《通信基本電路》課程設(shè)計報告小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計

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1、 《通信基本電路》 課程設(shè)計報告 小功率調(diào)幅發(fā)射機的設(shè)計 專業(yè)：電子信息工程 姓名： 學(xué)號： 班級： 指導(dǎo)教師： 摘 要 小功率調(diào)幅發(fā)射機常用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在中短波廣播通信的領(lǐng)域里更是得到了廣泛應(yīng)用。原因是調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)幅簡便，調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應(yīng)的調(diào)幅接收設(shè)備簡單，所以調(diào)幅發(fā)射機廣泛地應(yīng)用于廣播發(fā)射。 本課設(shè)結(jié)合Multisim軟件來對小功率調(diào)幅發(fā)射機電路的設(shè)計與調(diào)試方法進行研究。Multisim軟件能實現(xiàn)從電學(xué)概

2、念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證、和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。今天的Multisim軟件已不是單純的設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設(shè)計。 本課題的設(shè)計目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝對各級電路進行詳細地探討，并利用Multisim軟件仿真設(shè)計了一個小功率調(diào)幅發(fā)射機。 關(guān)鍵字：小功率調(diào)幅發(fā)射機、MULTISIM仿真、振蕩電路、調(diào)制電路、功率放大器。 目錄 目錄 3 1 選題意義 4 2 系統(tǒng)總體設(shè)計及實現(xiàn)的功能 4 2.1調(diào)幅發(fā)射機的性能指標(biāo) 4 2.2系統(tǒng)流程圖 4 2.3 各部分實現(xiàn)的具體功能 5 2.3.1發(fā)射機

3、各部分設(shè)計的原則及思路 5 2.3.2圖中各組成部分的的作用 5 3 各部分電路設(shè)計及原理分析 5 3.1主振級 6 3.1.1 主振級電路設(shè)計思路 6 3.1.2 主振級電路圖設(shè)計 6 3.2 緩沖級 7 3.2.1 緩沖級設(shè)計思路 7 3.2.2 緩沖級電路圖 7 3.3放大級 8 3.3.1放大級電路設(shè)計思路 8 3.3.2 放大級電路圖設(shè)計 9 3.4 振幅調(diào)制級 10 3.4.1 振幅調(diào)制級設(shè)計思路 10 3.4.2 振幅調(diào)制級電路圖 12 3.5 音頻放大級 13 4電路參數(shù)選擇及仿真結(jié)果 13 4.1振蕩級的計算與仿真結(jié)果 14 4.2 緩沖級

4、的計算與仿真結(jié)果 15 4.3 放大級晶體管的選擇 16 4.4振幅調(diào)制級參數(shù)的計算與仿真 17 4.5 音頻放大級電路參數(shù)計算及仿真結(jié)果 18 5 結(jié)論 19 6 心得體會 20 7 參考文獻 21 21 1 選題意義 這學(xué)期開了一門課《通信基本電路》，通過這門課我對無線電通信的理論知識有了一定的理解和認識。為了進一步增強對電子技術(shù)的理解，通過課程設(shè)計，我學(xué)會查尋資料、比較方案；學(xué)會了一點通信電路的計算，也能進一步提高分析解決實際問題的能力。低頻信號有效的發(fā)射出去需要經(jīng)過高頻信號調(diào)制，利用高頻信號作為載波，對信號進行傳遞，可以用不同的調(diào)制方式。在無線電廣播

5、中可分為調(diào)幅制、調(diào)頻制兩種調(diào)制方式。目前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機，一般都采用超外差式，它具有靈敏度高、工作穩(wěn)定、選擇性好及失真度小等優(yōu)點。這次課程設(shè)計我選用了超外差式收音機的設(shè)計。 通過本課題的設(shè)計、調(diào)試和仿真，加深對《通信基本電路》理論知識的進一步理解，進一步鞏固理論知識，能夠建立起無線發(fā)射機的整機概念，學(xué)會分析電路、設(shè)計電路的步驟和方法，了解發(fā)射機各單元之間的關(guān)系以及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算調(diào)幅發(fā)射機的各單元電路：主振級、被調(diào)級、推動級、功率放大級、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)等。進一步掌握所學(xué)單元電路以及在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)自己分析、應(yīng)用其他電路單元的能力。同時經(jīng)過課程設(shè)計，要學(xué)會查資料、充分利用互聯(lián)

