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《通信基本电路》课程设计报告-小功率调幅发射机的设计.doc

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《通信基本电路》课程设计报告小功率调幅发射机的设计专业:电子信息工程姓名:学号:班级:指导教师: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Multisim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。Multisim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Multisim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。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Multisim软件仿真设计了一个小功率调幅发射机。关键字:小功率调幅发射机、MULTISIM仿真、振荡电路、调制电路、功率放大器。目录目录31选题意义42系统总体设计及实现的功能42.1调幅发射机的性能指标42.2系统流程图42.3各部分实现的具体功能52.3.1发射机各部分设计的原则及思路52.

3.2图中各组成部分的的作用53各部分电路设计及原理分析53.1主振级63.1.1主振级电路设计思路63.1.2主振级电路图设计63.2缓冲级73.2.1缓冲级设计思路73.2.2缓冲级电路图73.3放大级83.3.1放大级电路设计思路83.3.2放大级电路图设计93.4振幅调制级103.4.1振幅调制级设计思路103.4.2振幅调制级电路图123.5音频放大级134电路参数选择及仿真结果134.1振荡级的计算与仿真结果144.2缓冲级的计算与仿真结果154.3放大级晶体管的选择164。

4振幅调制级参数的计算与仿真174.5音频放大级电路参数计算及仿真结果185结论196心得体会207参考文献21211选题意义这学期开了一门课《通信基本电路》,通过这门课我对无线电通信的理论知识有了一定的理解和认识。为了进一步增强对电子技术的理解,通过课程设计,我学会查寻资料、比较方案;学会了一点通信电路的计算,也能进一步提高分析解决实际问题的能力。低频信号有效的发射出去需要经过高频信号调制,利用高频信号作为载波,对信号进行传递,可以用不同的调制方式。在无线电广播中可分为调幅制、调频制两种调制方式。目前调频式或调幅式收音机,一般都采用超外差式。

它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。这次课程设计我选用了超外差式收音机的设计。通过本课题的设计、调试和仿真,加深对《通信基本电路》理论知识的进一步理解,进一步巩固理论知识,能够建立起无线发射机的整机概念,学会分析电路、设计电路的步骤和方法,了解发射机各单元之间的关系以及相互影响,从而能正确设计、计算调幅发射机的各单元电路:主振级、被调级、推动级、功率放大级、输出匹配网络等。进一步掌握所学单元电路以及在此基础上,培养自己分析、应用其他电路单元的能力。同时经过课程设计,要学会查资料、充分利用互联网等一切可利用的学习资源,增强同学们分析问题解决问题的能力,为将来的毕业设计做铺垫,

也为将来走向就业岗位打下一定的基础。2系统总体设计及实现的功能2.1调幅发射机的性能指标由于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。在设计调幅发射机时,主要遵循如下性能指标:l工作频率范围:调幅制一般适用于中、短波广播通信,发射机的工作频率应根据调制方式,在国家或有关部门所规定的范围内选取。对调幅发射机一般在中频(0.33MHZ)和高频(330MHZ)范围内。l发射功率:一般是指发射机送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时,天线才能有效地把载波发射出去。l波长与频率的关系为:λ=c/f。

式中,c为电磁波传播速度,c=m/s。l调幅系数:调幅系数ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数,ma的取值范围为0~1,通常以百分数的形式表示,即0%~100%。l非线性失真(包络失真):调制器的调制特性不能跟调制电压线性变化而引起已调波的包络失真为调幅发射机的非线性失真,一般要求小于10%。l线性失真:保持调制电压振幅不变,改变调制频率引起的调幅度特性变化称为线性失真。l噪声电平:噪声电平是指没有调制信号时,由噪声产生的调制度与信号最大时间的调幅度比,广播发射机的噪声电平要求小于0.1%,一般通信机的噪声电平要求小于1%。2.2系统流程图发射机的主要作用是完成有用的低频信号对高频信号的调制。

将其变为在某一个中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射出去的电磁波。调幅发射机通常由主振级、缓冲级、倍频级、中间放大级、振幅调制、音频放大和输出网络组成。根据设计要求,载波频率f=6MHz,主振级采用西勒振荡电路,输出的载波的频率可以直接满足要求,不需要倍频器。系统原理如下图所示:图表21小功率调幅发射机方框图2.3各部分实现的具体功能2.3.1发射机各部分设计的原则及思路发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。通常,发射机包括三个部分:高频部分,低频部分,和电源部分。高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。

