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简易振幅调制器的设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.86M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    湖南工学院 课 程 设 计 （说明书） 简易振幅调制器的设计 班级 电信 0802 班 学号 08400230235 学 生 姓 名 指 导 教 师 曹才开
    目录 摘要…………………………………………………………………………….2 一、概述……………………………………………………………………….2 二、方案分析………………………………………………………………….3 三、电路工作原理及设计说明……………………………………………….4 四、电路性能指标的测试…………………………………………………….5 五、课设体会及合理化建议…………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………….12 附录 I 元器件清单……………………………………………………………13 附录 II 仿真电路图.............................................14 第 1页
    简易振幅调制器的设计 摘要： 在当今时代，电子科技已经十分发达，而通信和广播等领域也随之高速发展。有时 为了提高通信质量和处理信号方便，需要在将语音、图象等有用信息经过调幅后再发送 出去，这就无疑需要一种振幅调制电路来实现。现介绍一种简易的振幅调制电路，该电 路的载波由高频信号发生器产生，经放大后和调制信号经乘法器后，输出抑制载波的双 边带调幅波，输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后，即可产生普通调幅 波，本电路的设计思路十分清晰，原理较为易懂，结构简单明了，使用起来方便、稳定 且实用价值较高。 关键词：高频；载波；调幅；调制信号；功率放大器。 一、概述 1、设计任务 要求设计一个简易的振幅调制器，其载波由高频信号发生器产生，经高频功率放大 器放大后，作为调幅波的载波，低频信号发生器产生的低频信号作为调制信号，载波及 调制信号经乘法器后产生普通调幅波和抑制载波的调幅波。 2、技术指标 ① 振幅调制的载波部分采用高频信号发生器输出幅值为 0.5V，频率为 6MHz 的正 弦波。② 设计高频功率放大器，输出信号的幅值 U>1V，集电极利用效率大于 70%。 ③ 振幅调制器的设计采用乘法器产生普通调幅波及抑制载波的双边带调幅波，其中普 通调幅波的调幅度 0.3
    二、方案分析 1、整体方案分析 本课题的原理框图（图 1）如下： 高 频 信 号 发 生 器 高 频 功 率 放 大 器 乘 法 器 调 幅 波 低 频 信 号 发 生 器 图 1 原理框图 载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波 的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波， 工作原理如图 2。 若在输出端添加一个相加器，将双边带调幅波和一个幅度适当的载波相加，便可得 图 2 双边带调幅波产生原理框图 到标准调幅波，如图 3。 2、部分电路方案分析 （1）放大部分方案分析 图 3 普通调幅波的产生原理框图 根据设计要求，放大部分需要由丙类放大器才能满足其技术指标，原理框图如 第 3页
    图 4。第一级由甲类放大器进行输入信号的第一级放大，第二级采用丙类放大，其最大 优点是效率比较高。如图 4。 （2）调幅电路的方案分析 图 4 功率放大器的原理框图 方案一：采用模拟集成运放构成的加法器时，由于输入的是频率高的信号，因 此这要就导致输出的波形会严重失真，而且电路极其不稳定，故舍弃 此方案。 方案二：乘法器、加法器部分直接采用集成乘法器和集成的加法器，其优点是 效率较高而且输出稳定，此方案可行，故选择此方案。 三、电路工作原理及设计说明 1、高频功率放大器部分 （1）工作原理（原理图见图 5） 第一级甲类放大器先将输入信号放大，然后通过一个 LC 选频网络选择有用的频率 信号，抑制无用的谐波，通过一个耦合电容输出给下一。，其中，静态工作点是由滑变 和电阻分压，通过滑变来调节，发射极与地之间接直流反馈电阻和交流反馈电阻，以保 证静态工作点的稳定。 第二级为丙类放大器，是典型的基极为无直流偏置电压的丙类放大器。只有载波的 正半周且幅度足够大时才能使功率管导通，其集电极负载为 LC 选频谐振回路，谐振回 路以选出有用的基波信号，因此可获得较大的功率输出。通过发射极所接滑变可调节丙 类放大器的功率增益。 第 4页