6、網(wǎng)等一切可利用的學(xué)習(xí)資源，增強同學(xué)們分析問題解決問題的能力，為將來的畢業(yè)設(shè)計做鋪墊，也為將來走向就業(yè)崗位打下一定的基礎(chǔ)。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計及實現(xiàn)的功能 2.1調(diào)幅發(fā)射機的性能指標(biāo) 由于調(diào)幅發(fā)射機實現(xiàn)調(diào)幅簡便，調(diào)制所占的頻帶窄，并且與之對應(yīng)的調(diào)幅接收設(shè)備簡單，所以調(diào)幅發(fā)射機廣泛地應(yīng)用于廣播發(fā)射。在設(shè)計調(diào)幅發(fā)射機時，主要遵循如下性能指標(biāo)： l 工作頻率范圍：調(diào)幅制一般適用于中、短波廣播通信，發(fā)射機的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國家或有關(guān)部門所規(guī)定的范圍內(nèi)選取。對調(diào)幅發(fā)射機一般在中頻（0.3-3MHZ）和高頻（3-30MHZ）范圍內(nèi)。 l 發(fā)射功率：一般是指發(fā)射機送到天線上的功率。只有當(dāng)天

7、線的長度與發(fā)射頻率的波長可比擬時，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。 l 波長與頻率的關(guān)系為：λ= c/f。式中， c為電磁波傳播速度，c=m/s。 l 調(diào)幅系數(shù)：調(diào)幅系數(shù)ma是調(diào)制信號控制載波電壓振幅變化的系數(shù)，ma的取值范圍為0~1，通常以百分數(shù)的形式表示，即0%~100%。 l 非線性失真（包絡(luò)失真）：調(diào)制器的調(diào)制特性不能跟調(diào)制電壓線性變化而引起已調(diào)波的包絡(luò)失真為調(diào)幅發(fā)射機的非線性失真，一般要求小于10%。 l 線性失真：保持調(diào)制電壓振幅不變，改變調(diào)制頻率引起的調(diào)幅度特性變化稱為線性失真。 l 噪聲電平：噪聲電平是指沒有調(diào)制信號時，由噪聲產(chǎn)生的調(diào)制度與信號最大時間的調(diào)幅度比，

8、廣播發(fā)射機的噪聲電平要求小于0.1%，一般通信機的噪聲電平要求小于1%。 2.2系統(tǒng)流程圖 發(fā)射機的主要作用是完成有用的低頻信號對高頻信號的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋粋€中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射出去的電磁波。 調(diào)幅發(fā)射機通常由主振級、緩沖級、倍頻級、中間放大級、振幅調(diào)制、音頻放大和輸出網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)設(shè)計要求，載波頻率f=6MHz ，主振級采用西勒振蕩電路，輸出的載波的頻率可以直接滿足要求，不需要倍頻器。系統(tǒng)原理如下圖所示： 圖表 2 1小功率調(diào)幅發(fā)射機方框圖 2.3 各部分實現(xiàn)的具體功能 2.3.1發(fā)射機各部分設(shè)計的原則及思路 發(fā)射機的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號對高

9、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)射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分，和電源部分。 高頻部分一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，主振級往往采用石英晶體振蕩器，并在它后面加上緩沖級，以削弱后級對主振器的影響。如果載波的頻率較高，則由于晶體頻率一般不能太高，因而在緩沖級之后還應(yīng)加一級或若干級倍頻器，以使頻率提高所需的數(shù)值。倍頻級之后還需加若干級放大級，以逐步提高輸出功率，最后經(jīng)功放推動級將功率提高到能推動末級功放的電平，末級功放則將輸出功率提高到所需的發(fā)

