簡(jiǎn)易振幅調(diào)制器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、高 頻 電 子 線 路 課 程 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 易 振 幅 調(diào) 制 器 的 設(shè) 計(jì)目錄1、選題意義22、總體方案33.各部分設(shè)計(jì)及原理分析43.1載波放大電路部分43.2 調(diào)幅電路部分64. 電路性能指標(biāo)的測(cè)試84.1、高頻功率放大部分測(cè)試84.2、調(diào)幅電路功能測(cè)試9雙邊帶調(diào)幅波電路的測(cè)試95.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析116體會(huì)總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄15附錄II 仿真電路圖161、選題意義調(diào)幅電路又稱幅度調(diào)制電路，是指能使高頻載波信號(hào)的幅度隨調(diào)制信號(hào)（通常是音頻）的規(guī)律而變化的調(diào)制電路。幅度調(diào)制電路有多種電路型式，現(xiàn)介紹一種簡(jiǎn)易的振幅調(diào)制電路，該電路的載波由高頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)放大后和調(diào)制信號(hào)經(jīng)乘法器后，

2、輸出抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波，輸出的雙邊帶調(diào)輻波與放大后的載波再經(jīng)過(guò)相加器后，即可產(chǎn)生普通調(diào)幅波。本課題其理論意義十分廣泛且重要，涉及方面廣，而且對(duì)電路基礎(chǔ)、模擬電子線路、通信電子線路中的一些基礎(chǔ)知識(shí)要求較高，對(duì)以往學(xué)過(guò)的知識(shí)是一次全面的復(fù)習(xí)。同時(shí)也將理論知識(shí)應(yīng)用到設(shè)與計(jì)與實(shí)踐中。2、總體方案本次設(shè)計(jì)的原理框圖如下（圖1）：乘法器載波放大電路正弦振蕩產(chǎn)生電路調(diào)制信號(hào)源 調(diào)幅波圖1 原理框圖載波由高頻正弦振蕩產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生即可，然后經(jīng)過(guò)載波放大電路進(jìn)行放大，作為調(diào)幅波的載波，與調(diào)制信號(hào)源產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器后即可產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅波。工作原理如圖2。圖2若在輸出端添加一個(gè)相加器，將雙邊帶調(diào)幅波

3、和一個(gè)幅度適當(dāng)?shù)妮d波相加，便可得到標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波，如圖3。圖33.各部分設(shè)計(jì)及原理分析3.1載波放大電路部分。3.1.1 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，放大部分需要由丙類放大器才能滿足其技術(shù)指標(biāo)，原理框圖如下（圖4）。第一級(jí)由甲類放大器進(jìn)行輸入信號(hào)的第一級(jí)放大，第二級(jí)采用丙類放大，其最大優(yōu)點(diǎn)是效率比較高。第二級(jí)丙類放大第一級(jí)甲類放大輸入輸出圖4工作原理第一級(jí)甲類放大器先將輸入信號(hào)放大，然后通過(guò)一個(gè)LC選頻網(wǎng)絡(luò)選擇有用的頻率信號(hào)，抑制無(wú)用的諧波，通過(guò)一個(gè)耦合電容輸出給下一。，其中，靜態(tài)工作點(diǎn)是由滑變和電阻分壓，通過(guò)滑變來(lái)調(diào)節(jié)，發(fā)射極與地之間接直流反饋電阻和交流反饋電阻，以保證靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。第二級(jí)為丙類放大器，是

4、典型的基極為無(wú)直流偏置電壓的丙類放大器。只有載波的正半周且幅度足夠大時(shí)才能使功率管導(dǎo)通，其集電極負(fù)載為 LC選頻諧振回路，諧振回路以選出有用的基波信號(hào)，因此可獲得較大的功率輸出。通過(guò)發(fā)射極所接滑變可調(diào)節(jié)丙類放大器的功率增益。原理圖如下（圖5）圖53.1.2電路的主要器件選擇與參數(shù)計(jì)算直流供電電壓Vcc選擇12V，由于輸入信號(hào)的頻率較高，考慮到穩(wěn)定性和頻率特性，以及上、下限截止頻率，第一級(jí)放大器的三極管選擇2SC2655，而第二級(jí)放大器的三極管選擇2N2222A。調(diào)整第一級(jí)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)由滑變R1完成，因此基極偏壓采用固定偏壓形式，靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ=7mA。而LC選頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足頻率為6MHz，

