【正文】 微調(diào)，較大的變動可能會使失真更加嚴(yán)重。（3） 功率增益 功放的輸出功率P0與輸入功率Pi之比稱之為功率增益，用符號Ap表示， （455）圖451 高頻功放的測試電路5 硬件電路調(diào)試過程及示波器圖像 在軟件仿真的基礎(chǔ)上，通過硬件的實(shí)踐與焊接，可以使我們不僅對本課題的理論知識有更好的掌握，更使我們在電子相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐能力上有進(jìn)一步的提高，在實(shí)踐中還可以對理論設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，從而在理論和實(shí)踐相結(jié)合的過程中不斷提升自己的專業(yè)課知識。如總電路圖所示，負(fù)載RL與丙類諧振功率放大器的諧振回路之間采用變壓器耦合連接方式，從而能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配的作用，集電極回路的諧振阻抗R0上的功率等于負(fù)載RL上的功率，所以可以將集電極的輸出功率視為高頻功放的輸出功率， （451）測量功放主要技術(shù)指標(biāo)的電路如圖451所示，其中高頻信號發(fā)生器提供激勵(lì)信號電壓與諧振頻率，示波器檢測波形失真，直流毫安表測量集電極的直流電流，高頻電壓表V測量負(fù)載RL的端電壓，只有在集電極回路處于諧振狀態(tài)時(shí)才能進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測量。 整機(jī)統(tǒng)調(diào)由于將最后一級接上后，輸入阻抗值不再等于之前的假負(fù)載的阻抗值，因而可能會產(chǎn)生回路失諧的情況，所以還要進(jìn)行統(tǒng)調(diào)工作。功率放大器最終調(diào)整到等效負(fù)載為51Ω時(shí)得到一定的電壓值為止。另外，功率放大器工作不正常時(shí)可能會出現(xiàn)嚴(yán)重自激，功放自激時(shí)集電極電流會突然增大至上百毫安以上（正常工作時(shí)集電極電流在40~50mA以下），這時(shí)功放管發(fā)熱嚴(yán)重，時(shí)間長了很可能就會燒壞，因而必須時(shí)刻注意防止功率放大器產(chǎn)生自激。此時(shí)，可通過調(diào)節(jié)緩沖隔離級的射級電阻RP1來提高緩沖隔離級的輸入阻抗，也可以減小主振級和緩沖級的耦合及減小C4來調(diào)整輸出波形。 主振級調(diào)試按設(shè)計(jì)的電路安裝好本振級后，調(diào)整晶體管的工作點(diǎn)，使震蕩管電流為3mA左右，適當(dāng)調(diào)整C1，使輸出頻率維持在6MHz左右，幅度置為40mV，波形為正弦波。螺旋式天線的接收效率通常不如直線1/4波長的拉桿天線，但是在某些應(yīng)用場合中更加關(guān)注天線的耐用性而不是有效性。在真空中信號的傳播速度為光速，本機(jī)的中心頻率為6MHz，因此，由公式波長=速度／，由于天線長度比較長，因此可以采用螺旋形式的天線。Dbi是相對于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的增益是均勻相同的，dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面使使地面表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能的接近饋線的特征阻抗。圖362 低頻寄生振蕩的影響高頻寄生振蕩一般由電路的分布參數(shù)（分布電容，引線電感）影響造成的。消除參量型寄生振蕩的常見方法是在基極或發(fā)射極接入防振電阻或引入適當(dāng)?shù)母哳l電壓負(fù)反饋，如果可能的話，可以適當(dāng)減小激勵(lì)信號電平[6]。寄生振蕩是高頻功率諧振放大器應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，常見的寄生振蕩有以下兩種：（1）參量自激型寄生振蕩圖361 1/2基波的影響當(dāng)功放的輸出電壓Vcm足夠大時(shí)，功放的動態(tài)工作點(diǎn)就可能進(jìn)入?yún)⒘繝顟B(tài)，這時(shí)晶體管的許多參數(shù)將隨著工作狀態(tài)而改變，如集電結(jié)電容Cb39。 