10、射電平，經(jīng)過發(fā)射天線輻射出去。 低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進行調(diào)制。因此，末級低頻功率放大級也叫調(diào)制器。 調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻)信號上去的過程。所以末級高頻功率放大級則成為受調(diào)放大器。 2.3.2圖中各組成部分的的作用 振蕩級：產(chǎn)生平率為6MHz左右的載波信號。 緩沖級：將晶體振蕩級與調(diào)制級隔離，減小調(diào)制級對晶體振蕩級的影響。 音頻放大級：將話筒信號電壓放大到調(diào)制級所需的調(diào)制電壓。 功放以及調(diào)幅級：增大載波輸出功率，將話音信號調(diào)制到載波

11、上，產(chǎn)生已調(diào)波。 輸出網(wǎng)絡(luò)級：對前級送來的信號進行功率放大，通過天線將已調(diào)高頻載波電流以電磁波的形式發(fā)射到空間。 3 各部分電路設(shè)計及原理分析 3.1主振級 3.1.1 主振級電路設(shè)計思路 主振級主振級是調(diào)幅發(fā)射機的核心部件，主要用來產(chǎn)生一個頻率穩(wěn)定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號作為載波信號。振蕩器通常工作于丙類，因此它的工作狀態(tài)是非線性的。該電路通常采用晶體管LC正弦波振蕩器。LC振蕩器的基本工作原理： w 一套振蕩回路，包含兩個（或兩個以上）儲能元件。在這兩個元件中，當(dāng)一個釋放能量時，另一個就接收能量。釋放與接收能量可以往返進行，其頻率決定于元件的數(shù)值。 w 一個能量

12、來源，補充由振蕩回路電阻所產(chǎn)生的能量損失。在晶體管振蕩器中，這個能源就是直流電源。 w 一個控制設(shè)備，可以使電源功率在正確的時刻補充電路的能量損失，以維持等幅振蕩。這是由有源器件和正反饋電路完成的。 常用的正弦波振蕩器包括電容三點式振蕩器即考畢茲振蕩器、克拉潑振蕩器、西勒振蕩器。 本級用來產(chǎn)生4MHz左右的高頻振蕩載波信號，由于整個發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩(wěn)定度，同時也要有一定的振蕩功率（或電壓），其輸出波形失真較小。為此，這里我采用西勒振蕩電路，可以滿足要求。 l 西勒電路原理圖如下： 圖表3 1--1西勒電路原理圖 為了解決頻率穩(wěn)定度和振

13、蕩幅度的矛盾，常采用部分接入方式。由前述可知，為了保證振蕩器有一定的穩(wěn)定振幅及容易起振，當(dāng)靜態(tài)工作點確定后，晶體管內(nèi)部參數(shù)的值就一定，對于小功率晶體管可以近似認為，反饋系數(shù)大小應(yīng)在0.15～0.5范圍內(nèi)選擇。 3.1.2 主振級電路圖設(shè)計 如圖3-1-2西勒振蕩器電路圖所示。、、提供偏置電壓使三極管工作在放大區(qū)，起到濾波作用。 輸出電路的總電容： 振蕩頻率為： 在此西勒振蕩器電路中，由于和L并聯(lián)，所以變化不會影響回路的接入系數(shù)，如果使固定，可以通過改變來改變振蕩頻率，因此，西勒振蕩器可用作波段振蕩器，適用于較寬波段工作。 l 電路圖如下： 圖表3 1--2主振級西

14、勒振蕩器電路 3.2 緩沖級 3.2.1 緩沖級設(shè)計思路 為了減少后級對主振級振蕩電路振蕩頻率的影響，采用緩沖級。主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時會出現(xiàn)緩沖級輸出電壓明顯減小或波形失真的情況，可通過增大緩沖級的射極電阻R4來提高緩沖輸入級輸入阻抗，也可通過減小C2，即減小晶振級與緩沖級的耦合來實現(xiàn)。 3.2.2 緩沖級電路圖 圖表3 2--1 放大級電路圖 3.3放大級 3.3.1放大級電路設(shè)計思路 這里選用高頻小信號放大器最典型的單元電路如下圖3-3-1所示，這里由、構(gòu)成LC單調(diào)諧回路，由LC單調(diào)諧回路作為負載構(gòu)成晶體管調(diào)諧放大器。晶體管基極為正偏，工作在甲類狀態(tài)，負載回路調(diào)諧在輸入

