调幅发射机设计毕业设计论文.doc
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1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 高频电子线路 课题名称 调幅发射机设计 专 业 电子信息工程 班 级 电信 学 号 姓 名 指导教师 刘 望 军 2015年 月 日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 高频电子线路 题 目 调幅发射机设计 专业班级 电子信息工程 学生姓名 指导老师 刘 望 军 审 批 陈 爱 萍 任务书下达日期 20年月日设 计 完成日期 20年06月 20 日 设计内容与设计要求一设计内容1、 设计一个点频调幅发射机。 2、 已知条件:电源+Vcc=+10V、VEE=10V;主要器件有MC1496、3DG100、3DG130、NXO-10磁环;话音放大器输入电
2、压为5mV,调制频率300Hz3kHz,负载电阻RL=75。 3、主要技术指标要求:工作频率f=3.6MHz,发射功率P0100mW,调幅度ma=50%,整机效率大于40%。 4、实验仪器:函数信号发生器、高频信号源、高频实验箱等。注意:晶体管、集成音频功放等器件可自由选择,或根据实验箱器件来选用。二设计要求 1、设计思路清晰,画出整体设计框图;2、给出具体设计思路,画出单元电路;3、单元电路进行分析计算,确定器件参数;4、(*调试步骤)编写设计说明书;5、画出整机原理图、PCB图。 6、由于涉及单元电路多,每个同学可以各自重点负责其中一模块,然后合作完成整个发射机设计。主要设计条件1、提供函
3、数信号发生器、示波器;2、提供直流电源一台;3、必要的元器件和导线等;4、高频电路实验箱。说明书格式1) 课程设计封面;2) 设计任务书;3) 说明书目录;4) 设计总体思路,基本原理和框图;5) 单元电路设计分析;6) 实验调试;7) 总结与体会;8) 附录;9) 参考文献;10)整机原理图。进度安排 第1天:下达设计任务书,介绍课题内容与要求; 第2、3天:查找资料,确定总体设计方案,设计方案论证; 第48天:硬件电路设计,单元电路原理和计算分析; 第9天:书写论文,画整机原理图 第10天:整理资料,准备答辩。(共两周)参考文献 1、高吉祥主编,高频电子线路,(第2版),高等教育出版社。
4、2、谢自美主编,电子线路设计.实验.测试,华中理工大学出版社。 3、谢嘉奎主编,电子线路(非线性部分),高等教育出版社。 4、彭介华主编,电子技术课程设计指导,高等教育出版社。说明书目录一、总体设计思路6一、设计总纲61. 调幅发射机系统设计6(1)点频调幅发射机框图7(2)各部分的作用8二、模块电路设计81.本机振荡82.倍频电路103.缓冲电路104.调制电路115高频功率放大13(1)集电极电源提供的直流功率14(2)集电极输出基波功率15(3)集电极效率c15(4)偏置电路176.匹配网络19三、附录21四、电路安装与测试221.振荡器调试222.调制器的测试223.常见故障分析22五
5、、课程设计心得23六、参考文献24七、整机原理图及PCB251.PCB板252.3D-PCB25 3.原理图.26八、课程设计评分表 .27 一 设计总纲1. 调幅发射机系统设计通信系统中的发送设备是将信息发送者送来的非电量原始信息(信源)如语音、文字和图像等转变成电信号,再把信号处理成适合于信道传输的信号形式送至信道。信源信号在通信系统中称为基带信号。基带信号是频谱在零频附近的宽带信号,这种信号一般具有从零频开始的较宽的频谱,而且在频谱的低端分布较大的能量,所以称为基带信号,这种信号不宜直接在信道中传输。如果将消息信号对频率较高的载波进行调制,就能使信号的频谱搬移到适合信道的频率范围内进行传
6、输。例如声音基带信号的频率范围是20Hz20kHz,这样的基带信号是不能在无线信道上传输的。即使在某些可以传输直流的有限信道上,为了提高信道的通信容量,基带信号的传输方式也很少采用。一般是用基带信号去改变某个高频正弦电压(载波)的参数,使载波的振幅、频率或相位随基带信号而变化,这一过程称为调制。在通信系统中,调制有三个主要作用:1调制的过程就是一个频谱搬移的过程,将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上,然后传输至信道;2调制的另一个重要作用是实现信道复用,即把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输,以提高信道容量;3调制可以提高通信系统抗干扰的能力,例如将信号频率搬移,
7、从而离开某一特定干扰频率。对不同的信道,根据经济技术等因素,可以采用不同的调制方式。以模拟信号为调制信号,对连续的正(余)弦载波进行调制,亦即载波的参数随着调制信号的作用而变化,这种调制方式称为模拟调制。而所谓振幅调制就是由调制信号去控制载波的振幅,使之按调制信号的规律变化,严格地讲,是使高频振荡的振幅与调制信号呈线性关系,其他参数(频率和相位)不变。这是使高频振荡的振幅载有消息的调制方式。通信系统中的发送设备若采用调幅方式则称为调幅发射机,一般调幅发射机的组成框图如图所示,工作原理是:本机振荡产生一个固定频率的载波信号,载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路;话音放大电路将低频信号(例如语音信号
