摘要

小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波播送通信的

領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。

本次課程設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中我們結(jié)合了Multisim軟件來對(duì)小功率

調(diào)幅發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法進(jìn)行了驗(yàn)證，其中Multisim軟件能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)

到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理，而且在實(shí)驗(yàn)室我們

通過高頻實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)調(diào)幅發(fā)射與接收系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。

發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號(hào)對(duì)高頻載波的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋恢行念l

率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。通常，發(fā)射機(jī)包括三個(gè)局部：高頻局部,

低頻局部，和電源局部。高頻局部一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功

放推動(dòng)級(jí)與末級(jí)功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。低頻局部包括話筒、低頻電

壓放大級(jí)、低頻功率放大級(jí)與末級(jí)低頻功率放大級(jí)。

關(guān)鍵詞：小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)、振蕩電路、調(diào)制電路、功率放大器

目錄

摘要...........................................................................I

一.前言......................................................................3

二.設(shè)計(jì)指標(biāo)..................................................................3

設(shè)計(jì)要求......................................................................3

性能指標(biāo)......................................................................3

三.系統(tǒng)總述..................................................................3

四.單元電路設(shè)計(jì)與仿真........................................................5

4.1.主振級(jí)電路................................................................5

倍頻電路.......................................................................6

調(diào)制電路.......................................................................8

上混頻模塊.....................................................................9

功率放大電路..................................................................10

五.整機(jī)電路原理圖...........................................................12

六.高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)....................................................13

調(diào)幅發(fā)射機(jī)連接圖..............................................................13

6.2調(diào)幅發(fā)射與接收完整系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)............................................13

整機(jī)聯(lián)調(diào)及其常見故障分析.....................................................14

整機(jī)聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果..............................................................14

七.設(shè)計(jì)總結(jié)..................................................................15

A.參考文獻(xiàn)：................................................................15

高頻電子線路課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是在學(xué)生掌握和具備電子技術(shù)根底知識(shí)與單元電路的設(shè)

計(jì)能力之后，通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)通信電子線路的理解，掌握文獻(xiàn)資料槍索、設(shè)計(jì)

方案論證比擬，以及設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算等能力環(huán)節(jié)，利用multisim等相關(guān)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，

進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，提高解決通信電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由

課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生了解高頻電子通信技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和開

展趨勢(shì)。為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)打好根底。

二.設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.單元電路設(shè)計(jì)及仿真

1)設(shè)計(jì)三點(diǎn)式振蕩器、晶體振蕩器和差分式振蕩招等高頻信號(hào)發(fā)生電路

2)設(shè)計(jì)二極管單、雙平衡調(diào)制器

設(shè)計(jì)單(雙〕差分對(duì)構(gòu)成的乘法器調(diào)制電路

設(shè)計(jì)三極管基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅等調(diào)制電路

3)設(shè)計(jì)上混頻電路

4)設(shè)計(jì)三極管倍頻和鎖相環(huán)倍頻等倍頻電路

5)設(shè)計(jì)丙類諧振功率放大電路

2.調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)電路設(shè)計(jì)

3.高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)

工作頻率范圍：調(diào)幅制一般適用于中，短波播送通信，調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作頻率一般在中

頻(0.3-3MHZ)和高頻(3-30MHZ)范圍內(nèi)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī),其工作頻率為7MHz,輸出載波頻率為0.5Wo

本機(jī)輸出的最大功率(Po)max=(l+ma)2XPo=4XPo=4X0.5W=2WO設(shè)輸出變壓潛的效率

q=0.8,那么末級(jí)功率放大器管最大輸出功率為(Po)max=2W'/0.8=2.5W,取功率放大器管功率

增益為Ap=13dB(20倍)，那么末級(jí)的最大鼓勵(lì)功率應(yīng)為125mW,而振蕩器輸出功率較小，

一般為兒十亳瓦即可。

對(duì)于小型發(fā)射機(jī)，電源電壓一般為9?15V,所以取標(biāo)準(zhǔn)電源12V。

三.系統(tǒng)總述

無線電通信的主要特點(diǎn)是利用電磁波的空間的傳播來傳遞消息，例如將一個(gè)地方的語言

消息傳送到另一個(gè)地方。這個(gè)任務(wù)是由無線電發(fā)射設(shè)備、無線電接收設(shè)備和發(fā)射天線和接收

天線等來完成的。這些設(shè)備和傳播的空間，就構(gòu)成了通常所說的無線電通信系統(tǒng)。

圖2設(shè)計(jì)調(diào)幅發(fā)射機(jī)組成框圖

本地振蕩滯：用來產(chǎn)生最初的高頻振蕩，通常振蕩功率是很小的，由于整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻

