通信电子线路——调幅发射系统整机设计

课程实验报告

摘要

调幅发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定宽度、适合通过天线发射的电磁波。振幅调制就是由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化，严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信号呈线性关系，其他参数（频率和相位）不变。本设计的发射机包括高频部分、低频部分、电源部分三个模块。低频信号采用音频放大器对调制信号进行放大，以便对高频末级功率放大器进行调制；高频部分主要包括主振荡器、缓冲放大、末级功放三部分，主振器采用采用频率稳定度高的差分对管振荡器，并在它后面加上缓冲级，以消弱后级对主振器的影响，经过音频放大后的信号在高频部分的末级功放实现对载波信号的调幅。 关键词 调幅；差分对管振荡器；发射机

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目录

一、 前言 .................................................................................................... 1 二、 设计指标 .............................................................................................. 2 三、 系统综述 .............................................................................................. 3 四、 单元电路及仿真 .................................................................................... 5 4.1. 差分振荡电路 ...................................................................................... 5 4.2. 倍频电路 ............................................................................................. 6 4.3. 缓冲电路 ............................................................................................. 7 4.4. 调制电路 ............................................................................................. 8 4.5. 高频功率放大 .................................................................................... 13

4.5.1. 集电极电源VCC提供的直流功率 ................................................. 14 4.5.2. 集电极输出基波功率 ................................................................. 14 4.5.3. 集电极效率ηc ......................................................................... 15 4.5.4. 偏置电路 ................................................................................. 17 4.6. 匹配网络 ........................................................................................... 19 五、 整机电路设计图 .................................................................................. 21 六、 设计总结 ............................................................................................ 22 七、 参考文献 ............................................................................................ 24

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一、前言

通信系统中的发送设备是将信息发送者送来的非电量原始信息（信源）如语音、文字和图像等转变成电信号，再把信号处理成适合于信道传输的信号形式送至信道。信源信号在通信系统中称为基带信号。基带信号是频谱在零频附近的宽带信号，这种信号一般具有从零频开始的较宽的频谱，而且在频谱的低端分布较大的能量，所以称为基带信号，这种信号不宜直接在信道中传输。如果将消息信号对频率较高的载波进行调制，就能使信号的频谱搬移到适合信道的频率范围内进行传输。例如声音基带信号的频率范围是20HZ～20kHZ，这样的基带信号是不能在无线信道上传输的。即使在某些可以传输直流的有限信道上，为了提高信道的通信容量，基带信号的传输方式也很少采用。

在通信系统中，调制有三个主要作用：1调制的过程就是一个频谱搬移的过程，将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上，然后传输至信道；2调制的另一个重要作用是实现信道复用，即把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输，以提高信道容量；3调制可以提高通信系统抗干扰的能力，例如将信号频率搬移，从而离开某一特定干扰频率。

对不同的信道，根据经济技术等因素，可以采用不同的调制方式。以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，亦即载波的参数随着调制信号的作用而变化，这种调制方式称为模拟调制。

而所谓振幅调制就是由调制信号去控制载波的振幅，使之按调制信号的规律变化，严格地讲，是使高频振荡的振幅与调制信号呈线性关系，其他参数（频率和相位）不变。这是使高频振荡的振幅载有消息的调制方式。

通信系统中的发送设备若采用调幅方式则称为调幅发射机，一般调幅发射机的组成框图如图所示，工作原理是：本机振荡产生一个固定频率的载波信号，载波信号经缓冲倍频送至振幅调制电路；话音放大电路将低频信号（例如语音信号）放大至足够的电压送到振幅调制电路；振幅调制电路的输出信号经高频功率放大器，高放级将载频信号的功率放大到所需的发射功率，然后经天线输出。

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二、设计指标

2.1 差分振荡器设计指标

本课程设计所设计的差分振荡器的输出载波频率为3.6MHz,频率较稳定，波形较好；另外调出的频率较低的载波为4KHz，频率稳定，波形接近正弦波。

2.2 倍频电路设计指标

本课程设计所设计的倍频电路可对载波频率放大5倍左右，使载波频率提高。

2.3 振幅调制电路设计指标

本课程设计所设计的振幅调制电路为二极管单双平衡调制电路，可利用调制信号对载波进行DSB或SSB 调制。

2.4 混频电路设计指标

本课程设计所设计的混频电路可将调幅波的频谱搬移到更高的频段，使之更适合在信道中传播。本设计电路中将10.5MHz的信号与11MHz的本振信号进行上混频，从而生成21.5MHz的调制信号。

2.5 丙类功率放大电路

本课程设计所设计的丙类功率放大电路可将1mV的信号放大至1V,放大倍数接近1000倍。

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三、系统综述

下图为基本的调幅发射系统框图。主要由振荡器，缓冲器，高频小信号放大器，调制器，高频功率放大器，低频电压放大器等电路组成。在组成电路中，除了主振器，调制器，调制信号是基本的组成单元，不能缺少外，其他单元电路的选择，主要根据设计指标来确定

图表 1调幅发射系统框图

缓冲级将主振器与其后一级隔离，以减小后级对振荡器频率稳定度及振荡波形的影响。所以，是否选择该单元电路，主要根据电路对稳定性的要求高低。一般情况下，需要选择该电路。

高频放大器的任务是将振荡电压放大后送到振幅调制，为驱动调制级 提供足够的增益。是否选择该单元电路主要根据所选择的振幅调制电路决定 。即：如果选择低电平调幅电路，由于这种调幅器为小信号输入，振荡器输出电压一般能够满足要求，就不需要放大电路；而如果采用高电平调幅电路，由于它要求大信号输入，振荡器输出电压不能满足时，就要使用一至二级高频放大器。

功率放大器是调幅发射系统的末级，它的任务是提供发射系统所需要的输出功率。是否选择该电路，主要根据系统对发射功率的要求。如果由调幅电路输出的功率能满足性能要求的话，就可以不加其后的功率放大电路，否则，就不能省略。

各个部分的主要作用：

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