15、信號頻率上，能夠?qū)斎氲母哳l小信號進行反相放大。由LC調(diào)諧回路的作用主要有兩個：一是選頻濾波，選擇放大=工作信號頻率，抑制其他頻率的信號；二是提供晶體管集電極所需的負載電阻，同時進行匹配交換。 設(shè)計的推動級采用高頻小信號諧振放大器電路。由于推動級還起到隔離緩沖的作用，故它的電路一般用諧振放大器加一級射隨器組成。 高頻小信號諧振放大器的主要性能指標(biāo)有： w 中心頻率 指放大器的工作頻率。它是設(shè)計放大電路時，選擇有源器件、計算諧振回路元器件參數(shù)的依據(jù)。 w 增益 指放大器對有用信號的放大能力。通常表示為在中心頻率上的電壓增益和功率增益。 電壓增益 功率

16、增益 式中，、分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入電壓；、分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入功率。 w 通頻帶 指放大電路增益由最大值下降3dB時所對應(yīng)的頻帶寬度，用表示。它相當(dāng)于輸入不變時，輸出電壓由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半時對應(yīng)的頻帶寬度。 w 選擇性 指放大器對通頻帶之外干擾信號的衰減能力。通常有兩種表征方法： （1）用矩形系數(shù)說明鄰近波道選擇性的好壞，矩形系數(shù)：表示與理想濾波特性的接近程度。 矩形系數(shù)定義為 或 理想矩形系數(shù)應(yīng)為1，實際矩形系數(shù)均大于1。 （2）用抑制比來說明對帶外某一特定干擾頻率信號抑制能力的大

17、小，其定義為中心頻率上功率增益與特定干擾頻率上的功率增益之比。 用分貝表示，則為： 3.3.2 放大級電路圖設(shè)計 圖表3 3--2 放大級電路圖 3.4 振幅調(diào)制級 3.4.1 振幅調(diào)制級設(shè)計思路 振幅調(diào)制的原因：從切實可行的天線出發(fā)，為使天線能有效地發(fā)送和接收電磁波，天線的幾何尺寸必須和信號波長相比擬，一般不宜短于1/4波長；便于不同電臺同時接收相同頻段的基帶信號；可實現(xiàn)的回路帶寬。 基帶信號特點：頻率變化范圍很大。 低頻（音頻）: 20Hz～20kHz 高頻（射頻）: 高頻窄帶信號 AM廣播信號: 535 ～1605kHz，BW=20kHz

18、 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)幅波的調(diào)制形式傳送出去。通常采用低電平調(diào)制和高電平調(diào)制兩種方式。采用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)制的方法是屬于低電平調(diào)制，輸出功率小，必須使用高頻功率放大器才能達到發(fā)射功率的要求。采用集電極調(diào)幅電路實現(xiàn)調(diào)制的方式屬于高電平調(diào)制。如果集電極調(diào)幅電路的輸出功率能夠滿足發(fā)射功率的要求，就可以在調(diào)制級將信號直接發(fā)射出去。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MC1496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

19、號的過程變得極為簡單，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)點是效率高，晶體管獲得充分的應(yīng)用；缺點是需要大功率的調(diào)制信號源?；鶚O調(diào)幅電路的優(yōu)缺點正好與之相反，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)整機的小型化。 共有三種振幅調(diào)制的方法：其區(qū)別和特點如下圖： 電壓 表達式 普通調(diào)幅波 載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波 單邊帶信號 波形圖 頻譜圖 信號 帶寬 圖表 3 4--1 三種調(diào)制方法對比 常見的調(diào)幅方法主要有乘法器調(diào)幅、開關(guān)型調(diào)幅電路、