率穩(wěn)定度有它決定，因此要求它具有準(zhǔn)確而穩(wěn)定的頻率。

倍頻器：將頻率較低的信號(hào)通過倍頻變換成頻率較高的信號(hào)。

幅度振蕩器：用來產(chǎn)生調(diào)幅波，即將調(diào)制信號(hào)調(diào)制到高頻振蕩頻率上。

混頻器：是實(shí)現(xiàn)將放大的信號(hào)和本振電路模塊產(chǎn)生的信號(hào)一起輸入經(jīng)過混頻電路進(jìn)行變

頻，并能選出中頻信號(hào)(fi=fo+fs)；

功率放大器：主要作用是在鼓勵(lì)信號(hào)的頻率上，產(chǎn)生足夠大的功率送到天線上去，同時(shí)

濾除不需要的頻率(高次諧波)，以免造成對(duì)其他電臺(tái)的干擾。

晶體振蕩器電路如圖3所示:

振蕩器是無線電發(fā)射的心臟局部高頻振蕩器的主要作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波,它的頻

率叫做載頻。由于晶體穩(wěn)定性好，Q值高，故頻率穩(wěn)定度也高。因此，主振級(jí)（高頻振蕩器）

采用晶體振蕩器，滿足所需的頻率穩(wěn)定度。

頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)，表示一定時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、

濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度，振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，那么

說明振蕩頻率穩(wěn)定度越高。

改善頻率穩(wěn)定度，從根本上來說就是力求減少振蕩頻率受溫度等外界因素影響的程度，

振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此，改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩

回路在外界因素變化時(shí)保持諧振頻率不變的能力。這就是通常所謂的提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性。

晶體振蕩器實(shí)際上是壓電效應(yīng)振蕩器，石英晶體做諧振材料可以滿足溫度系數(shù)小何低噪聲的

要求。

本設(shè)計(jì)采用的是并聯(lián)型晶體振蕩電路（皮爾斯振蕩電路），其中R1和R2構(gòu)成分壓式

偏置電路，L1為高頻扼流圈，C1為旁路電容，C5為耦合電容，晶體在振蕩器中起的是高Q

電感的作用。

晶體振蕩器輸出波形如圖4所示：

/r?-?^I**I?11/Iy*-*■

倍頻器有晶體管倍頻器、變?nèi)荻O管倍頻器、階躍恢復(fù)二極管倍頻器等。用其他非線性

電阻、電感和電容也能構(gòu)成倍頻器，如鐵氧體倍頻器等。非線性電阻構(gòu)成的倍頻器，倍頻噪

聲較大。這是因?yàn)榉蔷€性變換過程中產(chǎn)生的大量諧波使輸出信號(hào)相位不穩(wěn)定而引起的。倍頻

次數(shù)越高，倍頻噪聲就越大，使倍頻器的應(yīng)用受到限制。在要求倍頻噪聲較小的設(shè)備中，可

采用根據(jù)鎖相環(huán)原理構(gòu)成的鎖相環(huán)倍頻器和同步倍頻器。但是，這類倍頻器線路比擬復(fù)雜，

倍頻次數(shù)一般不太高，而旦還可能出現(xiàn)相位失鎖等問題。

微波振蕩器的頻率穩(wěn)定度不太高，在幾十兆赫至百兆赫的晶體振蕩器后面加上一級(jí)高次

倍頻器，可以獲得具7T晶振頻率穩(wěn)定度的微波振蕩。另外，多級(jí)倍頻器級(jí)聯(lián)起來，可以使倍

頻次數(shù)大大提高。例如，二倍頻器和三倍頻器級(jí)聯(lián)可產(chǎn)生六次倍頻，m級(jí)N倍頻器級(jí)聯(lián)，

總倍頻次數(shù)為Nm。不過，倍頻級(jí)數(shù)增加，倍頻噪聲也加大，故倍頻上限仍受到限制。

本設(shè)計(jì)采用的是三極管倍頻器，這種倍頻器的電路與調(diào)諧放大器相似，但晶體管工作點(diǎn)

通常置于伏安特性的截止區(qū)，輸出回路那么調(diào)諧在輸入頻率的n次諧波上。由于晶體管僅在

輸入電壓正半周的局部時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，其集電極電流為一含有輸入信號(hào)基頻和各次諧波的脈動(dòng)

