【正文】 也就是說，通過用調(diào)制信號(hào)來改變高頻信號(hào)的幅度大小，使得調(diào)制信號(hào)的信息包含入高頻信號(hào)中去，通過天線把高頻信號(hào)發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號(hào)也傳播出去了。 調(diào)幅特點(diǎn) 一種調(diào)制方式，屬于基帶調(diào)制。中國(guó)這樣的大國(guó)不容易由調(diào)頻 (FM)廣播覆蓋，因而調(diào)幅廣播仍然具有很大的市場(chǎng)。 盡管調(diào)幅廣播的帶寬只有 9kHz 或 10kHz，音質(zhì)無法與調(diào)頻立體聲相比，但是由于調(diào)幅廣播發(fā)展時(shí)間最久，全球標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，在任何地方購買的收音機(jī)在全球各地都能使用，接收工具簡(jiǎn)單，而且可以方便地進(jìn)行室內(nèi)、外的便攜接收與車、船中的移動(dòng)接收。一般來說，簡(jiǎn)易發(fā)射機(jī)主要分為低頻部分、高頻部分、以及電源部分。 在實(shí)際的廣播發(fā)射系統(tǒng)中，中波調(diào)幅的頻率范圍為 535 ～ 1605 千赫，音頻信號(hào)中的高音頻率應(yīng)該被限制在 千赫以下，發(fā)射功率需要達(dá)到 300W 以上才能使空間覆蓋面達(dá)到比較好的狀態(tài)，此次設(shè)計(jì)需要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中研究發(fā)射機(jī)的工作原理與原件選擇，因此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件適當(dāng)降低技術(shù)指標(biāo)，載波頻率采用實(shí)驗(yàn)室較為常用的 6MHz，單音頻調(diào)制信號(hào)選擇 1KHz，發(fā)射機(jī)功率初步定為 1W。目前，移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)導(dǎo)航、遙控遙測(cè)、射電 天文等40 多種無線電業(yè)務(wù)已在我國(guó)的通信、廣播、電視、國(guó)防、安全、鐵路、交通、航空、航天、氣象、漁業(yè)、科研等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 [1]。掌握了一般電子產(chǎn)品的研制過程，學(xué)習(xí)測(cè)試高頻信號(hào)的幅度和功率，掌握基本的試驗(yàn)技能（包括元器件的選擇，電 路的焊接）提高了解決實(shí)際問題的能力。 學(xué)校代碼： 11059 學(xué) 號(hào)： 0905076042 Hefei University 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） B A C HE L OR D I SSE RTAT I ON 論文題目： 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)位類別： 工 學(xué) 學(xué) 士 年級(jí)專業(yè)（班級(jí)）： 09通信工程（ 2）班 作者姓名： 喬 寬 導(dǎo)師姓名： 顧 涓 涓 完成時(shí)間： 2020 年 5 月 29 日 I 小功率調(diào)幅 發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 中 文 摘 要 本課題是關(guān)于小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作原理、分析制作方法及其安裝調(diào)試。 文中系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了振蕩器、音頻放大器、振幅調(diào)制器和諧振功率放大器等系統(tǒng)單元電路，通過仿真軟件 Multisim，進(jìn)行仿真并優(yōu)化了系統(tǒng)電路。 調(diào)幅技術(shù)目前正廣泛應(yīng)用于通信與廣播技術(shù)中，遠(yuǎn)距離世界性的信息傳播使得調(diào)幅技術(shù)展現(xiàn)了更大的應(yīng)用空間，如何更高效率的傳播有用信息，而且使信號(hào)的失真度達(dá)到最小，是下一代調(diào)幅技術(shù)需要研究的主要方向。 目前，雖然調(diào)頻技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)突飛猛進(jìn)，其應(yīng)用范圍覆蓋了無線通信 技術(shù)的 80%以上，但是由于小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)具有調(diào)制解調(diào)電路簡(jiǎn)單、調(diào)試容易、信號(hào)帶寬窄和技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此仍然使其能夠在中短波通信中廣泛得以應(yīng)用。高頻部分主要包括：主振蕩器、緩沖放大級(jí)、中間放大級(jí)、功放推動(dòng)級(jí)以及末級(jí)功放級(jí)。因此至今它仍然是世界上使用 最廣泛的廣播媒體。 調(diào)幅的基本概念 調(diào)幅定義 英文是 Amplitude Modulation（ AM）。使高頻載波的頻率隨信號(hào)改變的調(diào)制（ AM）。這時(shí)候在接收端可以把調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來，也就是把高頻信號(hào)的幅度解調(diào)出來就可以得到調(diào)制信號(hào)了 [2]。這個(gè)比值越大，意味著效率越高 [8]。 （ 2)乙類放大 在輸入正弦 信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，只有半個(gè)周期，三極管的 ci 0 ，稱為乙類放大。只有當(dāng)天線的長(zhǎng)度與發(fā)射機(jī)高頻振蕩的波長(zhǎng)λ可以相比擬時(shí)，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。 （ 3）總效率 發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的總功率與其消耗的總功率之比稱之為發(fā)射系統(tǒng)的總效率，即 （ 132） multisim 軟件的特點(diǎn)與應(yīng)用 Multisim為美國(guó)國(guó)家儀器（ NI）公司推出的以 Windows 為平臺(tái)的仿真工具，適用于模擬與數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)與仿真工作。 AP /mW 50 100 200 300 400 500 s/km ? ? ? ?4 mWkm APs ?cAA PP ?? /?表 131 發(fā)射功率與通信距離的關(guān)系 5 論文的主要研究工作 (1)小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)包括載波振蕩電路、低頻單音振蕩電路（電報(bào)功能）、音頻放大電路、振幅調(diào)制電路、帶通濾波電路、緩沖放大電路和丙類功率放大電路的設(shè)計(jì)； （ 2）除振幅調(diào)制電路采用集成乘法器外，其余電路均采用分立元件設(shè)計(jì)；要求應(yīng)用電路仿真軟件設(shè)計(jì)，并通過仿真調(diào)試優(yōu)化電路。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求工作頻率為 6MHz，輸出功率為 1W。 發(fā)射機(jī)一般分為三個(gè)部分：高頻部分，低頻部分和電源部分 [3]。 采用典型的調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案即可達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，發(fā)射機(jī)的主要單元電路見下圖（圖 21）： 圖 21 發(fā)射機(jī)的主要單元電路 圖中各部分主要作用為： 主振級(jí)：有晶體振蕩器產(chǎn)生頻率為 6MHz 的振蕩載波信號(hào)。 高頻功放：對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，加入到天線中，從而向空間輻射。 高頻電壓放大器 高頻電壓放大器的主要作用是將振蕩電路產(chǎn)生的振蕩電壓放大到一定程度后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻諧振放大器。為簡(jiǎn)便起見，本機(jī)調(diào) 幅器采用模擬乘法器 MC1496 進(jìn)行調(diào)幅 [4]。 功率激勵(lì)級(jí) 8 由模擬乘法器調(diào)制電路輸出的已調(diào)信號(hào)較小，不能滿足末級(jí)功 放的輸入要求，因此，要在模擬乘法器后邊加上功率激勵(lì)級(jí)來放大已調(diào)調(diào)制的信號(hào)功率，從而滿足后級(jí)電路的輸入要求 [7]。 由于無線設(shè)備本身的傳播距離的限制，因此，若想達(dá)到比 較理想的傳播距離，必須外接天線 [6]。 方案一：采用石英晶體振蕩器，石英晶體振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定度，在選擇合適的偏置電路的情況下，頻穩(wěn)度可達(dá)到 1110? 數(shù)量級(jí)，而且，其工作狀態(tài)穩(wěn)定，波形失真度也比較小，因此，在頻穩(wěn)度要求較高的電路中，可以選用石英晶體振蕩器作為主振級(jí)。 LC 回路由于受到標(biāo)準(zhǔn)性和品質(zhì)因數(shù)的限制，其頻穩(wěn)度一般只能達(dá)到 410? 數(shù)量級(jí)。晶片的固有機(jī)械振動(dòng)頻率又稱為諧振頻率，其值與晶片的幾何尺寸有關(guān)，具有很高的穩(wěn)定性 [19]。電路中的 T1 靜態(tài)工作點(diǎn)由 R1R2 和 R3 決定，在設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先決定集電極電流 Icq，一般都取~4mA， Icq 過大會(huì)引起波形失真，有時(shí)還伴隨產(chǎn)生高次諧波 [6]。 R1 、 R2 和 0pR 構(gòu)成分壓式偏置電路， C2 和 C3 的串接電容直接并接在晶體兩端，為晶體的負(fù)載電容。如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號(hào)是小信號(hào)。因此，在測(cè)試其直流工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先用示波器觀察一下放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。后者比較簡(jiǎn)單、直觀。在緩沖隔離級(jí)的選擇上不論是在低頻電路還是高頻電路的整機(jī)設(shè)計(jì)中，緩沖隔離級(jí)常采用射極跟隨器電路 [1]。//i B LR R R?? ，式中， 39。所以圖示 射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似等于 1 的特點(diǎn)。 C2 為 F 左右。 3 腳到地之間接入 C6 和 RP4 組成負(fù)反饋電路，決定放大倍數(shù)的大小。 振幅調(diào)制（ AM）就是用低頻信號(hào)（調(diào)制信號(hào)） )(tU? 去控制高頻載波 )(tUc 的振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)成正比變化。 