摘要：隨著科技的進步，調幅發射機的應用越來越明顯。調幅發射機的主要任務是完成有用的低頻信號對高頻載波的調制，將其變為在某一中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發射的電磁波。

通常，發射機包括三個部分：高頻部分，低頻部分和電源部分。

高頻部分一般包括主振蕩器、倍頻器、緩沖隔離級、高頻電壓放大級、高頻頻功率放大級。主振蕩器的作用是產生頻率穩定的載波。緩沖級主要是削弱后級對主振器的影響。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級。調制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩信號上去的過程。我們要實現將采集的音頻信號放大調幅后播放出去。

通過本課題的設計、調試和仿真，加深對《高頻電子線路》理論知識的進一步理解，進一步鞏固理論知識，能夠建立起無線發射機的整機概念，學會分析電路、設計電路的步驟和方法，了解發射機各單元之間的關系以及相互影響，從而能正確設計、計算調幅發射機的各單元電路：主振級、被調級、推動級、功率放大級、輸出匹配網絡等。進一步掌握所學單元電路以及在此基礎上，培養自己分析、應用其他電路單元的能力。同時經過課程設計，要學會查資料、充分利用互聯網等一切可利用的學習資源，增強同學們分析問題解決問題的能力，為將來的畢業設計做鋪墊，也為將來走向就業崗位打下一定的基礎。

一調幅發射機的組成框圖如下圖2.1所示，其工作原理是：第一本機振蕩產生一個固定頻率的中頻信號，經緩沖、高頻小信號放大后輸入調制器；話音放大電路放大來自話筒的信號，其輸出也送至調制器；調制器輸出是已調幅了的中頻信號，功放級將載頻信號的功率放大到所需發射功率。

圖2.1  調幅發射機組成框圖

圖中，各組成部分的作用如下：

基于以上要求，可選用最基本的發射機結構。該結構由主振、放大和被調級構成，如下圖3.1.1。所示

圖3.1.1 擬定調幅發射機組成框圖

由調制級輸出信號幅度幾十毫伏，末級功率放大器管最大輸出功率為,所以前置放大增益為Ap=3dB（2倍），取功率放大器管功率增益為Ap＝13 dB(20倍)，則末級的最大激勵功率才能符合要求，而振蕩器輸出功率較小，一般為幾十毫瓦即可。

對于小型發射機，電源電壓一般為9～15 V，所以取標準電源12 V。

一般選取晶體管的原則是BVceo、Pcm 、Icm必須滿足要求。

受調放大級：晶體管采用2N221a，是電路的核心，起電流控制和放大作用。

主振級是調幅發射機的核心部件，主要用來產生一個頻率穩定、幅度較大、波形失真小的高頻正弦波信號作為載波信號。

本級用來產生12MHz左右的高頻振蕩載波信號，由于整個發射機的頻率穩定度由主振級決定，因此要求主振級有較高的頻率穩定度，同時也要有一定的振蕩功率（或電壓），其輸出波形失真較小。為此，這里采用西勒振蕩電路，可以滿足要求。

如圖3-2-1西勒振蕩器電路所示R5、R6、R8提供偏置電壓使三極管工作在放大區，起到濾波作用。如果使固定，可以通過改變來改變振蕩頻率，因此，西勒振蕩器可用作波段振蕩器，適用于較寬波段工作。

如下圖3.2.2所示：音頻放大器采用UA741CD。電源由7腳接入，4腳接地。信號由3腳輸入，經放大后由6腳經數出電容C15送到受調放大級。2腳到地之間接入C14和R25組成的負反饋電路，決定放大倍數的大小。R2越小，電路增益越高；反之，增益越小。

圖3.2.2 音頻放大電路

通常采用低電平調制和高電平調制兩種方式。采用集電極調幅電路實現調制的方式屬于高電平調制。由于集電極調幅工作在過壓狀態，所以能量轉換效率比較高適用于較大功率的調幅發射機。采用模擬乘法器實現調制的方法是屬于低電平調制，輸出功率小，但經過放大，能滿足設計要求。故采用模擬乘法器調制。

1．創建模擬乘法器MC1496 電路模塊

MC1496 是根據雙差分對模擬相乘器基本原理制成的乘法器芯片，用來實現調幅電路具有電路簡單，創建MC1496 內部結構如圖3.2.3（a）所示，子電路如圖3.2.3 （b）所示。

（b）

圖3.2.3.1MC1496電路模塊

2．選定調幅電路圖

圖3.2.3.2調幅電路

仿真中，我們主要關注的是載漏電阻Rp，調節Rp可以實現AM調幅和DSB調幅，引腳5 連接的對地電阻R9及2、3 引腳間的電阻Ry。R9 決定了模擬乘法器的靜態工作電流Io，為了保證MC1496 工作于小信號放大狀態，R9必須選擇合適的值。Ry來調正調制信號的輸入線性動態范圍，同時控制乘法器的增益。