諧振功率放大器的調(diào)整設(shè)計(jì)并計(jì)算高頻諧振功放的前提是假定諧振回路已處于諧振狀態(tài)，即集電極的負(fù)載阻抗為純電阻。L10，L20可以采用色碼電感，也可以采用環(huán)形磁芯繞制。（3）寬帶功率放大器(激勵(lì)級）設(shè)計(jì)（A）計(jì)算電路參數(shù)寬帶功率放大器的輸出功率應(yīng)等于下級的丙類功率放大器的輸入功率，并且其輸出負(fù)載應(yīng)等于丙類功放的輸入阻抗。當(dāng)交流負(fù)載線正好穿過靜態(tài)特征曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)A時(shí)，管子的集電極電壓正好等于管子的飽和管壓降UCES，集電極電流脈沖接近最大值Icm。由于輸出功率要求Po≥1W，因此功放可采用甲類或者丙類功率放大器，但由于總效率要求η≥50%，顯然，只采用一級甲類功放是達(dá)不到要求的，故采用兩級功放電路，第一級采用甲類功率放大器作為激勵(lì)級，第二級采用丙類功率放大器，其中甲類功放選用的晶體管為3DG12，丙類功放選擇的晶體管為3DA1。表示管子的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，稱為放大器工作在丙類狀態(tài)。由于高頻功率放大器的工作頻率高，相對頻帶又比較窄，所以工作時(shí)一般采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。（b）功率、效率變化曲線（a）電流、電壓變化曲線圖354 諧振功率放大器負(fù)載特性由圖中的負(fù)載特性可以看出高頻功放各種狀態(tài)的特點(diǎn)：臨界狀態(tài)輸出功率最大，效率也較高，通常應(yīng)選擇在此狀態(tài)工作。（2） 負(fù)載特性當(dāng)放大器中直流電源帶電壓，及輸入電壓振幅維持不變時(shí)，放大器的電流、電壓、功率與效率等隨諧振回路諧振電阻Re變化的特征，稱為放大器的負(fù)載特征。l 臨界狀態(tài)增大，就會減少，可使放大器在時(shí)工作在放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨界點(diǎn)上，晶體管工作在放大區(qū)和截止區(qū)，所以集電極電流仍為尖頂余弦脈沖。如果晶體管工作剛好不進(jìn)入飽和區(qū)，則稱為臨界工作狀態(tài)，其集電極電流脈沖形狀如圖中曲線②所示，雖然仍為尖頂余弦脈沖，但頂端變化平緩。所以，諧振功率放大器一般取為70度左右[24]。因此，在諧振功率放大器中，諧振回路除了起濾波作用外，還起到阻抗匹配的作用[23]。所以，晶體管集電極和發(fā)射極之間的電壓為 （352）其波形如圖（d）所示。對其他各次諧波而言，回路失諧而呈現(xiàn)很小的電抗并可看成短路。當(dāng)?shù)乃矔r(shí)值大于基極和發(fā)射極之間的導(dǎo)通電壓時(shí)，晶體管導(dǎo)通，產(chǎn)生基極脈沖電流，如圖（b）所示。此時(shí)輸入激勵(lì)信號應(yīng)為大信號，可達(dá)到1~2V,，甚至更大。1. 諧振功率放大器的工作原理（1） 電路組成圖351 晶體管高頻功率放大器原理圖 諧振功率放大器的原理如圖所示，除電源和偏置電路外，它由晶體管，諧振回路和輸入回路三部分組成。為了使輸出上，下調(diào)制對稱，在設(shè)計(jì)外部電路時(shí)，還應(yīng)使V12=V6，V8=V10，而且12腳及6腳所接的負(fù)載電阻應(yīng)相等，即R28=R29，調(diào)制輸出信息波形（圖344）如下[8]：圖344 調(diào)制信號 高頻諧振功率放大器的設(shè)計(jì)高頻功率放大器是各種無線電發(fā)射機(jī)的重要組成部分，其工作頻率較高，相對寬帶也比較窄，一般都采用LC諧振網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載構(gòu)成諧振功率放大器。圖343 調(diào)幅電路根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求以及為了最大程度的減小各極間的干擾，本機(jī)采用模擬乘法器作為調(diào)幅電路，模擬乘法器的出現(xiàn)，使高質(zhì)量的調(diào)幅信號的產(chǎn)生變得很簡單，而且成本也很低。