高频电子线路课程设计集电极调幅电路

一?背景介绍........................................................................ 1..二?选题概述......................................................................... 2. 1集电极振幅调幅器的工作原理. (2)

2集电极电路脉冲的变化情况 (2)

3集电极调幅波形图................................................................ 3. 4集电极调幅的静态调制特性. (4)

三?设计要求与任务................................................................... 5.四?设计思路......................................................................... 5. 1调幅波的数学表示式推导 (5)

2集电极调幅电路的工作状态分析 (5)

五?设计采用硬件及软件环境概述 (6)

1仿真软件MULTISIM 14概述 (6)

1.1仿真软件概述 ................................................................ 6.

1.2界面预览..................................................................... 6.

1.3元器件库的说明............................................................... 7.

1.4注意事项及可能遇到的问题 (7)

2元器件说明...................................................................... 7..六?设计过程及设计电路. (8)

1集电极振幅调制设计电路 (8)

2集电极振幅调制仿真电路 (9)

3调制信号波形和集电极调幅输出波形的比较和分析 (9)

4电路的改进...................................................................... 1.0

4.1此电路的优缺点.............................................................. .10

4.2改进方案.................................................................... 1.0七?结果............................................................................ .12八?设计心得........................................................................ 1.2参考文献........................................................................... .12

一.背景介绍

调制器与解调器是通信设备中的重要部件。所谓的调制，就是用调制信号去控制载波某个参数的过程。调制信号是由原始消息(如声音、数据、图像等)转变成的低频或视频信号，这些信号可以是模拟的，也可以是数字的，通常用u?或f(t)表示。未受调制

的高频振荡信号称为载波，可以是正弦波，也可以是非正弦波；但必须是周期性信号，用符号u c和i c表示。受调制后的振荡波称为已调波，它具有调制信号的特征。

振幅调制是由调制信号去控制载波的振幅，使之按信号的变化规律，严格的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。

使受调波的幅度随调制信号而变化的电路称为调幅器。调幅器输出信号幅度与调制信号瞬时值的关系曲线叫做调幅特性。理想的调幅特性应是直线，否则便会产生失真。调幅器主要由非线性器件和选择性电路构成。非线性器件实现频率变换，产生边带和谐波分量；选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分，如高次谐波等。常用的非线性器件有晶体二极管、场效应晶体管等。选择性电路大多用谐振回路或带通滤波器。按照电平的高低，调幅器可分为高电平调幅和低电平调幅。大功率广播或通信发射机多采用高电平调幅器。这种调幅器输出功率大，效率高。载波电话机和各种电子仪器多采用低电平调幅器。它们对输出功率和效率要求不高，可以选用调幅特性较好的电路。

所谓的集电极调幅，就是用调制信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅?集电极调幅的特点：

(1)因处于过压状态，效率n高

(2)m较大时，调幅波非线性失真

(3)要求U提供较大的驱动功率

(4)用于大功率调幅发射机

二.选题概述

1集电极振幅调幅器的工作原理

集电极调幅是利用低频调制信号去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变 化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它 是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属于高电平调幅。晶体管处于丙 类工作状态。要完成无线电通信，首先必须产生高频率的载波电流，然后设法将低频信 号“挂”到高频载波上去。本次设计要求采用调幅方式，即改变载波信号到振幅。它的 基本原理是，将要传送的调制信号从低频率搬移到高频，实现频谱搬移。即载波的频率 和相角不变，载波的振幅按照信号的变化规律而变化，高频振幅变化所形成的包络信号 就是原信号的波形。通过载波传输声音信号，主要是为了达到发射电磁波的要求。

2集电极电路脉冲的变化情况

线性调幅时，由集电极有效电源 U cc 所提供的集电极电流的直流分量I co 和集电极 电流的基波分量I ci 与U cc 成正比。

调制信号电压加在集电极电路中，与集电极直流电压

Vcc 串联，因此，集电极有效

电源电压为U cc = Vcc+ue 式中,Vcc 为集电极固定直流电源电压。

集电极电压相对应的集电极电流脉冲的 U cc 变化情形如图2-2所示： )

Q1

------ 4 --- 4 一 ：

? ■

1

调制信号

----- 1

已调信号

载波信号 2-1集电极调幅工作原理图

由图可见，集电极的有效电源电压 U cc 随调制信号变化而变化。由于 U BB 与U b 不变,

故为常数，又R p 不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化，则动态线 随U cc 值的不同，沿Vcc 平行移动

由图可以看出，在欠压区内，当 U cc 由U cci 变至U CC2 (临界)时，集电极电流脉冲 的振幅与通角变化很小，因此分解出的I cml 的变化也很小，因而回路上的输出电压 U AM 的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。

3集电极调幅波形图

在这种情况下，分解出的1血随集电极电压U cc 的变化而变化，集电极回路两端的

v

(t ) 高频电压也随U cc 而变化。输出高频电压的振幅 为I cmi xRp ，R p 不变，I cmi 随U cc 而变化, 而U cc 是受U ?控制的，回路两端输出的高频电压也随 U Q 变化，因而实现了集电极调幅。

E

3 图2-2同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的 U cc 变化情形

图2-3集电极调幅波形图

4集电极调幅的静态调制特性

当没有加入低频调制电压（即0 ）时，逐步改变集电极直流电压U CC的大

小，同样可使i c电流脉冲发生变化，分解出的I cO或I cml也会发生变化。我们称集电极高频电流

I cmi （或I cO）随U CC变化的关系为集电极调制特性。根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图2-4所示。

图2-4集电极调幅的静态调制特性

静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。通常调制信号角频率「要比载波角频

率「c低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周

内，调制信号电压基本上不变。这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。

由图1-4可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即U cCQ」U cC0处，U cco为临界工作状态

时的集电极直流电压。否则，工作点Q偏高或2

偏低，都会使已调波的包络产生失真。