高頻課程設(shè)計(jì)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 高頻課程設(shè)計(jì) ---小型調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)校 遼寧工大 專業(yè) 通信工程 班級(jí) 通信05(1)班 姓名 學(xué)號(hào)4 2008年1月7日 小型調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 一.設(shè)計(jì)要求 二.設(shè)計(jì)原理概述 1. 調(diào)幅概念及其分類: 在時(shí)域上，可以認(rèn)為調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)是以代表信息的基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)），去控制不含信息的高頻載波振幅為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖1 調(diào)幅分類: （1）普通調(diào)幅，簡(jiǎn)記為AM ； （2）雙邊帶調(diào)幅，簡(jiǎn)記為DSB ； （3

2、）單邊帶調(diào)幅，簡(jiǎn)記為SSB ； （4）殘留邊帶調(diào)幅，簡(jiǎn)記為VSB 。 2、本設(shè)計(jì)任務(wù)總體實(shí)現(xiàn)方案的確定 下圖為最基本的調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)框圖。主要由主振蕩器、緩沖級(jí)、高頻小信號(hào)放大器、調(diào)制器、高頻功率放大器、低頻電壓放大器等電路組成。 圖2 方案一：低電平調(diào)幅發(fā)射機(jī) 由于設(shè)計(jì)任務(wù)要求實(shí)現(xiàn)的是小功率發(fā)射機(jī)，發(fā)射功率（輸出負(fù)載RL上的功率）P0 大于0.25W即可。所以，可以利用提供的集成模擬乘法器MC1496\1596G，組成低電平調(diào)幅電路。如下圖所示 圖3 雙差分對(duì)MC1496

3、\MC1596如圖: 方案二：高電平調(diào)幅發(fā)射機(jī) 因?yàn)樵O(shè)計(jì)任務(wù)中對(duì)發(fā)射功率并沒有限制上限值，所以，也可以采用高電平調(diào)幅電路組成發(fā)射系統(tǒng)，如下圖所示。若緩沖級(jí)輸出電壓能滿足高電平調(diào)幅電路的要求，并且最終負(fù)載上的輸出功率也滿足指標(biāo)要求時(shí)，則應(yīng)力求電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，去除高頻放大電路。 3.調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)各單元電路的分析 （1）主振器 主振器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低和頻率穩(wěn)定度來(lái)確定電路形式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路，如克拉潑、西勒電路。頻率穩(wěn)定度要求高的情況下，可以采用晶體振蕩器，也可以采用單片集成振蕩電路。

4、 (2） 緩沖級(jí) 緩沖級(jí)通常采用射極跟隨器，基本原理是利用它的輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)，在電路中起著阻抗變換的作用。 （3）高頻放大器 高頻放大器屬于線性放大器。根據(jù)電路所需要的電壓增益和選擇性，來(lái)確定電路形式。一般電路形式有單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。在對(duì)放大器選擇性要求不高的場(chǎng)合，可以選用單調(diào)諧放大器。為提高放大器的電壓增益，可以選擇多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的電路形式。 （4）振幅調(diào)制器 振幅調(diào)制器的任務(wù)是將所需傳送的信息“加載”到高頻振蕩中，以調(diào)幅波的形式傳送出去。通常有低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩種實(shí)現(xiàn)電路。 低電平調(diào)幅電路輸出功率小，適用于低功率系統(tǒng)。它的電

5、路形式有多種，如斬波調(diào)幅器、平衡調(diào)幅器、模擬乘法器調(diào)幅等，比較常用的是采用模擬乘法器形式制成的集成調(diào)幅電路，即集成模擬乘法器調(diào)幅。這種集成電路的出現(xiàn)，使產(chǎn)生高質(zhì)量調(diào)幅信號(hào)的過程變得極為簡(jiǎn)單，而且成本很低。 高電平調(diào)幅電路輸出功率大，一般在系統(tǒng)末級(jí)直接產(chǎn)生滿足發(fā)射要求的調(diào)幅波。它的電路形式主要有集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅兩種。集電極調(diào)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是效率高，晶體管獲得充分的應(yīng)用；缺點(diǎn)是需要大功率的調(diào)制信號(hào)源?；鶚O調(diào)幅電路的優(yōu)缺點(diǎn)正好與之相反，它的平均集電極效率不高，但所需的調(diào)制功率很小，有利于調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)整機(jī)的小型化。 （5）功率放大器 功率放大器主要有甲類、甲乙類或乙類（限于推

6、挽電路）、丙類功放，根據(jù)功放的輸出功率和效率來(lái)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)，則在末級(jí)直接產(chǎn)生達(dá)到輸出功率要求的調(diào)幅波，多以丙類放大器作為此時(shí)的末級(jí)電路。 由于技術(shù)指標(biāo)中對(duì)主振器的頻率和頻率穩(wěn)定度要求不高，所以，采用西勒振蕩電路；緩沖級(jí)采用射極跟隨器；低電平調(diào)幅電路采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)；高電平電路采用基極調(diào)幅電路 射極跟隨電路 模擬乘法器可以用MC1496或MC1596G 三.電路設(shè)計(jì) 綜合上述,可以利用MC1596G電路集成塊進(jìn)行設(shè)

