1、电子线路应用设计1课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 小功率调幅发射机设计 初始条件：可选元件：晶体管、MC1496仿真软件：multisim 软件要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 掌握小功率调幅发射机原理；2、 设计出实现调幅功能的电路图；3、 应用 multisim 软件对所设计电路进行仿真验证时间安排：1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2、课程设计时间为 1 周。（1）确定技术方案、电路，并进行分析计算， 时间 1 天；（2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间
2、2 天；（3）总结结果，写出课程设计报告，时间 2 天。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日电子线路应用设计2目 录摘要 3Abstract 4一 调幅发射机的主要性能指标 5二 小功率调幅发射机的设计 72.1 设计要求 72.2 电路设计 .82.2.1 拟定调幅发射机的工作原理框图 .82.2.2 增益分配 .82.2.3.本机振荡电路和话音放大电路 .92.2.4 调制电路 .102.2.5 功率放大级电路 .122.2.6 整体电路设计 .13三、调试与仿真 143.1 晶体振荡器的调试 .143.2 调制器的测试 .153.3 整机联调及其常见故障分析
3、.16四、心得与体会 17五、参考文献 18电子线路应用设计3摘 要小功率调幅发射机常用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在中短波广播通信的领域里更是得到了广泛应用。原因是调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。本课设结合 Multisim 软件来对小功率调幅发射机电路的设计与调试方法进行研究。Multisim 软件能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证、和设计数据管理。今天的 Multisim 软件已不是单纯的设计工具，而是一个系统 ，它覆盖了以仿真为核心的全部物理设计。使用Multisim、
4、等计算机软件对产品进行辅助设计在很早以前就已经成为了一种趋势，这类软件的问世也极大地提高了设计人员在机械、电子等行业的产品设计质量与效率。本课题的设计目的是要求掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装对各级电路进行详细地探讨，并利用 Multisim 软件仿真设计了一个小功率调幅发射机。电子线路应用设计4AbstractLow-power AM transmitters commonly used in communications systems and other radio systems, especially in the area of MW and SW radio commu
5、nication has been more widely used. The reason is simple AM transmitter to achieve amplitude modulation frequency band occupied by narrow, and the corresponding AM reception equipment and straightforward, it is widely used in broadcast AM transmitter fired. Multisim software to set up this lesson wi
6、th the small-power AM transmitter circuit design and debugging of ways. Multisim software can go from concept design to the electrical output of the physical production data, as well as in between all the analysis, validation, and design data management. Todays Multisim software is not a simple desi
7、gn tool, but a system, which covers the core to simulate all the physical design. The use of Multisim, and other computer-aided design software products for a long time ago had become a trend, the advent of such software is also greatly improved the design staff in machinery, electronics and other i
