1、本科毕业论文（20 届）中波调幅发射机设计所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录摘要 .IIIAbstract.IV第一章 绪论 .11.1 中波调幅发射机 .11.2 中波调幅发射机的原理 .1第二章 中波调幅发射机设计方案及工作原理 .22.1 设计方案 .22.1.1 方案选择 .22.1.2 发射机的工作原理 .32.2 增益分配 .32.3 发射机整机的参量测量 .32.4 中波调幅发射机的主要性能指标 .4第三章 中波调幅发射机各单元电路及原理 .53.1 AM 调制及原理 .53.1.1 AM 调制器的选择 .53.1.2 模拟乘
2、法器 .53.2 高频功率放大器 .103.2.1 高频功率放大器的简介 .103.2.2 高频功率放大器的选择 .103.2.3 线性宽带放大器的原理 .113.2.4 线性宽带放大器的电路图 .143.3 振荡器 .153.3.1 振荡器的概述 .153.3.2 振荡器的选择 .153.3.3 晶体振荡器与及电路图 .153.4 音频放大器 .173.4.1 音频放大器的组成及选择 .183.4.2 TDA2030 芯片及电路原理图 .20第四章 结束语 .21参考文献 .22致谢 .23中波调幅发射机设计摘要随着电子技术的迅速发展，中波调幅发射机也在不断的更新换代；其功能也在不断的完善，
3、单从幅度调制方式而言，有原来效率较低的栅级调幅方式逐渐被效率较高的乙类板调机所取代 1，而本论文从原理上来设计中波调幅发射机，其技术指标好，工作状态稳定可靠，效率高维护方便 2，可以实现自动化运行等诸多设计原则来实现，然而中波调幅发射机的设计和制造中，相当重视各项技术经济指标，价值工程和可靠性设计都得到了应用，器件的选择也非常的重要 3，而选择的器件在配置上达到一个新的高度，要实现远距离传输 4，使设计的调幅发射机的整机性能有所提高。本论文主要从中波调幅发射的原理来设计，将更深一步的了解调幅发射机的原理，这对提高的中波调幅发射机性能将有一定的帮助，而发射机的主要目的就是要把信号发送出去，虽然现
4、在社会的科技日趋成熟，但要达到高性能的中波调幅发射机还些时日，从元器件的选择和电路的设计都得考虑相关因数，它的主要部分是 AM 调制，音频功率放大器，高频功率放大器，振荡器。下面就中波调幅发射机的功能要求，调幅发射机的组成及工作原理，各部分功能及电路图来设计中波调幅发射机。关键词：调幅；发射机；高频功率放大器Medium-wave am transmitter designAbstractWith the rapid development of electronic technology, medium-wave am transmitter is also in constant rene
5、wal; Its function is also in constant perfect, single concerned, from amplitude modulation mode have so low efficiency of the gate is gradually efficiency grade modulation mode of high b plate adjustable machine, this paper replaced came from the principle of medium wave attenuation transmitter, its
6、 design technique index is good, stable and reliable work, high efficiency maintenance convenient, can realize automatic operation, and many other design principles to achieve, however medium-wave am transmitter design and manufacturing, the importance of various technical and economic indexes, and
7、value engineering and design reliability have been applied, the device choice is very important, and choose the device in a configuration to a new height, make a design of the machine performance amplitude transmitters were improved. This thesis mainly from the principle of medium wave attenuation d
