频电子线路中的振幅解调,同步检波,混频,倍频,鉴频,鉴相等调制和解调的进程,都可视为两个信号相乘或包括相乘的进程; 鼓励级部份: 通过工作在甲类状态的三极管来改变已调波的幅度进而知足功率放大级的要求,使功率放大级中的三极管工作在丙类状态,进而实现功率放大; 功率放大级部份: 利用丙类工作状态实现功率放大。 四.实验内容与步骤 1、经常使用电子元器件的识别及熟悉电路原理; 2、熟悉印刷版与电路、元件的对应关系; 3、依照原理图进行电路焊接; 4、电路的调试; 晶体振荡器的调试: 调晶体振荡器时,应先断开晶振,使振荡器不振荡,再用万用表测三极管的各级电压,ICQ=VEQ/(R2+R3)=2mA,假设不知足那么可调整R1的值,将三极管的静态工作点调试正确后,再接上晶振,在T2的基极测量振荡频率和输出电压的幅度。 音频放大电路的调试: 通过调剂R11的大小可取得频率在1K左右的(调制)信号,在JP6点测试电压的频率与幅度。 然后经下一级运放放大,取得所需放大的调制信号,通过调RP4来改变增益;也可直接通过小信号发生器输入调制信号。 振幅调制级电路的调试: 将调制信号与载频别离通过电容C21、C22衰减后经1引脚和10引脚通过MC1496取得调幅信号,通过改变电位器RP3的阻值可取得不同调幅度的调幅波。 别离测试1引脚、10引脚和12引脚的波形,并记录其幅度。 五.实验结果与分析 主振器 测试T1管、T2管的静态工作状况: 幅度 三级管 /V /V /V /MHz 1200mV T1 T2 此级用6M晶振加上外围电路组成晶体振荡器,前一级三极管设置静态工作点,调剂RP0能够改变T1管的静态工作点;后一级三极管组成射级跟从器,降低后一级电路对振荡级的阻碍,保证载波信号的稳固输出,调剂RP2能够改变输出载波信号的幅度。 载波的最小幅度为90mv,最大幅度为180mv。 音频放大级 此级用一个RC振荡电路产生1KHz的正弦波代替音频信号,通过LM358集成运算放大器进行放大后作为调制信号输入模拟相乘器MC1496,调剂RP4能够改变输出信号的幅度。 1KHz的调制信号容易受到6MHz的载波信号的阻碍,不容易测得数据,调剂R11以稳固电路。 本电路由于干扰太大,我组选择了直接接入1KHz的正弦信号作为调制信号,调制信号的幅度在100mv~500mv之间。 振幅调制级 将载波信号与调制信号输入MC1496模拟相乘器,调剂RP3改变调制信号的调幅度,使Ma=80%,现在Vc=120mv,VΩ=300mv。 附录
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