8、)放大至足够的电压送到振幅调制电路;振幅调制电路的输出信号经高频功率放大器,高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率,然后经天线输出。由调幅发射机的工作原理和给定的参数,得(1)点频调幅发射机框图图一.调幅发射机原理框图(2)各部分的作用本机振荡:产生频率为1.8MHZ的载波频率缓冲级:将振荡级与调制级隔离,减小调制级对振荡级的影响;将功率放大级与调制级隔离,减少功率放大级对调制级的影响。低频放大级:将低频信号放大到调制器所需的电压。调制级:将低频信号调制到载波上产生调幅信号。 二 模块电路设计1. 本机振荡本机振荡器就是高频振荡器根据载波频率的高低、频率稳定度来确定电路型式。高频电子线路所
9、讨论的工作频率是几百赫兹至几百兆赫兹,而本次课程设计所涉及的最高频率受到实验条件的限制,一般选用30兆赫兹以下。因此采用的振荡器的电路型式一般为电容三点式。在贫困稳定度要求不高的情况下,可以采用克拉波、西勒电路。频率稳定度要求高的情况下,可以采用晶体振荡器,也可以采用单片振荡器。本次课程设计采用了西勒振荡器。当要求电容三点式振荡电路的振荡频率更高时,则应使电容C4、C5的值较小。由于C4并接在三极管的c、e极之间,C5并接在三极管的b、e极之间,当管子的极间电容随温度等因素的变化而变化时,将对振荡频率产生显著影响,造成振荡频率的不稳定。为了减小极间电容的影响,提高电路频率的稳定性,对电容三点式
10、振荡电路进行适当改进就形成了改进型电容三点式振荡电路.该电路称为串联型电容三点式振荡电路,又称克拉泼振荡电路。由图2可知,这种电路是在电容三点式振荡电路的电感支路上串进了一个小电容C而构成的(C6对交流短路,属共基组态)。C4、C5、C及L1组成谐振回路,当C C4、CC5时,求得振荡频率为: (1)式1可见,振荡频率基本上与C4、C5无关,因此,可选C4、C5的值远大于极间电容,这就减小了极间电容变化对振荡频率的影响,提高了振荡频率的稳定性。-图2 本机振荡电路谐振回路的总电容等于 由此,可求得该振荡器的振荡频率为2倍频电路1.8MHz3.6MHz 倍频电路采用 模拟乘法器电路,只需将两个1
11、.8MHz信号输入端接入同一载波信号即可。由于调制电路也采用 模拟乘法器电路,所以 的具体应用将在调制级介绍。3.缓冲电路缓冲隔离级将振荡级与功放级隔离,以减小功放级对振荡级的影响,因为功放级输出信号较大,工作状态的变化会影响振荡器的频率稳定度或波形失真或输出电压减小。为减小级间相互影响,通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级经常采用射极跟随器电路,如图3所示。图3 调幅发射机缓冲滤波器调节射极电阻RE2,可以改变射极跟随器输入阻抗,如果忽略晶体管基极体电阻的影响,则射极输出器的输入电阻 : 输出电阻 : 式中,r0很小,所以可将射极输出器的输出电路等效为一个恒压源,电压放大倍数一般情况下,所以
12、图示射极输出器具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压放大倍数近似于1的特点。晶体管的静态工作点应位于交流负载的中点,一般取,4.调制电路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。通常采用低电平调制和高电平调制。采用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,必须使用高频功率放大器才能达到发射功率的要求。采用集电极调幅电路实现调制的方式是属于高电平调制。如果集电极调制电路的输出功率能够满足发射功率的要求,就可以在调制级将信号直接发射出去。根据题意及给定的主要器件,选定模拟乘法器MC1496构成的调幅电路如图所示。根据课题给定的工作电压及模拟乘法器的工
13、作特性设置静态工作点。乘法器的静态调制电流主要由内部恒流源I0的值来确定,I0是第脚上的电流I5的镜像电流,改变电阻R25可调节I0的大小。在设置乘法器各点的静态偏置电压时,应使乘法器内部的三极管均工作在放大状态,并尽量使静态工作点处于直流负载线的中点。对应于上图所示电路,应使内部电路中的三极管的VCE=4V6V,即V6-V8=V12-V10=4V6V,V8-V4=V10-V!=4V6V,V2-(-VEE)=V3-(-VEE)=4V6V。为了使输出上、下调制对称,在设计尾部电路时,还应使V12=V6、V8=V10,而且第脚及第脚所接的负载电阻应相等,即R28=R29。按上图所示电路装调后,测各
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