8、esign, to launch further understanding to the principle of amplitude transmitter, this to raises the medium-wave AM transmitter performance will have certain help, but the main purpose is to a transmitter to send out the signals, although its social science and technology matures, but to achieve hig
9、h performance medium wave attenuation of transmitter, from components is some time the choice and circuit design must consider related factor, its main part is AM modulation, audio amplifier, high frequency power amplifier, oscillators. Below the function requirements of medium wave attenuation band
10、 transmitter transmitter, the structure and the working principle, the function and the circuit diagram design medium-wave am transmitter.Keywords: Attenuation, transmitter, Rf power amplifier 第一章 绪论1.1 中波调幅发射机自从无线电技术问世以来，它对社会生产和人类生活产生了非常深刻的影响，通信是无线电技术最重要的应用，而中波调幅发射机是现代通信系统的核心部件，它能使基带信号在信道中有效的可靠地传输，
11、在无线通信领域中占有很大的份量，抗干扰能力很强 5。中波调幅发射机由五大部分组成：音频信号发生器，AM 调制，音频放大器，振荡器，高频功率放大器。中波，频率从几十千赫至几万兆赫的电磁波都属于无线电波，在这样宽广的范围内无线电振荡虽然具有许多的特点，但是频率不同时，高频振荡的产生，放大和接收方法等就不太一样，特别是无线电波的传播特点更不相同了。为了便于分析和应用，习惯上将无线电波的频率范围划分为若干个区域，叫做频段，也叫做波段，无线电波段可以按频率划分，也可以按波长划分，因此中波的波长范围是 2001000M，频率范围是 1500300KHZ，频段名称是中频 MF。中波从使用的元件，器件及线路结
12、构与工作原理等方面来说，采用参数的元件，如通常所用的电阻，电容和电感线圈。1.2 中 波 调 幅 发 射 机 的 原 理中 波 调 幅 发 射 机 由 四 大 部 分 组 成 ： AM 调 制 ， 音 频 放 大 器 ， 振 荡 器 ， 高 频 功 率放 大 器 。 传 输 信 号 从 话 筒 发 出 后 ， 经 过 音 频 放 大 器 放 大 ， 再 通 过 AM 调 制 ， 同 时 振荡 器 作 用 于 AM 调 制 ， 最 后 经 过 高 频 功 率 放 大 器 放 大 ， 放 大 后 的 信 号 经 天 线 发 送 出去 ， 这 就 是 发 射 机 的 基 本 原 理 。第二章 中波调
13、幅发射机设计方案及工作原理2.1 设计方案中波调幅发射机的整体电路设计，本 论 文 要 求 掌 握 最 基 本 的 中 波 调 幅 发 射 机 的 设计 ， 对 各 级 电 路 进 行 详 细 的 探 讨 ， 进一步掌握所学单元电路及在此基础培养分析、应用其他单元电路的能力；了解高频振荡器电路、高频功率放大器电路、调制器电路、音频放大电路的工作原理，更深一步的了解调幅发射机的原理，发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。论文所选用的设计方案如图 2.1 所示，设计方案原理明确，结构简单容易实现 6。而且各个部分电路不
14、复杂容易连接，要做到低能耗，故障率低等特点 7，中波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。图 2.1 中波条幅发射机的结构2.1.1 方案选择根据论文设计要求，其工作频率为 4.5MHz,输出载波频率为 0.5W。由于输出功率小，所以它具有结构简单，体积小和质量轻等特点。基于以上要去，可选用最基本的发射机结构。该结构由振荡、放大和调制构成。由于晶体稳定性好，Q 值很高，故频率稳定度也很高。因此，振荡器采用晶体振荡器，满足所需
15、的频率稳定度。末级采用串联馈电的方式。由于电源靠近的一端，杂散电容小，从而对回路的影响也小，使电路稳定工作。为了有较高的效率，本级采用基极电流的直流分量在基极偏置电阻上产生所需要的负偏压，使其工作在丙类状态。输出回路采用变压器耦合式谐振回路，利用电感抽头实现阻抗匹配，调整末级功放管的工作状态，从而达到有效的集电极调幅，有最佳的功率输出。由于本机输出载波功率为 0.5W,所以，只需一级功率放大器就能达到要求；而其工作在较低的 4.5MHz 频率,一般晶体振荡器都能实现，且具有一定的输出电压，而且频率稳定度高，无须进行倍频。为了提高工作效率，采用丙类集电极调幅方式。因而，本机由最基本的发射机所应有