圖3.2.4前置放大電路

高頻功率放大器是調幅發射機的末級，它的任務是要給出發射機所需要的輸出功率。 將前級送來的信號進行功率放大，使負載（天線）上獲得滿足要求的發射功率。如果要求整機效率較高，應采用丙類功率放大器，若整機效率要求不高如而對波形失真要求較小時，可以采用甲類功率放大器。但是本題要求，故選用丙類功率放大器較好。

圖3.2.5功率放大電路

輸出電路的總電容：

              4-1-1-1

              4-1-1-2

接入系數：

                   4-1-1-3

在此西勒振蕩器電路中，由于和并聯，所以變化不會影響回路的接入系數，如果使固定，可以通過改變來改變振蕩頻率，因此，西勒振蕩器可用作波段振蕩器，適用于較寬波段工作。

調節射極電阻RE2，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。如果忽略晶體管基極體電阻rb‘b的影響，則射極輸出器的輸入電阻Ri為：

Ri=RB'//βRL'

式中，RL’=(RE1+RE2)//RL，RB’=RB1//RB2，輸出電阻R0為： R0=(RE1+RE2)//r0

晶體管的靜態工作點應位于交流負載線的中點，一般取               

VCE=0.5Vcc   ，ICQ=3～10mA. 對于如圖1所示電路，取VCEQ=6V，ICQ=4mA，若晶體管的電流放大倍數 β=100 ， 則  RE1+RE2 = VEQ/ICQ      =1. 5kΩ，取RE1=1kΩ的電阻，RE2=1kΩ的電位器。IRB≈10IBQ，IBQ=ICQ/β，

由話筒轉化的電信號是毫伏級的，而MC1496調幅電路的輸入的調制信號幅度不能太大，所以采用UA741CD集成運放，增益不能太大，所以按下面的式子選擇合適的電阻。

                                                   4-1-2-1

                            4-1-2-2

根據MC1496 的特性參數，實際應用時，靜態偏置電壓（輸入電壓為0 時）應滿足下列關系（以圖3.2.3.1 為例，下式中Vx 代表芯片x 腳的電壓）：

                 4-1-3-1

如圖3.2.3.2,引腳V14接負電源, V5腳通過電阻R9 接地,因此改變R9 也可以調節IO 的大小,即:

                                  4-1-3-2

根據MC1496的性能參數,器件的靜態電流小于4mA,一般取IO≈ IS =1mA左右。器件的總耗散功率可得:

                 4-1-3-3

PD 應小于器件的最大允許耗散功率(33mW) 。

的動態范圍與外接電阻RY的關系：

                                4-1-3-4

                 4-1-3-5

調諧頻率設計，以及頻帶寬度計算：

                                      4-1-4-1

                                         4-1-4-2

                                              4-1-4-3

調制系數、輸出最大功率計算：

                                 4-1-5-1

                                          4-1-5-2

                     4-1-5-3

按設計電路安裝后，將后級斷開，調整晶體管的工作點，適當調整C3，C7，L2。使得輸出頻率為10MHz左右，幅度為20mV的正弦波

圖4.2.1.1緩沖級與本振輸出波形圖

圖4.2.1.2振蕩頻率

加入毫伏級頻率為1kHz,10mv的音頻信號，輸出如圖4.2.2所示，可以知道放大大約10倍，與設計的增益相吻合。

圖4.2.2音頻放大輸出波形

1、加入載波信號，不加調制信號，調節載漏電阻Rp，使相乘器輸出電壓幅度最小，若載波輸出電壓過大，則說明該器件性能不好。

2、加低頻信號，幅度不能過大，其最大值主要有I­0/2與Ry的乘積所限定。幅度過大，輸出調幅波形會產生嚴重失真。

3、調節Rp，將載波信號抑制，則輸出如圖4.2.3.2(a)所示的SDB波形。否則則輸出如圖4.2.3.2(b)所示AM波形。此次選擇普通調幅波，所以將不抑制載波信號。

(A)

（B）抑制載波

（C）（30%調幅波）

(d)（過調幅失真）

分析：

為了提高功放效率，采用丙類諧振放大器，由于調制級輸出信號電壓幅度較小，不滿足輸入電壓要求，因此使用兩級放大，使得輸入電壓匹配

80%調幅度

30%調幅度

圖4.2.6功率放大級輸出波形

分析：

將以上各級單元電路一次連接就構成了小功率調幅發射機整體電路原理圖。調好后，接入1KHz的調制信號，觀察調幅波形，改變音頻信號發生器輸出電壓，使音頻電壓幅值變化，觀察包絡的變化，則調試完畢。在調試過程中，會出現輸出功率不夠，輸出波形不純，有諧波分量等問題，需細心調試。圖4.2.6.1為發射機整體電路圖。

