通信电子线路课程设计

xxx学院

课程设计报告书

课程名称：通信电子线路课程设计

题目：超外差式调幅发射机的设计

系（院）：xxx

学期：xxx

专业班级：xxx

姓名：xxx

学号：xxx

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超外差式调幅发射机的设计

1引言

随着科学的技术的发展的，我们的生活越来越科技化，好多新科技的产生可以说是让我们的生活发生了翻天覆地的变化，在平时的日常交流中更是如此，七八十年代，电话才开始在中国普及，然后是呼机，21世纪除手机开始出现在我们的周围一直到现在人手一个或多个，这其中完成的有线向无线的转变，这其中少不了有电磁波的功劳，电磁波的传输，让无线通信成为现实。

而超外差式调幅发射机真是电磁波更是展现电磁波的典型，我们在以前的学习中，我们学了《通信原理》、《高频电子线路》、《低频电子线路》、《数字逻辑电路》、《数字信号处理》、《数字信号处理》、《微波通信》......这些课程然我们渐渐从了解到熟悉通信这门专业，对于电磁波更是常常相伴，但是一切都是限于理论，所以这次的课程设计是将书本的理论用于实践，实践和动手能力永远是理工科学生所必备的能力。这次我们组共七个人领到的设计任务是超外差式调幅发射机[1]。

发射机的主要目的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[2]。

通常，发射机含有三个部分：低频部分[3]，高频部分[4]，和电源部分。

高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大。主振荡器的主要作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率的稳定性，主振级一般采用石英晶体振荡器，还要在它后面加上缓冲级，以此来削弱后级对主振荡器的影响。

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。

2调幅发射机的设计目的和具体要求

2.1、设计目的

1)更深层次的学习和理解高频振荡器电路、高频功率放大器电路、调制器电路、

音频（低频）放大电路等电子元器件；

2)学会分析电路的方法掌握设计电路的步骤；

3)提高自己对电子线路以及相关专业或者知识的了解

4)通过课程设计为以后的工作和学习打下了基础

5)由于是团队协作加强了同学之间的合作促进了团结，发扬了团队精神。

2.2、调幅发射机的具体设计要求

完成有用的低频信号对高频载波的调制是发射机的主要任务，它是是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在一定的中心频率上并且占有一定的定带宽、适合电磁波通过天线发射。

1)通过一个主振器产生一个高频振荡信号(10.7MHz)，经缓冲、放大作为高频载波电压；

2)低频电信号(1mV、1000Hz)能通过一个振幅调制器被加载到高频载波电压上产生一

个普通调幅波；

3)能对调幅波可以使用功率放大；

4)功能和性能指标分析：对各级电路进行分析；

5)选择元器件：清楚了解各电路的工作原理，可以利用计算公式，计算出的元件参数

6)画出总体电路图在进行局部修改；

7)仿真和实验：通过仿真，检查各元器件的性能、参数，功能和指标；

8)画出总体电路图，按规定，合理布局，画图清晰，方便理解和阅读，[5]

9)做好原件封装绘制印制电路板

3调幅发射机设计的总体方案与原理框图[6]

整体原理图如图3.1所示

，晶体振荡器：这次设计我们组就选用经典的三点式晶体振荡器，按要求产生一个10.7M 左右的正弦波。晶体的稳定较性好，所以晶体振荡器的频率也相对稳定稳定。，

缓冲放大器：晶体振荡器产生的信号相对较弱，再加上传播过程中各种原因导致的衰减，必须要进行放大后才能做载波，同时也必须减弱前后电路的相互影响，所以产生振荡电路后必须使用缓冲放大器进行控制。

振幅调制器：调幅的方式有很多种，我们组这次设计选用的是基极振幅调制。

音频放大：音频信号是一个低频信号，音频放大器被用作一个普通的低频放大器，放大到调制信号需要的幅值上。

高频功放：由调制器产生的高频已调信号的功率很小，所以必须对已调信号进行功率放大，才能进行远距离高质量的传输，功率放大电路有很多，我们组这次选用的是乙类推挽功率放大器，功率放大后的已调波信然后通过天线以电磁波的形式发射出去了。 4 调幅发射机的电路结构和工作原理

4.1音频放大电路原理图与仿真高频振荡器 缓冲放大器 振幅调制器 低频信号

高频功放

图3.1 调幅发射机的原理框图

图4.1.1 音频放大电路

如上图4.1.1是音频放大电路的具体电路，话筒产生的音频信号是一个1kHZ的低频信号，如图是一个两级低频放大电路，三极管Q1为射级跟随器，主要起隔离级的作用；三极管Q2采用的是高稳定性的分压式偏置电路。电容C1、C3为隔直流耦合电容，C1将音频信号耦合到放大电路中，C3将信号耦合出来,从而避免直流电源和交流信号相互影响，；由上以看出放大电路采用的是隔直接耦合的方式，前后放大电路的静态工作点互不影响。原始音频信号在这样的电路下被放大成我们需要的信号。

仿真结果如图4.1.2：

注：V1为原始的音频信号，Vo是放大后的调制信号

图4.1.2音频放大电路仿真图

4.2高频振荡电路与仿真

在调幅发射中，载波的幅值随调制信号呈线性变化，因此载波是必不可少的，所以

高频振荡器的设计也就成了非常关键的一个环节。

图4.2.1 晶体荡器

图4.2.1并联型集体振荡电路，，其中晶体是作为Q值的电感使用，因此用晶体构成的选网络应该是LC谐振回路，我们所用的晶体振荡电路又称为皮尔斯晶体振荡电路L1为高频扼流圈为集电极提供直流偏置，C4为旁路电容，保证晶体管的基极交流接地，直接接入LC贿赂，减小损耗：Cc为耦合电容，，利用极高的Qq和极小的Cq便可以获得很高的频稳定度。C1,C3是晶体负载电容。