7、計(jì)如下 四.參數(shù)分析 (1)選定電路臨界工作狀態(tài)時(shí)，POmax=0.25W>2Po再考慮匹配電路的傳輸效率，假定晶體管最大輸出功率POmax=0.25W ，臨界時(shí) Ucm=EC—Uces=12-1=11V（取UCES=1V） Re= (2)由于采用雙差分平衡調(diào)制,省略匹配電路, (3)饋電電路的選擇: 采用并聯(lián)饋電電路,扼流圈選4.7mH或多或少5.6mH均可。 （4）功放電路的選擇： ηC若按50%計(jì)算,則臨界時(shí): 功放管基極偏置電阻的計(jì)算： 選β＝50

8、選用3DG12C其極限參數(shù)為。 (5)緩沖級(jí)的計(jì)算 晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載線的中點(diǎn)，考慮到晶體管約有1V的飽和壓降， 可取 ，為得到一定的跟隨范圍，減小失真，可取靜態(tài)工作點(diǎn)電流IcQ=6mA，則 為便于調(diào)節(jié)，基極偏置電阻采用電位器Rw1、R3組合而成。 C1為交流旁路電容，故晶體管T1的基極交流接地，該電路可看成共基電路和反饋網(wǎng)絡(luò)組成，C4、C3構(gòu)成分壓電路，提供降壓輸出，減小了負(fù)載對(duì)振蕩電路的影響： ②電路參數(shù)的選擇： a)選管：主振級(jí)是小功率振蕩管，選擇一般小功率高頻管即可，但從

9、穩(wěn)頻和起振出發(fā)，應(yīng)選特征頻率fT較高的晶體管，因?yàn)閒T高，高頻性能好，晶體管內(nèi)部相移小，有利于穩(wěn)頻；在高頻工作時(shí)，振蕩器也因具有足夠的增益而易于起振．通常fT >(3～10)f0 另外，應(yīng)選電流放大倍數(shù)β較大的晶體管，β大，易起振。為此，可選3DG6、3DG8、9018等常用的高頻小功率管. b)直流工作狀態(tài)與偏置電阻的計(jì)算： 振蕩管的靜態(tài)工作點(diǎn)電流對(duì)振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形有較大的關(guān)系，因此，應(yīng)合理選擇工作點(diǎn)。 振蕩器振蕩幅度穩(wěn)定后，常工作在非線性區(qū)域，晶體管必然出現(xiàn)飽和和截止情況，晶體管在飽和時(shí)輸出阻抗低，它并聯(lián)在LC回路上使Q值大為降低，降低頻率穩(wěn)

10、定度，波形也會(huì)失真，所以應(yīng)把工作點(diǎn)選在偏向截止區(qū)一邊，故工作點(diǎn)電流不能過大，應(yīng)選小些，通常對(duì)小功率振蕩器，工作點(diǎn)電流應(yīng)選,IcQ偏大，可使振蕩幅度增加一些，但對(duì)其它指標(biāo)不利，通常取Icq=1mA R4=2K 請(qǐng)考慮基極偏置電阻應(yīng)如何定。 取 c)振蕩電路參數(shù)與選?。? 選擇L= 10～12uH 而 選反饋系數(shù)Fu= l則C2= C3(選為510pF)。 取輸出接入系數(shù) 定一C4值時(shí),可取C3 值. 五.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)總結(jié) 根據(jù)原理框圖,我對(duì)調(diào)幅發(fā)射器進(jìn)行設(shè)計(jì),考慮時(shí)小功率發(fā)射,采用設(shè)計(jì)框圖2的設(shè)計(jì)方案

11、,對(duì)各部分進(jìn)行選取 1.在主振級(jí)電路上,有克拉潑電路和西勒電路進(jìn)行選擇,優(yōu)先考慮西勒電路,因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)參數(shù)要求工作頻率采用克拉潑震蕩電路易產(chǎn)生振幅變小的情況. 2.緩沖級(jí)的選擇中,開始時(shí)采用的時(shí)這樣的射極跟隨電路,后考慮到與MC1506G的連接不方便而放棄 而后采用了現(xiàn)在用的T2電路構(gòu)成的射級(jí)跟隨電路完成緩沖級(jí)任務(wù) 3.盡管采用的是射級(jí)框圖2,但考慮參數(shù)中并沒有限制發(fā)射功率上限,則省略了高頻放大級(jí)而直接與由MC1596G外接電路構(gòu)成的振幅調(diào)制相連,實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制發(fā)射. 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),讓我充分認(rèn)識(shí)到了自己在專業(yè)知識(shí)上的不扎實(shí),對(duì)元器件參數(shù)的選擇讓我很頭痛,大部分電路通過查閱書籍后利用photoshop繪制,公式則參閱資料書,通過wordgs工具編輯.在其中有很多錯(cuò)誤的地方.對(duì)電路的原理性能也感到不知所措,但這一次設(shè)計(jì),讓我深刻地體會(huì)到了高頻電路中的樂趣,也讓我堅(jiān)定了認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的決心. 通信05_1班 熊聰 0506030124 2008-1-8