20、晶體管調(diào)幅電路，其中晶體管調(diào)幅又分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅。其原理為：調(diào)幅波的共同之處都是在調(diào)幅前后產(chǎn)生了新的頻率分量，也就是說都需要用非線性器件來完成頻率變換。 這里將調(diào)制信號vΩ與載波信號v0相加后，同時加入非線性器件，然后通過中心頻率為ω0的帶通濾波器取出輸出電壓vo中的調(diào)幅波成分。 圖表 3 4--2 非線性調(diào)幅方框圖 本設(shè)計中，采用模擬乘法器MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路。用它可以容易的實現(xiàn)兩信號的相乘，將放大的語音信號同高頻載波相乘，從而得到調(diào)制信號。 l MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 圖表 3 4--3 乘法器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.4.2 振幅調(diào)制級電路圖 根據(jù)上面的方案設(shè)計

21、，選定模擬乘法器MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路如下圖所示。X通道兩輸入端8和10腳直流電位均為6V，可作為載波輸入通道；Y通道兩輸入端1和4腳之間有外接調(diào)零電路；輸出端6和12腳外可接調(diào)諧于載頻的帶通濾波器；2和3腳之間外接Y通道負反饋電阻R8。若實現(xiàn)普通調(diào)幅，可通過調(diào)節(jié)10kΩ電位器RP1使1腳電位比4腳高，調(diào)制信號與直流電壓疊加后輸入Y通道，調(diào)節(jié)電位器可改變的大小，即改變調(diào)制指數(shù)Ma；若實現(xiàn)DSB調(diào)制，通過調(diào)節(jié)10kΩ電位器RP1使1、4腳之間直流等電位，即Y通道輸入信號僅為交流調(diào)制信號。為了減小流經(jīng)電位器的電流，便于調(diào)零準確，可加大兩個750Ω電阻的阻值，比如各增大10Ω。 MC1496線

22、性區(qū)好飽和區(qū)的臨界點在15-20mV左右，僅當(dāng)輸入信號電壓均小于26mV時，器件才有良好的相乘作用，否則輸出電壓中會出現(xiàn)較大的非線性誤差。顯然，輸入線性動態(tài)范圍的上限值太小，不適應(yīng)實際需要。為此，可在發(fā)射極引出端2腳和3腳之間根據(jù)需要接入反饋電阻R8=1kΩ，從而擴大調(diào)制信號的輸入線性動態(tài)范圍，該反饋電阻同時也影響調(diào)制器增益。增大反饋電阻，會使器件增益下降，但能改善調(diào)制信號輸入的動態(tài)范圍。 MC1496可采用單電源，也可采用雙電源供電，其直流偏置由外接元器件來實現(xiàn)。 1腳和4腳所接對地電阻R5、R6決定于溫度性能的設(shè)計要求。若要在較大的溫度變化范圍內(nèi)得到較好的載波抑制效果（如全溫度范圍-5

23、5至+125），R5、R6一般不超過51Ω；當(dāng)工作環(huán)境溫度變化范圍較小時，可以使用稍大的電阻。 圖表 3 4—4振幅調(diào)制級電路圖 3.5 音頻放大級 如下圖所示的音頻放大電路，采用uA741對由話筒或CK插座輸入的語音信號進行不失真的放大。 圖表 3 5--1音頻放大電路圖 4電路參數(shù)選擇及仿真結(jié)果 選參數(shù)時所需考慮的幾點： w 晶體管選擇： 從穩(wěn)頻的角度出發(fā),應(yīng)選擇fT較高的晶體管,這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇fT >(3～10)f1max。同時希望電流放大系數(shù)β大些,這既容易振蕩,也便于減小晶體管和回路之間的耦合。 w 直流饋電線路的選擇 ： 為保證振蕩器起

24、振的振幅條件,起始工作點應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū);從穩(wěn)頻出發(fā),穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū),而不應(yīng)在飽和區(qū),否則回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL將降低。所以,通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點設(shè)置在小電流區(qū),電路應(yīng)采用自偏壓。 w 振蕩回路元件選擇： 從穩(wěn)頻出發(fā),振蕩回路中電容C應(yīng)盡可能大,但C過大,不利于波段工作;電感L也應(yīng)盡可能大,但L大后,體積大,分布電容大,L過小,回路的品質(zhì)因數(shù)過小,因此應(yīng)合理地選擇回路的C、L。在短波范圍,C一般取幾十至幾百皮法,L一般取0.1至幾十微亨。 w 反饋回路元件選擇： 反饋系數(shù)的大小應(yīng)在下列范圍選擇f＝0.1～0.5 4.1振蕩級的計算與仿真結(jié)果 l 參數(shù)計算 已知