仿真结果如图4.2.2所示：

图4.2.2 晶体振荡器仿真图

4.3缓冲放大电路的设计与仿真

从振荡器输出的波形幅值很小，达不到设计的要求，还不能直接做载波，必须送到放大电路中放大才可以做调幅发射机中的载波，这一级电路又起着隔离级的作用，因此

叫缓冲放大电路。电路的设计如图4.3.1所示：

图4.3.1 缓冲放大电路

这是分压式偏置电路，静态电压是通过电阻R1、R2的分压提供的。R4旁边加一个旁路电容C3可以避免电阻R4对电路的影响。输入信号由C1耦合到三极管的基极，输出信号由电容C2耦合输出。为了更好的对高频信号放大，采用型号为MPQ2222的三极管，要改变放大倍数只要调整电阻值就可以。

此缓冲放大电路的仿真结果如图4.3.2所示

注：V1是输入信号的波形图，V0是放大后的波形图

4.4基极振幅调制电路

图4.4.1 基极振幅调制电路原理图

此次调制器的设计采用了基极调制，基极调制是三极管本身具有的调制特性。载波V3通过L1耦合到的基极，调制信号V2由电容C1接到基极。没有调制信号输入时，V2输出为幅值恒定的高频正弦波；加上调制信号V1后，三极管的偏置点将移动，像这样利用调制信号的振幅移动载波的偏置点，就形成了AM调幅电路。

4.5高频功率放大电路的设计与仿真

高频功率放大电路是整个调幅发射机系统的最后一个环节，由调制器输出的已调波信号的功率很小，不能够进行远距离和优质信号传输，必须有足够大的发射功率，才能将信号进行远距离传输。高频功放电路如图4.5.1所示：

图4.5.1 高频功率放大器原0理图

这里采用的是乙类推挽功率放大器，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。经调制后的AM调制后的信号通过c1进入基极，基极偏置电压必须设置在功率管的截止区内。

仿真结果如图4.5.2：

图4.5.2 高频功率放大器仿真图（1）

注：V1时输入信号，V2丙类放大器输出的信号，V0是经滤波匹配网络之后输出的信号波形

注：V1是输入信号，V2是丙类输出信号波形（不加滤波匹配网络）

5主要电路的参数设置与计算

5.1 音频放大电路的放大倍数

电路中直流电源选用的是=CC V 12V ，三极管2N2222的放大倍数300=β

61)

(1)1(R R V V I ON BE CC B β++-=,872)(2)1(//R R R V V I ON BE CC B β++-=,；由仿真图可以看出交流小信号能被，放

大130倍

5.2缓冲放大电路的放大倍数

缓冲放大电路是一个分压是偏置电路，输入直流电源=CC V 13V ，三极管的放大倍数300=β。421)()1(//R R R V VCC I ON BE B β++-=

，由仿真图可以看出交流小信号的放大倍数为150

倍。 5.3高频功率放大器及匹配网络各元件的计算

5.3.1 由于功率管是乙类推挽放大电路，功率管静态工作点必须在截止区

5.3.2匹配网络与偏置电阻

计公式： 1222111R Q Q R e e e ++= e

e R w Q C 011= 1022R w Q C e = )

1()(210211e e e e Q w Q Q R L ++= 式中 60

022210w f ππ==??50L R =Ω 100e R =Ω 选21=e Q 2.11)1(1212=-+=e

e e R R Q Q 可得11600C pF = ，21900C pF =， 5.09L uF =

6 整体效果图和PCB 电路板

7 心得体会

这是大学里第一次正式的做课程设计，万事开头难这话说的一点都不错，由于平时上课没有仔仔细细完完整整学好所有的知识，一开始做设计时就感觉一片迷茫，什么都不知道不知道从哪边开始，再加上设计任务布置下来以后各种考试参杂其中，设计刚一开头就，中断了很长一段时间，当再次拿出设计时，大脑里又是一片空白，越是拼命想

做越是不知道如何做起，最后大家发挥团队精神，聚在一起商量以后，把任务分成若干份没人都领到了自己的任务，这样化整为零，将大问题分成小问题在逐个解决。本以为此后就可以轻轻松松了，可是理想和现实总是相对存在的，我们一开始在网上找到了所有的设计图，把它们都在protel画出来以后，刚准备松一口气的时候却发现所有的电路图都是有问题的，于是只好重新开始，查课本泡图书馆重新把学过的东西又重新复习一遍，然后参考各种资料然后整合计算设计画图仿真，找到正确的设计。有时一幅图甚至能设计一整天，最后可能都没有结果，万分沮丧；有时只需改动几个数据就能得到答案，惊喜万分。最后在大家的合作之下总算是完成了各自的任务。可是最后大家将数据整合时，又出现了问题，由于各自电脑的参数设置问题，造成电路仿真出现各种问题，最后又集中统一参数，最终完成任务。

参考文献

[1] 谢嘉奎.电子线路非线性部分[M]. 北京: 高等教育出版社，2010.

[2] 孙学康,张政. 微波与卫星通信[M]. 北京: 人民邮电出版社，2006.

[3] 冯军,谢嘉奎.电子线路线性部分[M]. 北京: 高等教育出版社，2010.

[4] 张肃文. 高频电子线路[M]. 北京: 高等教育出版社，2009.

[5] 胡烨,姚鹏冀，江思敏. Protel99SE电路设计与仿真教程[M]. 北京: 机械工业出版社，2010.

[6] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 北京: 高等教育出版社，1998.