主振器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性,主振级往往采用石英晶体振荡器,并在它后面加上缓冲级,以削弱后级对主振器的影响。如果载波的频率较高,则由于晶体频率一般不能太高,因而在缓冲级之后还应加一级或若干级倍频器,以使频率提高所需的数值。倍频级之后还需加若干级放大级,以逐步提高输出功率,最后经功放推动级将功率提高到能推动末级功放的电平,末级功放则将输出功率提高到所需的发射电平,经过发射天线辐射出去。低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大,在末级功放处获得所需的功率电平,以便对高频末级功率放大器进行调制。因此,末级低频功率放大级也叫调制器。

调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。2.3.2图中各组成部分的的作用振荡级:产生平率为6MHz左右的载波信号。缓冲级: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。音频放大级:将话筒信号电压放大到调制级所需的调制电压。功放以及调幅级:增大载波输出功率,将话音信号调制到载波上,产生已调波。输出网络级:对前级送来的信号进行功率放大,通过天线将已调高频载波电流以电磁波的形式发射到空间。3各部分电路设计及原理分析3.1主振级3.1.1主振级电路设计思路主振级主振级是调幅发射机的核心部件。

主要用来产生一个频率稳定、幅度较大、波形失真小的高频正弦波信号作为载波信号。振荡器通常工作于丙类,因此它的工作状态是非线性的。该电路通常采用晶体管LC正弦波振荡器。LC振荡器的基本工作原理:w一套振荡回路,包含两个(或两个以上)储能元件。在这两个元件中,当一个释放能量时,另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行,其频率决定于元件的数值。w一个能量来源,补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中,这个能源就是直流电源。w一个控制设备,可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失,以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。常用的正弦波振荡器包括电容三点式振荡器即考毕兹振荡器、克拉泼振荡器、西勒振荡器。

本级用来产生4MHz左右的高频振荡载波信号,由于整个发射机的频率稳定度由主振级决定,因此要求主振级有较高的频率稳定度,同时也要有一定的振荡功率(或电压),其输出波形失真较小。为此,这里我采用西勒振荡电路,可以满足要求。l西勒电路原理图如下:图表311西勒电路原理图为了解决频率稳定度和振荡幅度的矛盾,常采用部分接入方式。由前述可知,为了保证振荡器有一定的稳定振幅及容易起振,当静态工作点确定后,晶体管内部参数的值就一定,对于小功率晶体管可以近似认为,反馈系数大小应在0.15~0.5范围内选择。3.1.2主振级电路图设计如图312西勒振荡器电路图所示。、、提供偏置电压使三极管工作在放大区。

起到滤波作用。输出电路的总电容:振荡频率为:在此西勒振荡器电路中,由于和L并联,所以变化不会影响回路的接入系数,如果使固定,可以通过改变来改变振荡频率,因此,西勒振荡器可用作波段振荡器,适用于较宽波段工作。l电路图如下:图表312主振级西勒振荡器电路3.2缓冲级3.2.1缓冲级设计思路为了减少后级对主振级振荡电路振荡频率的影响,采用缓冲级。主振级与缓冲级联调时会出现缓冲级输出电压明显减小或波形失真的情况,可通过增大缓冲级的射极电阻R4来提高缓冲输入级输入阻抗,也可通过减小C2,即减小晶振级与缓冲级的耦合来实现。3.2.2缓冲级电路图图表321放大级电路图3。

3放大级3.3.1放大级电路设计思路这里选用高频小信号放大器最典型的单元电路如下图331所示,这里由、构成LC单调谐回路,由LC单调谐回路作为负载构成晶体管调谐放大器。晶体管基极为正偏,工作在甲类状态,负载回路调谐在输入信号频率上,能够对输入的高频小信号进行反相放大。由LC调谐回路的作用主要有两个:一是选频滤波,选择放大=工作信号频率,抑制其他频率的信号;二是提供晶体管集电极所需的负载电阻,同时进行匹配交换。设计的推动级采用高频小信号谐振放大器电路。由于推动级还起到隔离缓冲的作用,故它的电路一般用谐振放大器加一级射随器组成。高频小信号谐振放大器的主要性能指标有:w中心频率指放大器的工作频率。

它是设计放大电路时,选择有源器件、计算谐振回路元器件参数的依据。w增益指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益和功率增益。电压增益功率增益式中,、分别为放大器中心频率上的输出、输入电压;、分别为放大器中心频率上的输出、输入功率。w通频带指放大电路增益由最大值下降3dB时所对应的频带宽度,用表示。它相当于输入不变时,输出电压由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半时对应的频带宽度。w选择性指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。通常有两种表征方法:(1)用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏,矩形系数:表示与理想滤波特性的接近程度。矩形系数定义为或理想矩形系数应为1。

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