電流。利用調(diào)諧于fO=nf1的回路的選頻作用，倍頻器即可輸出所需頻率。為使輸出信號(hào)幅

度足夠大，這種倍頻器的倍頻次數(shù)較低，一般n=3?5。n增大輸出幅度將顯著減小。這種

倍頻器的優(yōu)點(diǎn)具有一定功率增益。

三極管倍頻電路如圖5所示：

X8C1

圖6倍頻電路仿真波形

由電磁場理論知道，只有頻率較高的振蕩才能被天線有效的輻射。但是人的講話聲音

變化為相應(yīng)的電信號(hào)頻率較低，不適于直接從天線上輻射。因此，為了傳遞消息，就必須將

要傳遞的消息“記載”到高頻振蕩上去，這一“記載”過程稱為調(diào)制。調(diào)制過程就是用被傳

遞的低頻信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)是高頻輸出信號(hào)的參數(shù)相應(yīng)于低頻信號(hào)變化而變化，從而

實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段，被高頻信號(hào)攜帶傳播的目的。本設(shè)計(jì)采用二極管單平衡調(diào)制器

電路，電路如圖7所示。

振幅調(diào)制就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波信號(hào)的振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)成

正比的變化。經(jīng)過振幅調(diào)制的高頻載波稱為振幅調(diào)制波(簡稱調(diào)幅波)。調(diào)幅波有普通調(diào)幅

波(AMR抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB)和抑制載波的單邊帶調(diào)幅波(SSB)三種。本

設(shè)計(jì)采用二極管單平衡調(diào)制器電路。其常規(guī)調(diào)制的原理框圖如圖8所示：

小一,吵—UAM

調(diào)幅波COSWJ

設(shè)調(diào)制，一▼…，—-

載波信號(hào)為：M)=U/OSW

由原理框圖得AM調(diào)幅波為:以。=■⑺X"c(f)=u堂+乙cosQ)cos叼,

tn—kUc”，"Z

其中““小，?，，，，Q：調(diào)制指數(shù)或調(diào)幅度，它表示載波振幅受調(diào)制信號(hào)控制程度,

J為調(diào)制電路決定的比例常數(shù)。二極管單平衡調(diào)制器電路仿真波形如圖9所示：

個(gè)匕土:A,用.文。

在所有的無線設(shè)計(jì)中，混頻器和調(diào)制器都支持變頻并實(shí)現(xiàn)通信。他們確定整個(gè)信號(hào)鏈的

根本規(guī)格。他們的接收信號(hào)鏈具有最高功率，對(duì)來自發(fā)射通路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的信

號(hào)上進(jìn)行變頻，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真(DPD)系統(tǒng)，從而影響整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。最簡單的

混頻器就是一個(gè)乘法器。音頻混頻器只增加信號(hào)。射頻混頻器實(shí)際上增加輸入信號(hào)己產(chǎn)生新

頻率

輸出信號(hào)。射頻調(diào)制器和解調(diào)器本質(zhì)上就混頻器，這些器件獲取基帶輸入信號(hào)并輸出射

頻調(diào)制信號(hào)(反之亦然)

由于影響混頻器的因素同時(shí)也會(huì)影響調(diào)制器，因此本課設(shè)主要從混頻器的角度進(jìn)行考

慮。接收器一般采用上變頻來實(shí)現(xiàn)高頻RF信號(hào)的處理，發(fā)射器那么將低頻基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成

高速射頻?；祛l器所有局部都像負(fù)載和源一樣。

上混頻電路如圖10所示：

圖10上混頻電路

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功率放大器主要有甲類、甲乙類或乙類［限于推挽電路）、丙類功放，根據(jù)功放的輸出

功率和效率來確定選擇哪一種。采用低電平調(diào)幅電路的系統(tǒng)，由于調(diào)制器輸出信號(hào)為調(diào)幅波,

其后的功率放大器必須是線性的（如甲類、甲乙類或乙類功放）；而采用高電平調(diào)幅電路的

系統(tǒng)，那么在末級(jí)直接產(chǎn)生到達(dá)輸出功率要求的調(diào)幅波，多以丙類放大器作為此時(shí)的末級(jí)電

路。高頻功率放大器是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末級(jí)，它的任務(wù)是要給出發(fā)射機(jī)所需要的輸巴功率。本

設(shè)計(jì)研究的是調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，通常采用丙類功率放大器，如果一級(jí)不能滿足指標(biāo)要求，可以