圖4.2.7.1小功率調幅發射機整體電路

4.4、總結設計電路的特點、存在不足及改進方法

1.載波級：按照理論值設置靜態偏置，已經震蕩回路后，波形出現截止失真，原因：靜態偏置點過低，重新調整

2.緩沖級：載波級波形正常，當接上緩沖級后發現輸出波形底部被截平，通過減小耦合電容，以及增大射級電阻可以明顯改善波形

3、靜態工作點選的太小。

4、電源電壓過低，使振蕩管放大倍數太小。

5、負載太重，振蕩管與回路間耦合過緊，回路Q值太低。

6、回路特性阻抗ρ或介入系數pce太小，使回路諧振阻抗RO太低。 5、反饋系數kf太小，不易滿足振幅平衡條件。但kf并非越大越好，應適當選取。

7.整體電路缺少過壓過流保護，也沒有對意外接錯電壓的保護電路，如果試驗電壓的正負或大小而接反，會導致整個電路的燒毀。

8.綠波網絡相對較少，而且缺少可調的濾波網絡，在實際電路中會出現各種各樣的噪聲信號，缺少濾波網絡會使得輸出信號有強烈的干擾，在后面各級電路中根據輸出信號的特點加入相應的濾波匹配網絡對于消除干擾是極好的

9.在丙類諧振功率放大器，采用加偏置的互補推免電路，有效克服交越失真

4.5 整體電路圖

4.5、系統元器件清單

電子線路實驗報告

實驗項目名稱：小功率調幅發射機的安裝與調試

1．與理論設計相結合，驗證設計結果。

2．培養學生綜合運用所學理論的能力和解決較復雜的實際問題的能力。

3．通過一套完整的調幅發射系統設計、安裝和調試，提高學生的綜合素質和科學試驗能力。

二、實驗器材（設備、元器件、軟件工具、平臺）：

1．雙蹤示波器，數字頻率計，數字信號源，數字萬用表，雙路穩壓電源等儀器各一臺。

2．電烙鐵，鑷子，鉗子，螺絲刀等工具一套。

3．調幅發射機實驗板，套件，天線，焊錫，漆包線等。

1.實驗內容：根據實驗原理圖，按照要求在電路板上焊接小功率調幅發射機，并安裝與調試。熟悉實驗原理，測量實驗中各電路元件參數，并記錄與分析是否完成發射機的設計要求并改進。

2

.實驗原理：發射機的主要任務是完成有用的低頻信號對高頻載波的調制,將其變為在某一中心頻率上具有一定帶寬、適合通過天線發射的電磁波。如上圖所示：

發射機包括：晶體振蕩器、緩沖級、音頻放大器、1496調制級、激勵級、功率放大級。

2.1晶體振蕩器：利用晶體振蕩器產生6MHZ信號，再通過偏置電路改變載波幅度進而輸入到相乘器的一端

2.2緩沖級部分，利用偏置電路來減小負載電路對前邊輸入電路的影響，使輸入的已調波信號保持穩定，從而起到緩沖作用。

2.3音頻放大器部分，利用R13、C9和R12、C8構成正反饋，從而產生音頻信號，再通過放大器實現音頻信號的放大。

2.4  1496調制級部分，1496模擬乘法器是完成兩個模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。

2.5  激勵級部分功率放大級，通過工作在甲類狀態的三極管來改變已調波的幅度進而滿足功率放大級的要求，使功率放大級中的三極管工作在丙類狀態，進而實現功率放大

4.1。主振級硬件電路如圖所示4.1.1，

接通電源后在測試點TEXT（即圖中B點）用示波器測量，輸出波形應為6MHZ的正弦波，否則，調節滑動變容C1，使得B點正弦波為6MHz。然后，調節滑動變阻器RP0，使得輸出信號幅值為40-50mv，輸出信號在JP1測得。

結果分析：在調節電容C1時頻率不變，說明晶體振蕩器具有高度的穩定性。在測試中調節RP0和RP1，使波形的幅值不失真且最大， 調節RP0使振蕩級輸出信號頻率為6MHz，峰峰值為54mv，輸出的波形符合后級輸入的要求。

4.2。音頻輸入及放大電路，首先接入電源12V，JP6閉合，調節滑動變阻器R11，使得R8電阻節點處的調制信號為頻率1k,幅值200-300mV的正弦波，并且值得注意的是，調節滑變R11，不會影響頻率，

