【正文】 調(diào)節(jié)輸入音頻信號(hào)的振幅值，可以得到調(diào)幅度不同的已調(diào)波形，下圖所示為調(diào)幅度分別為 和 1 時(shí)的已調(diào)波波形?？梢酝ㄟ^(guò)高頻電壓表 V及直流毫安表 mA 的指針來(lái)判斷集電極回路是否諧振，即電壓表 V的指針為最大值，毫安表 mA 的指針為最小值時(shí)集電極回路處于諧振狀態(tài)（或用掃頻儀測(cè)量）。 功率激勵(lì)級(jí)與功率放大級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)，往往也會(huì)出現(xiàn)高頻自激、輸出功率較小、波形失真較大等現(xiàn)象。 信號(hào)調(diào)制級(jí)調(diào)試 本機(jī)調(diào)制級(jí)主要采用 MC1496 進(jìn)行模擬信號(hào)的調(diào)制，為使 MC1496 工作在最佳狀態(tài)，并且使輸出已調(diào)信號(hào)失真度更小，在 MC1496 周邊需外加調(diào)平衡電路，調(diào)制部分的作用主要是將低頻的音頻信號(hào)加載到高頻載波中去，從而增大有用信號(hào)的功率，再通過(guò)天線輻射到空間中去，此部分的調(diào)試，一般是通過(guò)改變輸入音頻信號(hào)的幅度來(lái)調(diào)節(jié)輸出已調(diào)信號(hào)的調(diào)幅度。 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 29 4 單元電路調(diào)試與整機(jī)統(tǒng)調(diào) 整機(jī)電路的設(shè)計(jì)計(jì)算順序一般是從末級(jí)單元電路開始，向前逐級(jí)進(jìn)行。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn) [6]。一般移動(dòng)通信的天線的輸入阻抗為 50Ω [6]。 （ 2）反饋型寄生振蕩 反饋型寄生震蕩分為低頻寄生震蕩和高頻或超高頻寄生震蕩，低頻寄生震蕩的頻率低于放大器的 工作頻率，高頻寄生振蕩的頻率高 于放大器的工作頻率。但回路的初始狀態(tài)或者在調(diào)諧過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)回路失諧的狀態(tài)，即集電極回路的阻抗呈感性或者呈容性，將使回路的等效阻抗下降。 bbrRi 取負(fù)反饋電阻 R3=10Ω 則本級(jí)輸入電壓的振幅為 VRiPiVim ?? （ B）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn) 由上述計(jì)算結(jié)果得到靜態(tài)時(shí)晶體管的射級(jí)電位為 ???????βCQBQEQBQECQEQIIVVVVVRIV 取基極偏置電路的電流 I1=5IBQ，則 KIVRBQBQ ?? b qV b q 2B1 ??? V ccR 試驗(yàn)調(diào)整時(shí)取 R1=+10K 的電位器。 ??? （ θ ）θ ） α（ bbrZi 輸出變壓器線圈匝數(shù)比為 511221113 ?? ????MCCV RPNN 取 N3=7， N1=8。 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(jí)甲類功放是達(dá)不到要求的，故采用兩級(jí)功放電路，第一級(jí)采用甲類功率放大器作為激勵(lì)級(jí)，第二級(jí)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。由于高頻功率放大器的工作頻率高，相對(duì)頻帶又比較窄，所以工作時(shí)一般采用（ a）電流、電壓變化曲線 （ b）功率、效率變化曲線 圖 354 諧振功率放大器負(fù)載特性 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。 （ 2） 負(fù)載特性 當(dāng)放大器中直流電源帶電壓 CCV ， BBV 及輸入電壓振幅 imU 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。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。 （ 3） 輸出功率與效率 由于輸出回路調(diào)諧在基波頻率上，輸出電路中的高次諧波處于失諧狀態(tài)，相應(yīng)的輸出電壓很小，因此，在諧振功率放大器中只需研究直流及基波功率。直流分量只能通過(guò)回路電感線圈支路，其直流電阻較小，對(duì)直流也可看成短路。也就是說(shuō)，晶體管工作在截至和導(dǎo)通 （線性放大）兩種狀態(tài)下，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖信號(hào)。由于諧振網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)節(jié)困難，因此諧振功率放大器主要用來(lái)放大固定頻率或窄帶信號(hào)，所以諧振功率放大器也稱為窄帶高頻功率放大器 [15]。但在實(shí)際測(cè)量中并不利用此公示計(jì)算，一般采用波形測(cè)量的方法，如右圖（圖 342）所示，)cos1( tmU acm ?? 是 包絡(luò)函數(shù)，它反映了調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)線的變化。電源由 6 腳引入，4 腳接地， 8 腳與地之間接有源濾波退耦電容 C7。