25、條件： Vcc=12V，fo=7MHz，選擇的晶體管型號是3DG12B，其放大倍數(shù)β=50，ICQ=3mA，VCEQ=6V,VEQ=0.2VCC.依據(jù)電路計算： R3= (VCEQ- VEQ)/ ICQ=(12-6-0.212)V/3mA=1.2KΩ R4=VEQ/ICQ=0.212V/3mA=800Ω，故取標(biāo)值為R4=810Ω IBQ=ICQ/β=3mA/50=0.06 mA R2=VBQ/10IBQ=(VEQ+0.7)V/100.06mA=5.1KΩ R1=VCC-VBQ/10IBQ=(12-3.1)V/0.6mA=15KΩ 可取R1=10KΩ+10KΩ的可變電位器來調(diào)整偏置

26、。取C4=5/20pF C5=20pF，則F= C4/C5=1/2mA, C4//C5<< C1, C4//C5<

27、10=15.6mW,可選用3DG130，其參數(shù)為Icm＝300mA, fT≥200MHz, BVceo≥60V,PPcm=0.7W,振蕩管的選擇，要求BVceo≥50, fT≥10f0,仍選用3DG130。 l 仿真結(jié)果 圖表4 3 放大級電路仿真結(jié)果 4.4振幅調(diào)制級參數(shù)的計算與仿真 l 參數(shù)計算 已知條件： =12V，fo=3.579MHz，=0.5W，= 可設(shè)輸出變壓器的效率為=0.7 ===0.714W 設(shè)功率放大器在載波點于臨界狀態(tài)，可知： ==100.84 ===0.118A ===0.271A ==0.2530.271=0.069A = =0.

28、069=0.828W =-=0.828-0.714=0.114W ===86.23% l 仿真結(jié)果 圖表4 4 振幅調(diào)制級電路仿真結(jié)果 4.5 音頻放大級電路參數(shù)計算及仿真結(jié)果 l 仿真結(jié)果 圖表4 5 音頻放大級電路仿真結(jié)果 5 結(jié)論 由于工作頻率的升高，分布參數(shù)及各種耦合與干擾對高頻電路的影響，比低頻電路更加明顯。因此，理論估算的工作狀態(tài)與實際電路仿真到的狀態(tài)之間，往往會存在一定的差異。有時，在仿真過程中元件參數(shù)甚至需要較大的修改，才能達到預(yù)期的效果。所以，高頻電路的仿真過程與其設(shè)計過程同樣重要，有時比設(shè)計過程更復(fù)雜，除了需要經(jīng)驗以外，更需要細致耐心、棄而

29、不舍的精神。不能急躁，更不能盲目地更改元件參數(shù)，否則事倍功半，達不到預(yù)期效果。 另外，在實際的操作過程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，許多問題并不是由于電路本身的故障引起的，而恰恰是由于我們未能正確使用測試儀器，導(dǎo)致測試結(jié)果錯誤。因此，在調(diào)試電路之前，花些時間學(xué)習(xí)測試設(shè)備的使用方法，掌握它對某類被測電路的測試功能和限制條件，對于快速診斷電路故障是非常重要的，往往可以達到事半功倍的效果。同時，不能忽略連接到電路上的測試設(shè)備可能對電路性能帶來的影響。 電路的安裝、調(diào)試順序一般從前級單元電路開始，向后逐級進行。即先將各單元電路彼此斷開，從第一級開始調(diào)整單元電路的靜態(tài)工作點，以及交流狀態(tài)下的性能指標(biāo)；然后與下一