8、ndustries of the product design quality and efficiency. This topic is designed to require low-power AM to grasp the basic launch system design and installation of the circuit at all levels to explore in detail, using Multisim software simulation designed a low-power AM transmitters. 电子线路应用设计5一 调幅发射机
9、的主要性能指标由于调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。调幅发射机的主要性能指标如下：工作频率范围：调幅制一般适用于中、短波广播通信，其工作频率范围为300kHz30MHz。发射功率：一般是指发射机送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。调幅系数：调幅系数 ma 是调制信号控制载波电压振幅变化的系数，ma 的取值范围为 01，通常以百分数的形式表示，即 0%100%。非线性失真（包络失真）：调制器的调制特性不能跟调制电压线性变化而引起已调波的包络失真为调幅发射机的非线性失真
10、，一般要求小于 10%。线性失真：保持调制电压振幅不变，改变调制频率引起的调幅度特性变化称为线性失真，噪声电平：噪声电平是指没有调制信号时，由噪声产生的调制度与信号最大时间的调幅度比，广播发射机的噪声电平要求小于 0.1%，一般通信机的噪声电平要求小于 1%。电子线路应用设计6调幅发射机的工作原理一条调幅发射机的组成框图如下图图 1 所示，其工作原理是：第一本机振荡产生一个固定频率的中频信号，它的输出送至调制器；话音放大电路放大来自话筒的信号，其输出也送至调制器；调制器输出是已调幅了的中频信号，该信号经中频放大后与第二本振信号混频；第二本振是一频率可变的信号源，一般选第二本振频率 fo2 是第
11、一本振 f1 与发射载频 foc 之和，混频器输出经带通或低通滤波器滤波，是输出载频 fc=fo2-fo1;功放级将载频信号的功率放大到所需发射功率。图 1 调幅发射机组成框图本 振 1调 制 器 中 放 混 频 功 放话 筒 本 振 2 带 通话 音 放 大 天 线电子线路应用设计7二 小功率调幅发射机的设计2.1 设计要求根据以上的原理，要求设计一个小功率调幅发射机，主要参数：已知+Vcc=+10V、-VEE=-10V；话音放大级输出电压为 5mV；负载电阻RL=75。主要元器件：主要元件有 MC1496、3DG100、3DG130、4MHz 晶振、NXO-10 磁环；主要技术指标：工作频
12、率 f=8MHz，发射功率 P0=300mW，调制度 ma=50%，整波效率大于 40%。实验仪器设备：函数信号发生器计数器 EE164B 一台调制度测量仪器 HP8901A 或 BD5 一台高频信号发生器 一台超高频毫伏表 DA-36A 一台双踪示波器（COS5020）或数字存储示波器数字万用表 一台电子线路应用设计82.2 电路设计2.2.1 拟定调幅发射机的工作原理框图根据调幅发射机的工作原理和给定的技术指标要求画出组成框图，如下图2 所示：图 2 拟定调幅发射机组成框图图中，各组成部分的的作用如下：本机振荡：产生平率为 4MHz 的载波信号。缓冲隔离级：将晶体振荡级与调制级隔离，减小调
13、制级对晶体振荡级的影响；将功率激励级与调制级隔离，减小功率激励级对调制级的影响。话音放大级：将话筒信号电压放大到调制级所需的调制电压。调制级：将话音信号调制到载波上，产生已调波。功率激励级：为末级功放提供激励功率。末级功放：对前级送来的信号进行功率放大，在负载上获得满足要求的发射功率，2.2.2 增益分配发射机级需要有一定的功率才能将信号发射出去，而每一级的功率又不能太大，否则会引起电路工作不稳定，容易自激。因此，应根据发射机各组成部分的作用，合理地分配各级增益指标。根据调制器的输入特性确定本振信号和调制信号的振幅；由调制信号的输出功率和发射机的输出功率确定功率激励和功放级的增益。本 机 振
14、荡 缓 冲 调 制 缓 冲 功 放功 率 激 励话 音 放 大 天 线电子线路应用设计92.2.3.本机振荡电路和话音放大电路本机放大电路的输出是发射机的载波信号源，要求它的振荡频率应十分稳定。一般的 LC 振荡电路，其日频率稳定度约为 10-210-3，晶体振荡电路的 Q值可达数万，其日频率稳定度可达 10-510-6.因此，本机振荡电路采用晶体振荡器。话音放大信号用来对话音信号进行放大。晶体振荡器和话音放大电路的电路图如图 3 所示。其中，晶体、C1、C2、C3 与 T1 构成改进型电容三点式振荡电路（克拉伯电路） ，振荡频率由晶振的等效电容和电感决定，电路中 T1 构成静态工作点由 R1