緩沖隔離級(jí)單元電路圖（圖 321）如右： 電壓放大倍數(shù) AV為 式中， gm—— 晶體管的跨導(dǎo)，一般情況下 。調(diào)節(jié)射極電阻 Rp1，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。如果已經(jīng)有自激振蕩，應(yīng)先設(shè)法排除它，然后再測(cè)試其直流工作點(diǎn)。主震級(jí)的模擬仿真結(jié)果如下（圖 312和圖 313）所示， 由晶振產(chǎn)生的信號(hào)由于振幅較小，因此需要加入小信號(hào)放大器，從而提高震蕩級(jí)的輸出振幅， T1構(gòu)成小信號(hào)電壓放大器，由 RP0 控制輸出電壓的振幅。 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。 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(méi)有諧振回路，因此， RC振蕩器不適合于作為高頻振蕩器。低頻信號(hào)通過(guò)各級(jí)放大級(jí)的層層放大，最終在末級(jí)功放處獲得所需的功率電平，從而可以對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行調(diào)制。 天線的主要作用是把已調(diào)制的高頻信號(hào)變成電磁波，輻射到空間去，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線電的發(fā)射功能 [6]。但如果采用集電極調(diào)幅電路，就要另加一至二級(jí)高頻電壓放大器，用來(lái)滿足集電極調(diào)幅電路的大信號(hào) 輸入。由于輸出功率小，因此 總體電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小的特點(diǎn)。 （ 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) 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。 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 iC 0 ，稱為乙類放大。這時(shí)候在接收端可以把調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來(lái)，也就是把高頻信號(hào)的幅度解 調(diào) 出來(lái)就可以得到調(diào)制信號(hào)了 [4]。 小功率相關(guān)技術(shù)及熱點(diǎn)問(wèn)題分析 （ 1）調(diào)幅定義 英文是 Amplitude Modulation（ AM） 。高頻部分主要包括：主振蕩器、緩沖放大級(jí)、中河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 間放大級(jí)、功放推動(dòng)級(jí)以及末級(jí)功放級(jí)。 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。 文中還簡(jiǎn)明介紹了調(diào)幅技術(shù)與調(diào)頻技術(shù)各自的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)了兩者在原理與應(yīng)用上的不同。課題以電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)為應(yīng)用背景，在仿真軟件與實(shí)驗(yàn)室中完成一個(gè)完整的調(diào)幅發(fā)射機(jī)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)線電報(bào)功能。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界現(xiàn)在已有 3333 座短波發(fā)射臺(tái)， 12590 座 中波發(fā)射臺(tái)， 25億臺(tái)調(diào)幅收音機(jī)，其中 7億 臺(tái)可收短波廣播。其中，載波信號(hào)的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的某種特征的變換而變化 [2]。 3)非線性失真要小 功率放大電路工作在大信號(hào) 狀態(tài) 下，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真，而且同一功放管輸出功率越大，往往 其 非線性失真越嚴(yán)重，這就使輸出功率和非線性失真成為一對(duì)主要矛盾。波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系為：λ = c/f[1]。 PA/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 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 （ 3）設(shè)計(jì)指標(biāo)： 載波頻率： fc=（或 6MHz），頻穩(wěn)度≤ 10exp(4)；低頻單音振蕩頻率： F=1000Hz； 單音調(diào)制調(diào)幅度： Ma≥ ，音頻調(diào)制平均調(diào)幅度 Ma=； 無(wú)源帶通濾波電路中心頻率為載波頻率， 3dB 帶寬為 9KHz， 丙類功率放大電路的等效天線負(fù)載阻抗： RL=75Ω；發(fā)射功率： Po≥ 1W；效率：η c≥ 60％以上。 