調(diào)制過程如圖所示：（a）調(diào)制信號波形（b）載波信號波形（c）Ma＜1時(shí)的已調(diào)波形（e）Ma＞1時(shí)的已調(diào)波波形（d）Ma=1時(shí)的已調(diào)波波形圖341 調(diào)幅波調(diào)制過程(1) 普通調(diào)幅信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式為了突出基本概念，簡化分析，假設(shè)調(diào)制信號為單頻等幅余弦波，即 （341）設(shè)載波電壓為 （342）通常載波頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于調(diào)制頻率，即滿足，根據(jù)調(diào)幅的定義可直接寫出調(diào)幅波的表示式 （343）（2）調(diào)幅度的定義調(diào)幅度（又稱調(diào)制度或調(diào)制指數(shù)）反映了調(diào)制信號對高頻載波幅度的控制能力，它是與載波振幅之比，即 （344）圖342 普通調(diào)幅波波形UmaxUminBA式中，為比例常數(shù)。RP4越小，電路增益越高；反之，增益越小[9]。 語音放大級電路設(shè)計(jì)圖331 語音放大級電路語音放大器主要是對語音信號進(jìn)行放大和限頻，經(jīng)過放大后的語音信號送入調(diào)制級對高頻載波信號進(jìn)行調(diào)制，本機(jī)采用LM386進(jìn)行語音功率放大。緩沖隔離級單元電路圖（圖321）如右：電壓放大倍數(shù)AV為圖321 緩沖隔離級單元電路式中，gm——晶體管的跨導(dǎo)，一般情況下 。 ，式中，RL39。調(diào)節(jié)射極電阻Rp1，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。但由于其頻標(biāo)較粗，對于窄帶調(diào)諧放大器難以精確測試[6]。如果已經(jīng)有自激振蕩，應(yīng)先設(shè)法排除它，然后再測試其直流工作點(diǎn)。當(dāng)振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時(shí)，可以不加高頻電壓放大器。主震級的模擬仿真結(jié)果如下（圖312和圖313）所示，圖312 晶振產(chǎn)生的載波頻率圖313 晶體振蕩器輸出波形由晶振產(chǎn)生的信號由于振幅較小，因此需要加入小信號放大器，從而提高震蕩級的輸出振幅，T1構(gòu)成小信號電壓放大器，由RP0控制輸出電壓的振幅。設(shè)晶體管β=60，Icq=2mA，由三極管的回路計(jì)算方法可推算出R1=150kΩ，R2=100Ω，R3=3kΩ。圖311 主振級單元電路石英晶體振蕩器是利用石英晶體諧振器作為濾波元件構(gòu)成的振蕩器，其振蕩頻率由石英晶體諧振器決定。為使整機(jī)電路簡單并且頻穩(wěn)度度較高，本機(jī)采用石英晶體振蕩器。方案二：采用RC正弦波振蕩器，由于RC振蕩器主要是由電阻和電容組成的，在電路中并沒有諧振回路，因此，RC振蕩器不適合于作為高頻振蕩器。振幅調(diào)制級：將音頻信號加入到高頻載波中，從而產(chǎn)生調(diào)幅波。低頻信號通過各級放大級的層層放大，最終在末級功放處獲得所需的功率電平，從而可以對高頻功率放大器進(jìn)行調(diào)制。3 單元電路的設(shè)計(jì)與仿真發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是要完成有用的低頻信號對高頻載波的調(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[2]。天線的主要作用是把已調(diào)制的高頻信號變成電磁波，輻射到空間去，從而實(shí)現(xiàn)無線電的發(fā)射功能[6]。模擬乘法器的出現(xiàn)，使高質(zhì)量的調(diào)幅信號的產(chǎn)生變得很簡單，而且成本也很低，因此本機(jī)采用模擬乘法器MC1496構(gòu)成調(diào)幅電路[6]。但如果采用集電極調(diào)幅電路，就要另加一至二級高頻電壓放大器，用來滿足集電極調(diào)幅電路的大信號輸入。