16、的三级构成。2.1.2 发射机的工作原理中波调幅发射机的工作原理：将要发送的信号，经音频放大器输出，调节音频放大器使输出的信号峰-峰值为 200mV 左右，连接音频放大器和 AM 调制将音频放大信号送入模拟乘法器的调制信号输入端。同时将 4.5MHz（峰-峰值 500mV 左右）的载波从振荡器端输入。调节振荡器使得有载波出现，再调节模拟乘法器，观察输出波形，使调幅度适中。振荡器产生频率为 4.5MHz 的载波信号，将 AM 调制的输出端连到集成线性宽带功率放大器的输入端，将已经放大的高频调制信号连到天线发射端,，这样就将高频调制信号从天线发射出去了。2.2 增益分配发射机级需要有一定的功率才能
17、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。2.3 发射机整机的参量测量发射机测量是相当复杂的，首先是天线馈线有关参数的测量，发射机功率与频率的测量是常规测量，如下图 2.2 所示，借助大功率衰减器（或大功率定向耦合器）及频谱分析仪可进行功率与频率测量。加上调制后，可测量调制谱，如调频频谱，调幅频谱等。如果频谱分析仪质量好，发射机频率又较高，还可以利用下图 2.2 直接测量发射小频谱纯度
18、（最好去掉调制） ，杂散，谐波等。图 2.2 发射机功率，频谱，调制测量2.4 中波调幅发射机的主要性能指标（1）功率与效率。无线通信中信号传输的距离决定发射机的功率，因此发射机的功率要求须尽可能的大，整机效率要尽可能的高，主要决定末级功放的效率，故末级一般采用丙类或丁类放大器。（2）发射频率与频率稳定度。发射机的中心频率即载波频率。发射机的频率稳定度主要是指载波频率的准确性和稳定度。（3）发射信号频谱纯度。发射机的失真主要是指调制和传输中产生的失真 8，希望谐波小，频谱纯度搞，要求发射机发出的已调信号必须与原调制优良品种有严格的线性关系。（4）发射机频带宽度，带内功率波动，对发射机的要求是多
19、方面的，功率，频率是最基本的，现代通信体制对发射机的要求侧重于高纯频谱及线性度。发射机功率，频率的确是总体设计的任务。频率的选择涉及的因数很多。首先是要遵循无线电管理委员会法规，申请使用频谱的权利，然后再考虑到发射信息的特点，发射功率的大小还与天线增益，接收机灵敏度有关，天线增益越高，接收机灵敏度越高，保证相同输出信噪比的情况下发射功率越小。无线传输不可避免地存在多径应。普通的方式无法克服多径效应，将引起频率选择性衰减，这时需要发射机功率有裕量。恶劣的电磁传输环境也要求发射机有功率裕量。发射信号的频谱纯度主要取决于本振信号，对本振信号频谱纯度的要求取决于系统的要求，新体制的中波条幅发射机还对放
20、大器的线性度及动态范围提出了更高的要求 9。第三章 中波调幅发射机各单元电路及原理3.1 AM 调制及原理幅调幅电路按输出功率的高低，可分为高电平调幅电路和低电平调幅电路。对调幅电路的主要要求是调制效率高，调制线性范围大，失真小等。低电平调幅是将调制和功放分开，调制在低电平级实现，然后经线性功率放大器的放大，达到一定的功率后再发送出去。目前这种调制方式应用比较普遍，普通调幅，双边带调幅和单边带调幅都可以用低电平调幅电路 10。低电平调幅广泛采用二极管双平衡相乘器和双差分对模拟相乘器，由于调制在低电平级实现，所以低电平调幅电路的输出功率和效率不是主要问题，但要求它要有良好的调制线性度，即要求调制
21、电路的已调输出信号应不失真地反映输入低频调制信号的变化规律，对于双边带和单边带调幅，还要有较强的载波抑制能力。通常，载波抑制能力好坏用载漏表示，所谓载漏，是指输出泄漏载波分量低于边带分量的分贝数，一般要求低于 20dB 以上，分贝数越大，载漏就越小，对载波的抑制能力就越强。度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。本设计中载波是由晶体振荡产生的 465KHz 高频信号， 1KHz 的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置。3.1.1 AM 调制器的选择 幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化，本论文中载波是由晶体振荡器产生的 465KHz 高频信号
22、，1KHz 的低频信号为调制信号。振幅调制器即为产生调幅信号的装置，在设计框架中选用集成模拟乘法器 MC1496 来完成调幅作用，其优点是实现功能简单而且性能优越。3.1.2 模拟乘法器在通信系统中最常用，最基本的频率变换电路是具有频谱搬移功能的电路，即从频域上看，具有把输入信号的频谱通过一定的方式（线性或非线性）搬移到所需的频率范围上。显然非线性电路具有频率变换的功能，当两个信号作用于非线性器件时，由于器件的非线性特性，其输出端不仅包含输入信号的频率分量，还有输入信号频率的各次谐波分量以及输入信号频率的组合分量。在这些频率分量中，只有很少的组合分量是完成频谱搬移功能所需要的，其他绝大多数分量是不需要的，因此，频谱搬移电