高頻電壓放大器的主要作用是將振蕩電路產(chǎn)生的震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。 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(lái)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]。 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]。 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。 石英是一種各向異性的結(jié)晶體，其化學(xué)成分是二氧化硅。晶體震蕩級(jí)與小信號(hào)放大級(jí)聯(lián)合電路圖如圖（圖 311）所示 [3]： 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 此電路中主震級(jí)工作在較低的 6MHz 的頻率上，一般晶體振蕩器都能達(dá)到要求，且具有一定的輸出電壓，而且頻率穩(wěn)定度較高，無(wú)需進(jìn)行倍頻 [3]。如果采用集電極調(diào)幅電 路，就要使用一至二級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號(hào)輸入。 經(jīng)過(guò)小信號(hào)放大后輸出波形 (圖 314）如下 [5]： 圖 312 晶振產(chǎn)生的載波頻率 圖 313 晶體振蕩器輸 出波形 河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 與未加入放大器時(shí)相比，波形和頻率都沒(méi)有變化，指示振幅（電壓）有所增加。=(R6+Rp1)//Rp2,RB39。 ?? LBRRi β KΩ 輸入電壓 Vi 為 為減小射隨器對(duì)前級(jí)振蕩器的影響，耦合電容 C1不能太大，一般為數(shù)十皮法。完成這種調(diào)制過(guò)程的裝置稱為振幅調(diào)制器。乘法器的靜態(tài)偏置電流主要由內(nèi)部恒流源 Io 的值來(lái)確定 ,Io 是第 5 引腳上的電流 I5的鏡像電流，改變電阻 R25可調(diào)節(jié) Io 的大小。晶體管作為一個(gè)電流控制器件，它在較小的激勵(lì)信號(hào)電壓作用下，形成基極電流 bi ， bi 控制了較大的集電極電流 ci ， ci 流過(guò)諧振回路產(chǎn)生高頻功率輸出，從而完成了把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率的任務(wù)。將 ci 用傅里葉級(jí)數(shù)展開，得 式中 ， coI 為集電極電流直流分量，mmcmc III ..., 21 分別為集電極電流的基波，二次諧波及高次諧波分量的振幅。同時(shí)，諧振回路還可以將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為純電阻 Re。 2 諧振功率放大器的性能特點(diǎn) （ 1） 諧振功率放大器的工作狀態(tài) 在丙類諧振功率放大器中，根據(jù)晶體管工作是否進(jìn)入飽和區(qū)，可將其分為欠壓臨界和過(guò)壓工作狀態(tài)。 ? 過(guò)壓狀態(tài) 由于諧振功率放大器的負(fù)載是諧振回路，有可能產(chǎn)生較大的 cmU （例如諧振回路 Q值比較大）， minCEu 很?。ㄐ∮?CESu ），致使晶體管在 0?t? 附近因 CEu 很小而進(jìn)入飽和區(qū)。過(guò)壓狀態(tài)的特點(diǎn)是效率高，損耗小，并且輸出電壓受負(fù)載電阻 RL的影像較小，近似為交流恒壓源特性，但由于效率低，并且集電極損耗大，一般不選擇在此狀態(tài)工作。 2 電路原理圖： 丙類高頻功率放大器可工作在欠壓狀態(tài)、過(guò)壓狀態(tài)和臨界狀態(tài)。 整個(gè)電路的原理圖（圖 355）見右： 3 功率放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程 （ 1）所需器件 : 3DG12(主要參數(shù)： PCM=700mw， ICM=300mA， UCES≤ ， hfe≥ 30， ft≥ 150MHz，Ap≥ 6dB） 3DA1（主要參數(shù)： PCM=1w， ICM =750mA， UCES≥ ， hfe≥ 10， ft≥ 70MHz， Ap≥ 13dB） 鎳鋅鐵氧磁環(huán)（ NX100）若干 (規(guī)格：φ 10mmφ 6mmφ 5mm) 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。Rh39。 將上述設(shè)計(jì)計(jì)算的原件參數(shù)按照上圖（圖 355）進(jìn)行安裝，然后逐級(jí)進(jìn)行調(diào)試。對(duì)輸 出波形影響較大的有 1/2 基波頻率和 3 倍頻自激，右圖（圖 361）所示為 1/2 基波頻率功放輸出端的合成波形。 天線的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì) 天線的輸入阻抗就是指天線饋電端輸入電壓與輸出電流的比值。 天線的增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信息的能力，一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。螺旋式天線不是將元器件直線延長(zhǎng)到 1/4波長(zhǎng)，而是將天線螺旋纏繞成一個(gè)線圈。 晶振級(jí)與緩沖級(jí)聯(lián)調(diào)