30、級連接，進行逐級聯(lián)調(diào)，直到整機仿真；最后進行整體電路技術(shù)指標(biāo)測試。 單元電路的調(diào)試，以振蕩器為例。常見的故障是，電路設(shè)計完畢，上電后，沒有信號輸出。在確認硬件電路連接沒有問題后，檢查電路是否起振?？梢酝ㄟ^測量發(fā)射極直流電壓進行判斷：起振后的射極電壓值應(yīng)大于靜態(tài)（未振蕩時）射極電壓值。若電路未起振，多是由于靜態(tài)工作點設(shè)置不當(dāng)引起的，可將基極偏置電阻之一安裝電位器，以便調(diào)節(jié)工作點。 在逐級聯(lián)調(diào)時，往往會出現(xiàn)調(diào)試合格的單元電路在聯(lián)調(diào)時性能參數(shù)發(fā)生很大變化的現(xiàn)象，這時，切不可盲目更改元件參數(shù)。故障原因多是由于單級調(diào)試時沒有接負載，而與下一級連接后，下一級的等效輸入阻抗必然對本級性能產(chǎn)生一定的影響；

31、或是所接負載與實際電路中的負載不等效；或是整機的聯(lián)調(diào)又引入了新的分布參數(shù)。因此，整體仿真時需仔細分析故障原因。 在逐級聯(lián)調(diào)時，還會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：單獨加測試信號調(diào)試合格的單元電路，在與前級或下級電路連接后，沒有輸出或輸出信號不正常。這時要考慮，各級相連的電路對其輸入信號幅度及功率的要求是否達到，也就是說，單元電路僅僅有輸入信號是不夠的，還要保證其輸入信號的參數(shù)滿足本級電路的要求。例如調(diào)幅接收機中的二極管大信號包絡(luò)檢波器，就要求輸入調(diào)幅波的幅度達到幾百mV以上。在單獨調(diào)試單元電路時，可借助測試儀器（如信號發(fā)生器、示波器等）確定電路達到最佳工作狀態(tài)所需的輸入信號幅值及頻率參數(shù)等。 在整體仿真時

32、，重點應(yīng)關(guān)注整體性能是否達到指標(biāo)要求。在整體各項指標(biāo)均達到要求的前提下，中間各別單元電路輸出波形的輕度失真是允許的。 隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，在電路設(shè)計中可利用合適的仿真軟件來輔助設(shè)計，縮短設(shè)計時間。但同時也必須注意到，在電路的實際安裝、調(diào)試中，尤其是高頻模擬電路的安裝、調(diào)試過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)仿真中所不能發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象，這是由于實際電路環(huán)境中各種條件，如電路板材質(zhì)、元器件參數(shù)、溫度、濕度、輻射等等因素的不確定性所導(dǎo)致的結(jié)果。而這些條件在仿真軟件中是很難模擬的。 6 心得體會 通過這次的高頻課程設(shè)計，我收獲了頗多： 首先，通過對高頻知識的掌握，初次利用Multisim軟件設(shè)計了一個小功

33、率調(diào)幅發(fā)射機。我根據(jù)先局部后整體的設(shè)計方案，先將小信號調(diào)幅發(fā)射機的各部分電路設(shè)計出來，并且單獨進行仿真和調(diào)試，然后再進行調(diào)試并且仿真。在設(shè)計各個環(huán)節(jié)中都遇到了很多問題：首先，參數(shù)的選定很難，課堂上基本上是分析電路的原理功能和計算電路的性能指標(biāo)，很少親自選定器件的參數(shù)，從資料或網(wǎng)上得到的數(shù)據(jù)很多都有問題；必須經(jīng)過修正和調(diào)試才能確定出器件的參數(shù)，只有正確的參數(shù)，才能夠設(shè)計出我們所想要的輸出結(jié)果，參數(shù)的正確性可以說決定著設(shè)計成功的50%；其次，有些時候理論上符合要求的電路，仿真后卻得不到相應(yīng)的結(jié)果，尤其是整機聯(lián)接的時候出現(xiàn)了更多問題，也花費了很多時間（其實差不多一半的時間都在進行整機調(diào)試和修正），比

