调幅发射机的课程设计

目录

第一章调幅发射机设计的要求和目的 (1)

第一节摘要 (1)

第二节关键字 (1)

第三节设计目的 (1)

第四节设计要求 (1)

第二章对调幅发射机的认识和了解 (1)

第三章调幅发射机的设计选择、及其原理框图 (2)

第一节方案的选择 (2)

一设计选择的原因 (2)

二功率分配及电源电压的确定 (2)

三各级晶体管的选择 (3)

四放大级管子的选择： (3)

第二节调幅发射机方框图 (3)

第四章调幅发射机的电路形式及工作原理 (4)

第一节高频振荡器电路 (4)

第二节隔离放大电路 (6)

第三节受调放大级电路 (7)

第四节话筒和音频放大电路 (8)

第五节传输线与天线 (9)

第五章调幅发射机各级电路的计算及调试 (9)

第一节各级电路的计算 (9)

一被调级参数的计算 (9)

二放大级的计算 (9)

三振荡级的计算 (10)

第二节电路的调试 (10)

一本振级调试 (10)

二放大级调整 (10)

三末级调试 (10)

四统调 (10)

第六章心得体会 (11)

第七章参考文献 (11)

第八章附录 (11)

第一章调幅发射机设计的具体要求和目的

第一节摘要

电路原理图；调幅发射机的功能要求；调幅发射机的组成及工作原理；各部分功能及电路图、实物图

第二节关键字

调幅、发射机

第三节设计目的

学会分析电路、设计电路的方法和步骤；

进一步掌握所学单元电路及在此基础培养自己分析、应用其他单元电路的能力；

了解高频振荡器电路、高频放大器电路、调制器电路、音频放大电路的工作原理；

第四节设计要求

输出功率P0=0.5W工作频率f0=7MHz调幅度ma=100% 电源电压12v 频率准确度△f/f0≤5×10-4 ；

画出调幅发射机组成框图，方案的确定，晶体振荡器设计计算；

完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸备齐；

设计时间为一周；

第二章对调幅发射机的认识和了解

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。

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。

第三章调幅发射机的设计选择

第一节方案的选择

一设计选择的原因

根据课程设计要求，其工作频率为7MHz,输出载波频率为0.5W。由于输出功率小，所以它具有结构简单，体积小和质量轻等特点。基于以上要去，可选用最基本的发射机结构。该结构由主振、放大和被调级构成。

由于晶体稳定性好，Q值很高，故频率稳定度也很高。因此，主振级采用晶体振荡器，满足所需的频率稳定度。

末级采用串联馈电的方式。由于电源靠近的一端，杂散电容小，从而对回路的影响也小，使电路稳定工作。为了有较高的效率，本级采用基极电流的直流分量在基极偏置电阻上产生所需要的负偏压，使其工作在丙类状态。输出回路采用变压器耦合式谐振回路，利用电感抽头实现阻抗匹配，调整末级功放管的工作状态，从而达到有效的集电极调幅，有最佳的功率输出。

由于本机输出载波功率为0.5W,所以，只需一级功率放大器就能达到要求；而其工作在较低的7MHz频率,一般晶体振荡器都能实现，且具有一定的输出电压，而且频率稳定度高，无须进行倍频。为了提高工作效率，采用丙类集电极调幅方式。因而，本机由最基本的发射机所应有的三级构成。

二功率分配及电源电压的确定

本机输出的最大功率Po,max=(1+ma)2×Po=4×Po＝4×0.5W=2W。设输出变压器的效率 =0.8，则末级功率放大器管最大输出功率为

Po,max=2W/0.8=2.5 W,取功率放大器管功率增益为Ap＝13 dB(20倍)，则末级的最大激励功率应为125mW,而振荡器输出功率较小，一般为几十毫瓦即可。

对于小型发射机，电源电压一般为9～15 V，所以取标准电源12 V。三各级晶体管的选择

一般选取晶体管的原则是BVceo、PCM 、ICM必须满足要求。

末级功率放大器管：工作频率为7 MHz ,最大输出功率为2.5W，且集电极瞬时电压为Vc ＝Vcm cos ct+V m cos t + Vcc , 其最大值为：Vc,max=Vcm+V m + Vcc = (V m + Vc )× V m + Vc = Vc(1+ma)×（ ＋ ）