15、、R2、R3 决定。在设置静态工作点时，应首先设定晶体管的集电极电流 ICQ，一般取0.5mA4mA， ICQ 太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管=60， Icq=2mA，VEQ=（ 121 3）Vcc，则可算出 R1，R2、R3。如图所示。图 3 晶体振荡器和话音放大电路电子线路应用设计102.2.4 调制电路根据题意及给定的主要元件，选定模拟乘法器 MC1496 构成的调幅电路如图 4 所示。图 4 调幅电路图电子线路应用设计11模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。高频电子线路中的振幅解调，同步检波，混频，倍频，鉴频，鉴相等调制和解调的过程，均可视为两个信号
16、相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件要简单得多，而且性能优越。课设运用 Multisim 软件对电路进行设计，因此 MC1496 需要自己搭建，其原理电路图如图 5 所示。图 5 MC1496电子线路应用设计122.2.5 功率放大级电路通过前面的电路以后，进入功率放大级的是已调信号。但由于信号的功率太小，发射出去存在很大衰减，影响信号的传送，所以要进行功率放大。功率放大电路如下图 6 所示：图 6 功率放大级电路电子线路应用设计132.2.6 整体电路设计将以上各级单元电路一次连接就构成了小功率调幅发射机整体电路原理图，如图 7 所示：图 7 小功率调幅发射机整
17、体电路电子线路应用设计14三、调试与仿真3.1 晶体振荡器的调试调晶体振荡器时，应先断开晶振，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各极电压。VEQ 应满足 VEQ（R2+R3）Icq=2mA，若不满足则可调整R1 的值。将三极管的静态工作点调试正确以后，再接上晶振，测量振荡器的振荡频率和输出电压幅度，如图 8 所示：图 8 晶体振荡器的调试电子线路应用设计153.2 调制器的测试测调制器电路静态工作点时，应使本振信号 V0=0.先测 MC1496 五角的电压 Vs，调整 R5 的值，是 V5R5=I0；然后测量各点静态工作电压，其值应与设计值大致相同。加本振电压 v0=100mV，使调制电压
18、v=0，调节 RP3 使mc1496 输出信号为最小值，再使 v=100mV ，这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，在调节 RP3 使输出波形为 ma=50%的调幅波，如图9 所示：图 9 调制器测试电子线路应用设计163.3 整机联调及其常见故障分析晶振级与缓冲级联调时缓冲级输出电压明显减小或波形失真的情况。产生的主要原因是缓冲级的输入阻抗不够大，使晶振级负载加重。这可通过增大缓冲级的射极电阻 RP1 来提高缓冲输入级输入阻抗，也可通过减小 C4，即减小晶振级与缓冲级的耦合来实现。本机振荡级、缓冲级、话语放大级以及调制级联调时，往往会出现过调幅现象。产生的原因可能是经射级跟随器
19、输出的本振电压 v0 偏小或者是话音放大级输出的调制电压 v 过大。可以调节 RP2 使 v0=100150mV，并测量调制器输出的波形。调整话音放大级增益，以满足调幅度 ma=50%的技术指标要求。功率激励级与功率放大级联调时，往往会出现低频调试、高频自激、输出功率小、波形失真大等现象。产生的原因可能是级间通过电源产生串扰或是甲类功放与丙类功放的阻抗不匹配，级间相互影响。这可在每一级单元电路的电源上加低、高频去耦电路，以消除来自电源的串扰，也可以重新调整谐振回路，使回路谐振。电子线路应用设计17四、心得与体会经过这段时间的努力，终于完成了这次课程设计，虽然结果不是很满意。但总的来说还是不错的
20、，基本上符合要求。本次设计通过对通信电子线路的学习使用 multisim 软件设计了一个小功率调幅发射机。在设计过程中遇到问题，我先思考找出问题所在，然后在去图书馆或上网查资料，或者是请教同学，在这个过程中对以前学的知识有了更深刻的了解，也明白了所学知识的应用范围，收获不少。通过这次课程设计，我学会了把书本在知识和实际的电路联系起来，这就是理论结合实际，虽然这次设计电路时磕磕碰碰，但用到的知识反映了书中的核心知识点，我想这对我们以后的学习有很大的促进作用。设计过程中我也基本会了 multisim 的基本功能和用法，在下阶段的学习中我一定会更加努力。电子线路应用设计18电子线路应用设计19本科生高频电子线路课程设计成绩评定表姓 名 性 别专业班级题 目：小功率调幅发射机设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日