    图 5 高频功率放大器原理图 （2）电路的主要器件选择与参数计算 直流供电电压 Vcc 选择 12V，由于输入信号的频率较高，考虑到稳定性和频率特性， 以及上、下限截止频率，第一级放大器的三极管选择 2SC2655，而第二级放大器的三极 管选择 2N2222A。 调整第一级放大器静态工作点由滑变 R1 完成，因此基极偏压采用固定偏压形式， ，并考虑   静态工作点 ICQ=7mA。而 LC 选频网络应满足频率为 6MHz，由公式 0 到选频的效果和放大的倍数，电感 L 就选 14mH,而电容 C 选择 6pF。 1/ LC 其增益由 R3 的调节来控制。C3 为旁路电容，而 C4 为耦合电容，因此，选择 C3=0.01uF， C4=1nF。 其中增益由公式  UAu    U o i  R  c R r  be b 得出：A=5。RL 后级等效负载阻抗，因此，计 算出的放大倍数为估算值。 =5=2.5V。式中 为输出电压，而则为输入电压 丙类放大器为第二级放大，目的是为了提供大功率，因此 LC 选频回路是必不可少 的，其谐振频率同样为 6MHz 左右，这样才能选出有用的基波分量，抑制无用的谐波。 但考虑到由于是第二级放大，无用的干扰比较大，所以采用部分接入法，来增加电路的 Q 值，提高选频回路的选择性，由于丙类只有载波的正半周且幅度足够才能使功率管导 通，因此应选大电容来使波形的恢复失真最小，如图 6，采取电感部分接入法，计算得 出 L6=L7=0.5mH，C6=700pF。其中 R5 来控制放大器的增益，从而控制输出的功率。效率  P C P D  2 / Ru L uI 0 C CC L 而本部分效率计算值与实际值误差较大，因此估算后主要用通过调节来 实现效率大于 70%。L8 为高频扼流圈，C9、C10 和 C12 为旁路电容，由于失真较大， 第 5页
    =2.5，RL 后级等效负载阻抗，而 为前 因此需要较大的耦合电容 C8=10uF。A= 级的等效输入阻抗。 =2.5=6V,式中， 丙类放大器的输入电压，即前级放大的输出 电压，而 为高频功率放大器放大后最后输出电压,经放大后的载波电压幅值。 效率：设导通角为θ= ，则 P O P d 1 2  C     1 I U 1 c 2 I V 0 c ( )   ( )   1 0 c 1  CC 1 2 i cm i cm ( ) V   1 CC ( ) V   CC 0 集电极电压利用效率设为 90%，则效率η=79%。 2、调幅电路部分 （1）工作原理（原理图见图 6） 经放大后的载波与调制信号经过乘法器 MC1596 后，可观察到双边带的调幅波。其 图 6 调幅电路工作原理图 表达式为：  ( ) u t U o 1 2  cos t  cos  C t o U o cos(  C    ) t 1 2 U o cos(  C   ) t 其中,可变电阻 RP 是用来抑制载波信号的,若要得到双边带调幅波,在调制信号为 0 的基础上，调节 RP，使输出端的载波信号电压值为 0V，然后再加上调制信号，此时输 出的则是抑制载波的双边带调幅。 而标准调幅波的工作原理：调节 RP，使其不抑制载波信号，在调制信号为 0 的基 础上，调节 RP，使输出端有载波信号电压输出，其幅值可根据需要而自行调节，而本 电路中，将输出端的载波信号幅度调成为 6V。然后再加上调制信号，经乘法器后，输 出有载波的标准调幅波。 其表达式为： ( )cos u t U t o (1 m a   ( ) U  C o ( t U   C cos t   C )cos S U a t  C )cos  C  )     C cos t  ( t 第 6页
    m S U U 式中的 （2）电路的主要器件选择与参数计算  a a / 称为调幅系数，亦称做调幅度 。 C 设调幅度为 0.5，载波的幅值为 =6V, 低频调制信号取幅值为 5V，频率为 3KHz。 为了方便的观察波形，将其衰减系数设置为 0.1V/V。标准调幅波波形如图 9。 ，将 估算成 0.6 时， =5V。 C a a m S U U  / 四、电路性能指标的测试 图 9 标准调幅波波形图 1、高频功率放大部分测试 （1）甲类放大器功能测试 可在 LC 谐振回路串连一个可调电容，用以调谐，滤除无用谐波，调整 R1 来改变 三级管的静态工作点，因此可改变电路的增益，而改变 R3 来稳定静态工作点，因而来 控制输出波形的稳定，如图 10 所示，经放大后输出幅值约为 2V，频率为 6MHz 的正弦 波。 第 7页
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