中波电台发射系统与接收系统设计.doc
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1、Harbin Institute of Technology中波电台发射系统与接收系统设计 通信电子线路课程设计学生姓名:学号:班级:专业:任课教师:所 在 单 位:年 月目录中波电台发射系统设计1一、设计目的1二、技术指标1三、工作原理与框图1四、各部分功能电路设计21.西勒振荡器及射极跟随器22.AM调制电路43.高频小信号放大器84.高频功率放大器9五、发射机联合调试11超外差接受机系统设计13一、设计目的13二、技术指标13三、工作原理与框图13四、各部分功能电路设计141.本机振荡器142.乘法器混频器153.中频放大器174.检波电路185.低频电压放大20五、接收机机联合调试21
2、参考文献23中波电台发射系统设计一、 设计目的掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试。二、 技术指标表格 1:发射机技术指标载波频率5351605 频率稳定度不低于10-3输出负载51 总输出功率50 调制指数30 80调制频率50010三、 工作原理与框图图 1:发射机原理框图主振器提供频率稳定的载波信号,缓冲器为主振器提供合适负载,并使主振器与下级隔离,减小后级对主振器的反馈的影响。由于振荡器输出的电压幅度较小,而采用乘法器调幅电路是也要求输入电压幅度小,刚好满足条件。振幅调制器完成将调制信号与载波信号混频的功能,使载波幅度随着调制信号变化而变化,并通过带通滤波器将不需要的频率分量
3、滤除,之后由于已调信号电压幅值过小,姑送入高频放大器先放大电压,再通过高频功率放大器放大信号功率。四、 各部分功能电路设计1. 西勒振荡器及射极跟随器由于技术指标中要求频率稳定度较高,不低于10-3,姑采用频率稳定度较高的西勒振荡器,原理图如下:图 2:西勒振荡器原理图西勒震荡器的主要特点是电感上并联一个电容C4,用它改变震荡频率,而p1、p2不受其影响,整个波段中振幅平稳,且频率稳定度高,而且可以在较宽的范围内调节频率。静态工作点设置:一般小功率振荡器集电极电流ICQ大约在0.52mA之间选取,集电极对地电压VCQ=(0.61)VCC,发射机对地VEQ=0.2VCC。 工作频率设置:西勒电路
4、中的C3远小于C1、C2,使得三极管中极间电容的变化对回路总电容影响很小,总电容约为C3+C4,可保证频率稳定性较高,能达到10-4。工作频率取决于C3、C4,西勒振荡电路的工作频率计算公式:其中:理论计算:取ICQ=1.5mA作Vc=9V。设定Vceq=7.5V , 取C3=100pF,L=90uH,C4取一900pF的可变电容。当接入0%时,电路中,当接入100%时,满足技术指标中要求的频率范围。射极跟随器原理图如下图 3:射极跟随器原理图为了减弱外加负载对振荡器振荡波形、幅度以及频率的影响,本设计在振荡器后加上射极跟随器作为缓冲器。射极跟随器的特点是输入阻抗高,输出阻抗低,电压放大倍数为
5、1。由于传输信号是高频正弦波,射极跟随器的主要作用在于使自身输入阻抗高,且工作稳定,以增大频率稳定度。本设计选择固定分压偏置,具有稳定静态工作点的偏置电路。理论计算:西勒振荡器和射极跟随器的仿真电路如下图所示。图 4:西勒振荡器仿真电路图用mulitism仿真,示波器输出如下图:由示波器可看出输出基本为标准正弦波。频率计如下图:可知振荡器输出,连续观察一段时间发现输出频率一直保持1.053MHz,即变化值小于0.0005MHz,姑频率稳定度满足要求。2. AM调制电路2.1 调制电路原理“调制”就是对信号源的信息进行处理,使其变为适合于信道传输的形式的过程。低电平调幅电路输出功率小,适用于低功
6、率系统。它的电路形式有多种,如二极管调幅器、平衡调幅器、模拟乘法器调幅等,比较常用的是采用模拟乘法器形式制成的集成调幅电路,即集成模拟乘法器调幅。这种集成电路的出现,使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单,而且成本很低。本次仿真使用模拟乘法器调幅电路,它是一种完成两个模拟信号相乘作用的电子器件,它具有两个输入端对和一个输出端对,是三端对非线性有源器件。传输特性方程为本设计中,采用模拟乘法器MC1596构成调幅电路。由于multisim中没有所需要的乘法器型号,姑上网查找手册,自行搭建一个Mc1596子电路。内部原理图如下。图 5:MC1596内部结构调制整体电路如下图 6:乘法器调幅电路经过上
7、述乘法器后得到的信号为:。为载波信号幅度,为载波信号频率,为调制信号频率,其值在到之间。设计指标要求调制指数在,其调制指数为。这里所用载波信号为1.053MHz,。输入电阻Ri=51。AM信号相当于调制信号与加上一个直流电压再与载波信号相乘,在仿真中输入端我加入如下电路使调制信号有一个直流偏压,以满足输出端为AM调制信号。选频回路如下:图 7:选频回路电路图其中L=2.2uH,C=13nF,。姑选频回路满足要求,中心频率为1MHz,且同频带包含所要的调制信号。而示波器输出的波形如下所示,可以看出波形很理想。示波器波形如下可以看出调制比较理想,现在将波形横轴放大如下:将波形放大后也可以看出是比较
8、理想的正弦波,内部没有失真,易算出调制指数ma=60%,满足技术指标要求。做这部分电路时最难调整的时乘法器输出端的选频网络。如下是傅立叶分析结果,可以看出AM乘法器调幅将低频分量搬移到高频区域,频谱纯度很好几乎没有其余分量。3. 高频小信号放大器由于上一级乘法器要求输入的信号振幅较小,其输出调幅波振幅也非常小,由示波器波形也可看出,姑我在其后加一高频小信号放大器放大调幅波。高频小信号放大器原理图如下:图 8:高频小信号放大器原理图为避免失真,高频小信号放大器中晶体管的静态工作点同样应靠近截止区,为保证静态工作点靠近截止区,应比大,这里取,同样为了以后调节方便,将取为可变电阻。由可得为。三极管取
9、为2N2222,其可在参数中查的,为,假设则。选频电路中心频率为,由可得,同样为了调节方便,将电容改为可变电容。这里我用两个小信号放大电路级联以获得较高的电压增益,具体仿真电路如下图图 7:高频小信号放大电路IO1接的是上一级输出的调幅波,示波器A通道放大器输入端,B通道接放大器输出端,观察波形如下,由图中很容易看出B通道比例大于A通道且波形也大于A通道,将时间轴放大发现内部也没有失真,输出包络也未改变。4. 高频功率放大器功率放大器是依靠激励信号对放大管电流的控制,起到把集电极电源的直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。在同样的直流功率的条件下,转换效率越高,输出的交流功率越大。图 9:高
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