5、由公式，并考慮到選頻的效果和放大的倍數(shù)，電感L就選14mH,而電容C選擇6pF。其增益由R3的調(diào)節(jié)來(lái)控制。C3為旁路電容，而C4為耦合電容，因此，選擇C3=0.01uF，C4=1nF。其中增益由公式 得出：A=5。RL后級(jí)等效負(fù)載阻抗，因此，計(jì)算出的放大倍數(shù)為估算值。UO=5=2.5V。式中Ui為輸出電壓，而Uo則為輸入電壓。丙類放大器為第二級(jí)放大，目的是為了提供大功率，因此LC選頻回路是必不可少的，其諧振頻率同樣為6MHz左右，這樣才能選出有用的基波分量，抑制無(wú)用的諧波。但考慮到由于是第二級(jí)放大，無(wú)用的干擾比較大，所以采用部分接入法，來(lái)增加電路的Q值，提高選頻回路的選擇性，由于丙類只有載波的

6、正半周且幅度足夠才能使功率管導(dǎo)通，因此應(yīng)選大電容來(lái)使波形的恢復(fù)失真最小，如圖6，采取電感部分接入法，計(jì)算得出L6=L7=0.5mH，C6=700pF。其中R5來(lái)控制放大器的增益，從而控制輸出的功率。效率而本部分效率計(jì)算值與實(shí)際值誤差較大，因此估算后主要用通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)效率大于70%。L8為高頻扼流圈，C9、C10和C12為旁路電容，由于失真較大，因此需要較大的耦合電容C8=10uF。A=2.5，RL后級(jí)等效負(fù)載阻抗，而為前級(jí)的等效輸入阻抗。Uo=2.5=6V,式中，Ui丙類放大器的輸入電壓，即前級(jí)放大的輸出電壓，而Uo為高頻功率放大器放大后最后輸出電壓,經(jīng)放大后的載波電壓幅值。效率：設(shè)導(dǎo)通角為

7、=70，則集電極電壓利用效率設(shè)為90%，則效率=79%。3.2 調(diào)幅電路部分。工作原理如下圖（圖5）圖6經(jīng)放大后的載波與調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)乘法器MC1596后，可觀察到雙邊帶的調(diào)幅波。其表達(dá)式為：其中,可變電阻RP是用來(lái)抑制載波信號(hào)的,若要得到雙邊帶調(diào)幅波,在調(diào)制信號(hào)為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端的載波信號(hào)電壓值為0V，然后再加上調(diào)制信號(hào)，此時(shí)輸出的則是抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。而標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的工作原理：調(diào)節(jié)RP，使其不抑制載波信號(hào)，在調(diào)制信號(hào)為0的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RP，使輸出端有載波信號(hào)電壓輸出，其幅值可根據(jù)需要而自行調(diào)節(jié)，而本電路中，將輸出端的載波信號(hào)幅度調(diào)成為6V。然后再加上調(diào)制信號(hào)，經(jīng)乘法器后，輸出

8、有載波的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波。其表達(dá)式為：式中的 稱為調(diào)幅系數(shù)，亦稱做調(diào)幅度。（2）電路的主要器件選擇與參數(shù)計(jì)算設(shè)調(diào)幅度為0.5，載波的幅值為Uc=6V, ，將Sa估算成0.6時(shí)，U=5V。低頻調(diào)制信號(hào)取幅值為5V，頻率為3KHz。為了方便的觀察波形，將其衰減系數(shù)設(shè)置為0.1V/V。標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波波形如下圖(圖7) 。圖74. 電路性能指標(biāo)的測(cè)試4.1、高頻功率放大部分測(cè)試4.1.1甲類放大器功能測(cè)試可在LC諧振回路串連一個(gè)可調(diào)電容，用以調(diào)諧，濾除無(wú)用諧波，調(diào)整R1來(lái)改變?nèi)?jí)管的靜態(tài)工作點(diǎn)，因此可改變電路的增益，而改變R3來(lái)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，因而來(lái)控制輸出波形的穩(wěn)定，如圖8所示，經(jīng)放大后輸出幅值約為2V，頻率