当ma ＝1， ＝ 时，Vc,max＝4×Vcc ＝4×12＝48 V，可选用3DA1B，其参数为：BVceo≥50V,Pcm=7.5W,Icm=0.75A,f =70MHz≥10f0,Ap=13dB

四放大级管子的选择：

集电极瞬时电压为Vc ＝Vcm cos ct＋Vcc ，其最大值为Vc,max=Vcm + Vc = Vc（ ＋ ）当 ＝ 时，Vc,max ＝24V。

集电极输出的功率为156.25mW（末级激励功率125mW/ ），若取Ap＝10 dB（10倍），则末级激励功率为156.25mW/10=15.6mW,可选用3DG12B，其参数为Icm＝300mA, fT≥200MHz, BVceo≥45V,Pcm=0.7W, 振荡管的选择，要求 ≥50, fT≥10f0,仍选用3DG12B。

第二节调幅发射机方框图

第四章调幅发射机的电路形式及工作

原理

第一节高频振荡器电路

图一

电路如上图所示，振荡器是无线电发射的心脏部分高频振荡器的主要作用是产生频率稳定的载波,它的频率叫做载频。

由于晶体稳定性好，Q值高，故频率稳定度也高。因此，主振级(高频振荡器)采用晶体振荡器，满足所需的频率稳定度。此电路中其工作在较低的7MHZ频率，一般晶体振荡器都能实现，且具有一定的输出电压，而其频率稳定度高，无须进行倍频。

频率输出需要通过C4微调。C1、C2为回路电容，改变C8可以改变耦合程度，R1、R2为偏置电阻，R3为集电极负载电阻，R4为发射极电阻，C3为旁路电阻，Z1为高频扼流圈，C6、C7为电容退耦电容。

高频振荡器所输出的波形如下图所示：

高频振荡器输出波形

第二节隔离放大电路

图二

电路如上图所示。该电路采用自给负偏压方式，通过R4可改变电位器改变负偏压大小。回路谐振在工作频率，通过改变变压器B1耦合输出。Z2、Z3为高频扼流圈，C10为旁路电容，C11、C12为回路电容，C16、C17为耦合电容，C14、C15为电源退耦电容。

隔离放大级的输出波形如下图所示：

隔离放大器输出波形

此图与图一的区别是输出波形幅度变大，而频率不变。

第三节受调放大级电路

图三

电路如上图所示。末级采用串联馈电的方式。为了有较高的效率，本级利用集电极电流的直流分量在基极偏置电阻上产生所需要的负偏压，使其工作在丙类状态。输出回路采用变压器耦合式谐振回路，利用电感抽头实现阻抗匹配，调整末级功放的工作状态，从而达到有效的集电极调幅，有最佳的功率输出。为加强耦合度，可在变压器初次级之间接一个小耦合电容C22,C20和C21为回路电容。

受调放大电路的输出波形如下所示：

受调放大级的输出波形

第四节话筒和音频放大电路

如下图：音频放大器采用LA4101。电源由14脚接入，3脚接地，10脚与地之间接退耦电容C20，12脚与地之间接有源滤波退耦电容C21。信号由9脚输入，经放大后由1脚经数出电容C26送到受调放大级。6脚到地之间接入C19和Rf组成的负反馈电路，决定放大倍数的大小。Rf越小，电路增益越高；反之，增益越小。13、14之间接入自举电容C24 、C22和C23，以防止产生寄生振荡。

图四

信号经过话筒、音频放大电路和调制器后的波形如下所示：

第五节传输线与天线

这部分的作用是把已调高频信号由传输线送至天线，变成电磁波，辐射到空间去，实现无限电波的发射。

第五章调幅发射机各级电路的计算及

调试

第一节各级电路的计算

一被调级参数的计算

已知条件：

Vcc=１２V，f0=7mHZ，Ql=5, P0=0.5W, RL＝51 ，hfe=10 Q0=150,系数P1=0.15,P2=0.2。三级管型号3DA1B。

通过计算,可得：

Ic1m=0.104A,Icm=0.238A,Ico=0.06A

PD=Ico×Vcc=0.72W

Pc=PD- Po’=0.098W

c= Po’/PD=86.8%

Ap=10㏒10（Po’/PD）=13dB(20倍)