為了使調(diào)幅波不失真，即高頻振幅能真實(shí)的反映調(diào)制信號(hào)， am 應(yīng)小于或者等于 1?am ，則產(chǎn)生過調(diào)制，如上邊（ e）圖所示，實(shí)際中應(yīng)該避免產(chǎn)生過調(diào)幅。 在設(shè)置乘法器各點(diǎn)的靜態(tài)偏置電壓時(shí)，應(yīng)使乘法器內(nèi)部的三極管均工作在放大狀態(tài)，并盡量使靜態(tài)工作點(diǎn)處于直流負(fù)載線的中點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于圖所示電路，應(yīng)使內(nèi)部電路中三極管的 Vce=4V~6V，即 V6V8=V12V10=4V~6V， V8V4=V10V1=4V~6V， V2（ Vee） =V3（ Vee） =4V~6V。為了提高效率，諧振功率放大器通常工作在丙類。如前所述，為了使高頻功放 以高效率輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作，為了保證在丙類工作，基極偏置電壓 bbU 應(yīng)使晶體管工作在截止區(qū)，一般為負(fù)值，即靜態(tài)時(shí)發(fā)射結(jié)為反偏。 （ 2）電壓電流波形 圖 351 晶體管高頻功率放大器原理圖 18 當(dāng)基極輸入一余弦高頻信號(hào) iu 后，晶體管基極和發(fā)射級(jí)之間的電壓為： )co s ( tUVuVu imBBiBBBE ????? 其波形如圖（ a）所示。 當(dāng)集電極回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率ω上，即與高頻輸入信號(hào)的基波諧振時(shí)，諧振回路對(duì)基波電流而言等效為一純電阻。若回路諧振電阻為 Re，則 emccmcmemcc RIU tUtRIu11 )c os ()c os (? ???? ?? （ 351） 式中， cmU 為基波電壓振幅。通過調(diào)節(jié) L,C 使并聯(lián)回路諧振電阻 Re 與晶體管所需集電極負(fù)載值相等，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。60?? 時(shí)，效率可達(dá) 90%，隨著 ? 的減小，效率還會(huì)進(jìn)一步提高。將不進(jìn)入飽和區(qū)的工作狀態(tài)稱為欠壓，其集電極電流脈沖形狀如圖中曲線①所示，為頂尖余弦脈沖。 圖 353 放大器的工作狀態(tài) 21 ? 欠壓狀態(tài) 根據(jù)丙類諧振功率放大器的工作原理可知，基極電壓最大值 maxCEu 與集電極電壓最小值 minCEu 出現(xiàn)在同一時(shí)刻，所以只要當(dāng) minCEu 比較大（大于 maxBEu ），晶體管工作就不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)而工作在欠壓狀態(tài)。因?yàn)樵陲柡?區(qū)晶體管集電結(jié)被加上正向電壓， BEu 的增加對(duì) ci 的影想很小，而 ci 卻隨 CEu 的下降迅速減小，所以使得集電極電流脈沖頂部產(chǎn)生下凹現(xiàn)象。根據(jù)諧振功率放大器工作狀態(tài)的分析可知，當(dāng)CCV BBV 及 imU 不變，負(fù)載 Re 變化時(shí)，就會(huì)引起放大器輸出電壓 cmU 的變化，從而 使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化。在實(shí)際調(diào)整中，高頻功放可能會(huì)經(jīng)歷上述各種狀態(tài)，利用負(fù)載特性就可以正確判斷各種狀態(tài)，已進(jìn)行正確的調(diào)整。表示管子在整個(gè)工作周期內(nèi)全部導(dǎo)通，稱為放大器工作在甲類狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)通角等于 90176。因?yàn)榍穳籂顟B(tài)的工作效率較低，而過壓狀態(tài)的又會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的失真，所以一般選用讓其工作在臨界狀態(tài)。當(dāng)放大器的輸入信號(hào) iU 為正弦波時(shí)，則在集電極輸出波形為電流為 Ic 的余弦脈沖波。 整個(gè)電路的原理圖（圖 431 ）見下圖： 功率放大器的設(shè)計(jì)過程 （ 1）所需器件 : 3DG12(主要參數(shù)： 700CMP mW? ， 300CMI mA? ， CESU ≤ ， hfe≥ 30， ft≥150MHz， Ap≥ 6dB） 3DA1（主要參數(shù)： 1CMPW? ， 750CMI mA? ， ? ， hfe≥ 10， ft≥ 70MHz， Ap≥ 13dB） 鎳鋅鐵氧磁環(huán)（ NX100）若干 (規(guī)格：φ 10mmφ 6mmφ 5mm) 圖 431 高頻功率放大器電路圖 24 電源（ +Ucc=12V） 漆包線（Φ ） 電阻若干 電容若干 （ 2）丙類諧振功率放大器的設(shè)計(jì) （ A）確定放大器的工作狀態(tài) 為獲得較高的效率η和最大的輸出功率 Pe，功放的工作狀態(tài)應(yīng)選為臨界狀態(tài)，取θ=70 度，可得此時(shí)集電極的等效負(fù)載電阻 552 )(2 )( 22 ????? PoV c e sV c cPcV c e sV c cRq 其中 Vcc=12V， Vces=， Pc=Po=1W。 若取集電極并聯(lián)諧振回路的電容 C=100pF，得回路電感為 uHuHCfL o 10)( 2 4 ??? 若采用 10*6*5 的鐵氧體來繞制輸出耦合變壓器，則可計(jì)算出總線圈的匝數(shù)為 N2，即 26 uHNIAuL 32222 104 ??? ? 則 N2=8 （