34、如主振級與緩沖級聯(lián)調(diào)時緩沖級輸出電壓明顯減小并且波形失真嚴重，開始的時候，主振級甚至起振不起來，還有就是調(diào)幅失真，問題更加復(fù)雜。當(dāng)然也正是由于問題的出現(xiàn)，我才學(xué)到了更多的知識，以及設(shè)計的技巧，對Multisim軟件的應(yīng)用也更加熟練了。出現(xiàn)問題的時候，首先思考出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，然后借助于從圖書館借的幾本書，有時候直接上網(wǎng)查詢，也請教其他同學(xué)，在這個過程中對以前學(xué)的知識有了更深刻的了解，也明白了所學(xué)知識的應(yīng)用范圍，收獲頗豐。 其次，通過弄懂書本上的原理，以及一些課外書籍和網(wǎng)上知識的學(xué)習(xí)，和同學(xué)一起分析討論設(shè)計出了比較合理和能夠?qū)崿F(xiàn)的電路，這樣一來，把所學(xué)的理論知識運用到了實踐中，不僅鞏固了理論知識

35、的學(xué)習(xí)，更加提高了分析解決問題的能力。這次的課設(shè)是每個人獨立完成一種電路的設(shè)計與制作，是一次很好的鍛煉自己獨立能力的機會，盡管在課設(shè)的過程中碰到過很多難題，我都是先獨立思考解決，實在解決不了的就請教身邊的同學(xué)，有時候會被一語點破發(fā)現(xiàn)問題其實不是問題。大家一起探討，總是能發(fā)現(xiàn)問題的所在并且找的很好的解決方法。 而且，在以往模擬電子電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課設(shè)的基礎(chǔ)上，再次使用仿真軟件，做起仿真電路來比以前更加熟練，也學(xué)會了在仿真過程中發(fā)現(xiàn)問題并找到原因更好地改進電路，以確保做實物的可靠性，當(dāng)然仿真和實物還是很不同的。知識在于積累，課設(shè)讓我感覺到以往所學(xué)知識的力量是無窮的。 最后，在正確的仿真電

36、路下，做出了小功率調(diào)幅發(fā)射機的實物，合格地完成了課設(shè)，更重要的是在這個過程中學(xué)到了很多東西，培養(yǎng)了自己獨立思考和解決問題的能力，培養(yǎng)了動手能力和思考解決問題的能力，也為日后不如社會鍛煉培養(yǎng)了各種能力。 通過這次課程設(shè)計，我再次感受到理論應(yīng)用于實際中的難度，認識到理論聯(lián)系實際的重要性。我做的小功率調(diào)幅發(fā)射機所應(yīng)用到的理論知識都是書中經(jīng)典的知識點，因此對課本知識也有了進一步的理解，也意識到自己對課本知識理解不夠到位，知識面不夠廣，分析電路也有點吃力，我想這對我以后的學(xué)習(xí)有很大的促進作用。今后，我們會更加地努力學(xué)好專業(yè)知識，請老師放心。 7 參考文獻 [1]《電子線路設(shè)計實驗測試》 第三版，謝

37、自美主編，華中科技大學(xué)出版社 [2]《高頻電子線路實驗與課程設(shè)計》 楊翠娥主編,出版社：哈爾濱工程大學(xué)出版社 [3]《高頻電路設(shè)計與制作》何中庸譯，出版社：科學(xué)出版社 [4]《模擬電子線路》Ⅱ 主編：謝沅清 出版社：成都電子科大 [5]《高頻電子線路》第三版 主編：張肅文 出版社：高教出版社 [6]《高頻電子線路輔導(dǎo)》主編：曾興雯 陳健 劉乃安 出版社：西安電子科大 [7]趙景波、王勁松、滕敦朋.Protel 2004電路設(shè)計：從基礎(chǔ)到實踐.北京：電子工業(yè)出版社 2007 [8]邱關(guān)源.電路（第四版）.北京：高等教育出版社.1999年 [9]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.高等教育出版社.2001年 [10]賈新章..電子電路CAD技術(shù)基于OrCAD9.2.西安電子科技大學(xué)出版社.2002年出版