結果分析：通過調節電位器得到幅值最小不失真，音頻放大級可以將信號無失真放大并傳輸過去。

經過放大后為了滿足后級調制器輸入的要求，調節電位器RP4，使這級的輸出為頻率為1KHz，峰峰值為272mv的信號

4.3振幅調制級硬件電路級成像

MC1496需要+12和-8V，雙電源供電，接通跳線帽JP1 和JP2，使得載波信號，與音頻調制信號由電容C22和C21分別介入到MC1496模擬相乘器的第10引腳和第1引腳，在輸出端第6引腳或第12引腳可以看到完整的調幅波。并且，通過改變RP3可以改變調幅度及降低失真，注意微調

結果分析：

4.4功率放大級硬件電路

為了提高功放效率，采用丙類諧振放大器，由于調制級輸出信號電壓幅度較小，不滿足輸入電壓要求，因此使用兩級放大，使得輸入電壓匹配。在前置放大端線圈TR1匝數之比為，在丙類諧振功放采用匝數之比為的線圈TR2。

通過改變 滑變電容C7可以使得回路諧振。在 第一級T3晶體管9018發射機測得波形如圖5.5.1   在第二級放大輸出端即TR1線圈與JP4 之間的節點處測得輸出波形如圖5.5.2 ，最終輸出波形在RL=75歐姆處測得如圖5.5.3

五、調試中出現大的故障及原因及排除方法

電子線路是上學年我們學習的課程中最重要的，尤其是高頻電子線路，是重中之重。它涵蓋了電子技術基礎中的擬電子和電路理論中的電路分析，最重要的是它還包括了通信技術。通過前一周的課程設計讓我深深體會高頻電子線路的抽象！整個電路設計很麻煩，因為同時包含很多模塊，每個模塊都要弄懂有什么用處，以及每個器件該選擇什么型號的，過程很復雜，也很考驗人的耐心。剛開始的時候我不知道何從下手，因為高頻電子線路我學的不好，對于一些原理很模糊。因此我只能采取先查資料然后和同學們討論的方法來完成我的課程設計了。所以我先去圖書館借了幾本資料，上網查看各種例子，和宿舍的人進行熱烈的討論。調幅發射機的設計我覺得有幾個難點，第一是在使用10MHz的晶振作為本機振蕩的時候要準確的產生振蕩信號。之后還要對音頻信號進行放大。最后還有個功率放大，各級間的放大倍數是比較難弄的事。第二是采用乘法器進行振幅調制，需要弄懂乘法器的原理，以及畫圖時要把這個乘法器找出來，這是非常難的一步。第三，就是最后的功率放大和匹配網路中的各種數據和靜態點Q值很那算出來。最后就是各部分的仿真也是一大難點。因為只要一步有差錯，或者是器件參數選的不對，仿真結果就會出錯。我們根據自己查的資料和借鑒老師給的電路圖，還要幾個人互相幫助，畫出了我們自己的電路圖。這個過程是非常難的，我們連續做了幾天才完成，可是并沒有非常滿意，因為自己沒有思路，所以更多的是借鑒老師的想法。但是經過這幾天的努力，我們還是對以前學過的知識有了進一步的認識，初步了解了發射機的原理，及發射機每一部分的組成及作用。同時我也看到了自己的弱點，對電子線路這一科學的不好，很多專業知識還沒有真的變成我心里的東西。這次課程設計，讓我明白了一些東西，感覺在高頻這一塊兒充實了很多。我也知道了在將來的學習中我該朝著哪方面去努力，多學點專業知識，不能只限于考試，要真正的將知識弄懂。我想這對于我以后工作肯定是有幫助的。讓我感覺最難的就是參數計算了，由于每一部分都有關聯，參數計算關聯著器件的選擇，自己對知識掌握又不熟練，所以計算成了大難事，不過通過同學的幫助和自己的努力，最終解決了。

[1]《電子線路設計·實驗·測試》 第三版，謝自美主編，華中科技大學出版社

[2]《高頻電子線路原理與實踐》曹才開，姚屏，曾屹，周細鳳編著，中南大學出版社

[3]《高頻電子線路》胡宴如，耿蘇燕主編  高等教育出版社

在學習中,老師嚴謹的治學態度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態度以及侮人不倦的師者風范是終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！

另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課程設計，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在這學期快要結課的時候，能夠將學到的知識應用到實踐中，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。

感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意。

感謝寢室里的舍友，是你們三年來對我的關照使我的擁有一個良好的學習環境是我能專心學習生活。

最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人課程設計的各位老師表示感謝

硬件電路板

硬件電路圖