所以，激励功率Pi＝Po’/20=31.25mW

Ibm=Icm/hfe=0.0238A

Ib1m=0.01A

Vbm=2×Pi/Ib1m=6.24V

Vbb=VBZ-Vbm×cos V

Ibo=6mA

R5=|Vbb|/Ibo=310 标称值可取R5＝390 可变电压。

取耦合电容C22=8pf,旁路电容C18=C19＝0.033 F,高频扼流圈Z4=Z5=100 H,从而得到各项功率的计算。

二放大级的计算

已知条件：Vcc=１２V, f0=7mHZ,末级激励功P1=31.25mW系数P1=0.2,P2=0.4,管子选3DG12B,其Ap=10,Cb’c=15pF。

同理，取C12＝85.5pF,则L2＝6 H，用Q表测得其圈数n=12匝，n1=P1×n=2匝，n2=P2×n=5匝.C0＝2×Cb’c=30pF，折合到回路上从而算出回路所需电容为80.8pF.若取C12=68pF,C11=0.25pF, RR=1K C14=0.047 F, C15=100 F, Z3=Z2=100 H，C10＝0.033 F.

三振荡级的计算

已知条件：Vcc=12V，f0=7mHZ，选晶体型号为3DG12B，其放大倍数 IcQ＝3mA,VceQ=6V,VeQ=0.2Vcc.

从而通过计算可得：R3=1.2k R4=800 ，取标称值R4＝810 ，BQ=0.06mA,R2=5.1K ，R1=15k 可取R1=10 +10 的电位器调整偏置。

取C4=0.25pF,C5=20pF,则F＝0.5mA,C4//C5<

第二节电路的调试

一本振级调试

按设计电路安装后，将后级断开，调整晶体管的工作点，使振荡管静态电流为3mA左右；适当调整C4，输出频率为7MHz，幅度为3V的正弦波。

二放大级调整

将前级的振荡输出通过耦合电容接入放大器的输入端，断开末端，接入约80的假负载；在B1的次级，改变回路电容CL1，使电表读数指示最小，即回路对工作频率发生谐振；然后改变变压器抽头，使放大器工作在临界状态，在假负载上输出约200MW的功率。

三末级调试

前两级调试通过后，通过耦合电容接入末级输入，并按天线的等效电阻接入B2的次级，调整回路电容C20，使回路谐振，集电极电流指示最小，将调制信号短路，改变抽头，使载波最大点工作于临界状态，输出功率大于0.5W，且有较好的正弦波输出。

四统调

由于将最后一级接上后，其输入阻抗不可能就等于假负载的阻值，

因而接入电路后，会改变前级的反射阻抗，使其回路失谐，影响工作波形和输出，所以必须进行统调。重新改变抽头位置，逐次对Cl1、Cl2进行调整，且改变级间耦合电容，反复调试，达到要求为止。

最后将末级电源断开，接入另一级电源进行模拟调制，调试时要注意观察调制特性，即逐级改变末级直流电压后，观察末级集电极回路电表指示的变化。若在均匀改变电源电压的过程中，电流表指示均匀变化没有突变的现象，则在允许调幅度的情况下，有较好的调制特性，如果调制特性不好，则说明末级工作状态不对，应改变B2的抽头，重新使载波的最大点工作在临界状态。调好后，接入1KHz的调制信号，观察调幅波形，改变音频信号发生器输出电压，使音频电压幅值变化，观察包络的变化，则调试完毕。在调试过程中，会出现输出功率不够，输出波形不纯，有谐波分量等问题，需细心调试。

第六章心得体会

在这次的高频电子线路设计的过程中，自己感到虽然课本上的理论知识掌握的可以，但是一到实际应用上、具体的课程设计的时候，自己不能够很好的应用自己所学的知识去解决一系列的问题。在其他同学的帮助下，以及自己不断的翻阅有关资料，才能够顺利的解决这次的课程设计，

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

第七章参考文献

李银华电子线路设计指导北京航空航天大学出版社2005.6

谢自美电子线路设计实验测试华中科技大学出版社2003.10

张肃文高频电子线路高等教育出版社2004.11

第八章附录

*注：N =12匝,N 1=5匝,N 2=N 4=2匝,N 3=2.5匝