選用兩級(jí)。一般末級(jí)功率放大器工作在臨界狀態(tài)，中間級(jí)可以工作在弱過壓狀態(tài),

丙類功率放大電路如圖12所示：

圖12丙類功率放大器電路

時(shí)間

T1?,反向

7.614US

，

T2?7.614us7.773mV-1,7O4V

保存

T2-T10.000s0.000V0.000V夕傲發(fā)

時(shí)基通道A通道B觸發(fā)

標(biāo)度：lOOns/Div熊：|露嘈刻度：|2叱再也田園區(qū)］BExt

X軸位移（格）：0Y構(gòu)位移（格）：口Y軸位移（格）：1.2水平：o不一

Y/TMB/AA/B交流&息關(guān)電可“豆氤7?單次標(biāo)自前無

丙類功率放大器的工作狀態(tài)：

人們根據(jù)是否進(jìn)入器件的截止區(qū),以及進(jìn)入截止區(qū)的深入程度，把放大電路分為甲類、乙

類、甲乙類和丙類四中工作狀態(tài)。在丙類放大器中，有時(shí)需要進(jìn)入晶體管的飽和區(qū)，以獲得

期望結(jié)果。因此，又根據(jù)是否進(jìn)入器件的飽和區(qū)，以及進(jìn)入飽和區(qū)的深入程度，把丙類放大

器分為欠壓、臨界和過壓三種工作狀態(tài)。

由分析得知,丙類放大器的器件是否進(jìn)入飽和區(qū)與電源電壓、基極偏置電壓、輸入新年

好幅度以及負(fù)載電阻有關(guān)，當(dāng)它們?nèi)〔煌瑪?shù)值時(shí)，可使丙類放大器工作于不同狀態(tài)。

當(dāng)輸入信號(hào)幅度較小歸，信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍局限在截止區(qū)與放大區(qū)，集電極電流為較小

的尖頂余弦脈沖，通常稱這種工作狀態(tài)為欠壓狀態(tài)。隨著輸入信號(hào)幅度的增大，尖頂余弦脈

沖的幅度也在增大，當(dāng)輸入信號(hào)幅度增大到飽和區(qū)邊緣時(shí),尖頂余弦脈沖的幅度到達(dá)最大值,

稱這時(shí)丙類放大器工作于臨界狀態(tài)。如果繼續(xù)增大輸入信號(hào)幅度，將使信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)入

飽和區(qū)，此時(shí)得到的集電極電流的波形，將出現(xiàn)下凹，產(chǎn)生嚴(yán)重失真，這是由于輸入信號(hào)幅

度過大引起的，在飽和乃至深飽和情況下，基極電流變大,基極注入的空穴與發(fā)射極進(jìn)入基區(qū)

的電子大量復(fù)合,使集電極收集到的電子減少，這種狀態(tài)稱為過壓狀態(tài).

五.整機(jī)電路原理圖

毗

六.高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整機(jī)聯(lián)調(diào)

V

頭前少蟀：

(1)將高頻信號(hào)源頻率設(shè)置為6.3MHZ,低頻信號(hào)源頻率設(shè)置為1KHZ；

(2)用示波器測試各模塊輸入輸出波形，并調(diào)整各模塊可調(diào)元件使輸出達(dá)最正確狀態(tài);

(3)改變高頻信號(hào)源輸出幅度和低頻信號(hào)源輸出幅度，觀看各測量波形的變化。

(4)按圖15連接圖插好所需模塊，用鉀孔線將各模塊輸入輸出連接好，接道各模塊電

源；

6.2調(diào)幅發(fā)射與接收完整系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)

調(diào)幅波。中放即為中頻放大希模塊，其諧振頻率為2.5MHZ。圖中檢汲、低放、AGC為|可一

模塊，即二極管檢波與AGC模塊。AGC可接可不接，需要時(shí)用連接線與中放相連。經(jīng)檢波

后輸出與發(fā)端音頻信號(hào)源相一致的波形，低放輸出的信號(hào)送往底板低頻信號(hào)源局部功放輸入

端，通過該局部的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。其聲音大小可通過“功放調(diào)節(jié)”電位來調(diào)節(jié),

晶振級(jí)與緩沖級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)緩沖級(jí)輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。產(chǎn)生的主要原因是

緩沖級(jí)的輸入電阻RPI來提

高緩沖輸入劌雜實(shí)現(xiàn)。本機(jī)振

蕩級(jí)、緩沖級(jí)，的原因可能是

經(jīng)射級(jí)跟隨器過大?？梢哉{(diào)

節(jié)RP2使vO=以滿足調(diào)幅度

ma=50%的技

功率鼓顯已功率小、波形

失