9、為6MHz的正弦波。圖84.1.2丙類放大器的功能測(cè)試同樣在諧振回路上加一個(gè)可調(diào)電容，用以調(diào)諧，使波形失真最小。如圖9。圖9經(jīng)過(guò)丙類放大后，幅值約為5V，頻率仍為6MHz的正弦波，此信號(hào)即作為下一級(jí)調(diào)幅電路的載波信號(hào)。4.2、調(diào)幅電路功能測(cè)試4.2.1雙邊帶調(diào)幅波電路的測(cè)試仿真電路如圖10所示圖10雙邊帶調(diào)幅：將調(diào)幅波中的載頻分量抑制掉，僅將上、下邊帶向外發(fā)送。又稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。其理想波形如圖11所示：圖11由調(diào)制信號(hào)的波形與其包絡(luò)比較后得到以下結(jié)論：雙邊帶調(diào)幅波的包絡(luò)已經(jīng)不能反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律。4.2.2普通調(diào)幅波電路測(cè)試仿真電路如圖12圖12標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波也稱普通調(diào)幅波或正常調(diào)幅

10、波，即高頻信號(hào)的振幅按照低頻信號(hào)的瞬時(shí)值變化。其理想波形如圖13所示。圖13由波形可以估算出其調(diào)幅度大約為50%。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析由以上數(shù)據(jù)可以看出，所設(shè)計(jì)的電路基本上滿足技術(shù)指示。但本電路還有一處不足之處，即當(dāng)丙類放大器提供大功率輸出時(shí)（效率較高時(shí)），輸出的波形不穩(wěn)定，且失真較為嚴(yán)重，而放大電路部分的主要目的是為下一級(jí)的調(diào)幅電路提供放大后的高頻載波即可，為了使整體電路功能更加完善，輸出穩(wěn)定，因此，有時(shí)需以犧牲效率為代價(jià)，使波形失真達(dá)到最小，輸出較為穩(wěn)定，這樣才能使調(diào)制信號(hào)的有用信息能夠更準(zhǔn)確更高效的發(fā)送出去。對(duì)效率問(wèn)題的詳細(xì)分析：丙類功率放大器的基極偏置電壓uBE是利用發(fā)射極電流的直流分量I

11、EO（ICO）在射極電阻RE2上產(chǎn)生的壓降來(lái)提供的，故稱為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，則集電極的輸出電流ic為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓uc1,電流ic1。其中為集電極輸出的諧振電壓即基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；Ro為集電極回路的諧振阻抗。為集電極輸出功率。為電源Vcc供給的直流功率； ICO為集電極電流脈沖ic的直流分量。最后得到效率：在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，由于電路設(shè)計(jì)所致，效率79%時(shí)，波失真較為嚴(yán)重，因此考慮到電路整體輸出，調(diào)整電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，不得不將效率降低到70%左右，這也是本電路設(shè)計(jì)的一個(gè)不足之處，有待改進(jìn)。6體會(huì)總結(jié)本設(shè)計(jì)運(yùn)用了模擬電子

12、、系統(tǒng)與信號(hào)分析和高頻電電子線路，以及電路原理等相關(guān)知識(shí)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我學(xué)習(xí)了課程設(shè)計(jì)的相關(guān)流程，可以為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和寫(xiě)論文打基礎(chǔ)。以前，總是感到自己所學(xué)的知識(shí)不知如何運(yùn)用，如何綜合運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)。設(shè)計(jì)中同時(shí)將所學(xué)到的電路分析方法運(yùn)用到實(shí)踐?？傊?，在本次課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了我在大學(xué)里所學(xué)的電學(xué)和信號(hào)的相關(guān)知識(shí)。讓我體會(huì)到理論與實(shí)際的關(guān)系，增強(qiáng)了獨(dú)立思考的能力。參考文獻(xiàn)1 張肅文. 高頻電子線路. 第四版. 北京：高等教育出版社，2004年。2 楊翠娥.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001年。3 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分.高等教育出版社，2006年。4 康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分.高等教育出版社，2006年。5 邱關(guān)源.羅先覺(jué).電路，高等教育出版社，2006年。6 何希才.新型電子電路應(yīng)用實(shí)例. M北京:科學(xué)出版社,2005年。附錄序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1Q1高頻三極管2SC26551個(gè)2Q2高頻三極管2N2222A1個(gè)3C1電容120pF1個(gè)4C2電容6pF1個(gè)5C4，C7，C9，C11，C13，C14電容1nF6個(gè)6C3，C5，C12電容10nF3個(gè)7C6電容70