本機(jī)設(shè)計(jì)要求頻穩(wěn)度要達(dá)到10exp(4)，一般的lc振蕩電路頻穩(wěn)度約為102~103，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此由于本機(jī)頻穩(wěn)度要求較高，可以采用晶振作為主震級振蕩器，從而可以達(dá)到較高的頻率穩(wěn)定度[1][2][5]。由于輸出功率小，因此總體電路具有結(jié)構(gòu)簡單，體積較小的特點(diǎn)。 課題的研究任務(wù)和內(nèi)容（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。（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為美國國家儀器（NI）公司推出的以Windows為平臺的仿真工具，適用于模擬與數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)與仿真工作。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射機(jī)高頻振蕩的波長λ可以相比擬時(shí)，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。 2)乙類放大在輸入正弦信號的一個(gè)周期內(nèi)，只有半個(gè)周期，三極管的iC 0 ，稱為乙類放大。這個(gè)比值越大，意味著效率越高[8]。這時(shí)候在接收端可以把調(diào)制信號解調(diào)出來，也就是把高頻信號的幅度解調(diào)出來就可以得到調(diào)制信號了[4]。使高頻載波的頻率隨信號改變的調(diào)制（AM）。 小功率相關(guān)技術(shù)及熱點(diǎn)問題分析1. 調(diào)幅相關(guān)（1）調(diào)幅定義英文是Amplitude Modulation（AM）。因此至今它仍然是世界上使用最廣泛的廣播媒體。高頻部分主要包括：主振蕩器、緩沖放大級、中間放大級、功放推動級以及末級功放級。 小功率調(diào)幅發(fā)射機(jī)初步認(rèn)識目前，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)電路簡單、調(diào)試容易、信號帶寬窄和技術(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。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，移動通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)導(dǎo)航、遙控遙測、射電天文等40多種無線電業(yè)務(wù)已在我國的通信、廣播、電視、國防、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[7]。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)制信號選擇1KHz，發(fā)射機(jī)功率初步定為1W。一般來說，簡易發(fā)射機(jī)主要分為低頻部分、高頻部分、以及電源部分。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、船中的移動接收。中國這樣的大國不容易由調(diào)頻(FM)廣播覆蓋，因而調(diào)幅廣播仍然具有很大的市場。 （2）調(diào)幅特點(diǎn)一種調(diào)制方式，屬于基帶調(diào)制。也就是說，通過用調(diào)制信號來改變高頻信號的幅度大小，使得調(diào)制信號的信息包含入高頻信號中去，通過天線把高頻信號發(fā)射出去，然后就把調(diào)制信號也傳播出去了。所謂效率其定義式就是負(fù)載得到的有用信號功率和電源供給的直流功率的比值。 （2）放大電路的工作狀態(tài)1)甲類放大在輸入正弦信號的一個(gè)周期內(nèi)，都有電流流過三極管，這種工作方式通常稱為甲類放大[1]。（1）發(fā)射功率 發(fā)射功率一般是指發(fā)射機(jī)輸送到天線上的功率。對調(diào)頻發(fā)射機(jī)，工作頻率一般選在超短波（3