中波电台发射与接收系统设计.docx
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《通信电子线路》课程设计
中波电台发射与接收系统设计
专业 通信工程
班级 1205102
学号 1120510207
姓名 夏鹏
一.课程设计要求
掌握最基本的小功率调幅发射系统的设计与安装调试，掌握最基本的超外差接收机的设计与调试。
表格1：
发射机技术指标
载波频率 535:
1605kHz
频率稳定度 不低于10-3
输出负载 51W
总输出功率 50mW
调制指数 30％:
80％
调制频率 500Hz:
10kHz
表格2：
接收机技术指标
载波频率 535-1605kHz
中心频率 465kHz
输出功率 0.25W
输出负载 8W
灵敏度 1mV
二.中波发射机系统
发射机包括三个部分：
高频部分，低频部分和电源部分。
高频部分一般包括振荡器、缓冲器、高频放大器。
振荡器的作用是产生频率稳定的载波。
为了提高频率稳定性，可以采用西勒电路，并在它后面加上缓冲级（射极放大器），以削弱后级对振荡器的影响。
低频部分包括声电变换、低频电压放大级。
电源部分需要采用稳压电源，以减少对系统稳定性的影响。
设计框图如下：
振荡器
缓冲电路
高频小信号
放大
振幅调制
电路
高频功率
放大电路
调制信号
声电变换
低频电压
放大
低频功放
天线
载波信号
2.1西勒振荡电路
在无线电技术中，采用振荡器来产生高频电流。
振荡器可以看做将直流电能转变为交流电能的换能器。
振荡器是无线电调幅发射机的基本单元。
为了获得较高的稳定度，本次设计采用的西勒电路：
C1
C2
Q1
C3
L1
C4
图1：
西勒振荡电路
参数计算：
首先选择合适的三极管，三极管的选择应满足：
特征频率比系统要求的最大频率大，最大管耗比系统要求的输出功率大，三极管跨导要大。
为计算方便，本次设计采用理想晶体管。
直流电路分析：
假设直流电源Vcc为12V，为了防止其他电路对电源的影响，给电源并联一个大电容。
西勒电路应具有合适的静态工作点，若静态工作点较低，正反馈较强则管子容易进入乙类，丙类放大状态。
静态工作点较高，则容易在振荡部分周期内进入饱和区，产生凹陷失真，稳定度下降。
为此，我
们将静态工作点设置在远离饱和区，靠近截止区的位置。
设UBQ为2.5V，由公
式UBQ»R
Rb1
+R
·Vcc
，假设R1为20kΩ，则Rb2
为77kΩ。
b1 b2
西勒电路分析：
L、C选择应满足振荡频率的要求，假设振荡频率为1MHz，
2pLCå
不妨取L=0.7mH，则由f0=
1 可得CΣ=36pF。
不妨设，
C3=26pF，C2=C4=1000pF，则由C=
C2C3C4
+C。
由于C2=C4>>C3，
å CC+CC+CC 5
34 23 24
故可忽略C2、C4，C5=10pF.为了以后调节的方便，将C5换为可变电容，并将其灵敏度改为1%。
最终西勒电路见下图：
分析仿真结果可得，频率稳定度Df
f
=1000-989=1%，波形无明显失真，满足
1000
技术指标。
但是，电压有效值较小，需要接放大器。
2.2射极跟随器、高频小信号放大器
缓冲级采用射极跟随器，信号从基极输入，从发射极输出的放大器。
其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，常作阻抗变换和级间隔离用，以减少电路间直接相连所带来的影响，起缓冲作用。
2.3低频小信号放大电路
由于传统话筒直接输出电压在5mV以下，不能直接用来调幅，因此需要将其进行放大然后送入乘法器进行调幅。
因为声音信号属于低频信号，所以可以使用集成运放进行放大而不会失真。
电路图如下：
所采用的集成运放为uA741，其引脚功能如下
引脚功能1同5构成平衡调节（可空置）2反相输入端3同相输入端4负电源
5同5构成平衡调节（可空置）6输出7正电源
之所以采用两级运放是因为单级运放增益过大可能会造成波形失真，所以采用两级运放。
运放U1的电压增益为，运放U2的增益为，则总的增益为
，图中电压增益为10。
测试结果如下：
2.4调制电路及其仿真
振幅调制电路采用模拟乘法器，得到所需的调制信号，电路图如下：
其中x,y为输入，分别接调制信号和载波信号，V0为调幅信号输出端。
经过上述乘法器后得到的信号为：
u（t）=Ucm（1+macosWt）coswct。
Ucm为载波信号幅
度，wc为载波信号频率，W为调制信号频率，其值在500Hz到1kHz1KHz之间。
设计指标要求调制指数在30%:
80%，其调制指数为ma
=A-B。
仿真结果如
A+B
下：
由仿真结果，其波峰值A为64.0mV，波谷值B为21.6mV，则其调制指数为
ma=A-B=50.7%。
A+B
2.5高频功率放大器
三.中波接受系统
接收机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、低频放大电路、功率放大电路和扬声器或耳机组成。
其系统框图见下：
混频器
带通滤波
器
放大器
大信号检
波器
低频功放
输出
跟随器
振荡器
AM信号输入系统后，经过混频器和本地载波混频后产生465kHz的中频调幅信号，中频信号进入中频滤波器取出中频波段信号，信号进入中频电压放大器，经中频放大电压到0.5V以上进入检波器进行检波，输出调制信号，调制信号经过低频功放最好输出。
3.1混频器及仿真电路
由于软件仿真限制，本次采用理想模拟相乘器，在模拟相乘器的输入端输入不同频率的两个信号，在输出端将产生一个和频信号和一个差频信号，然后通过一个带通滤波器选出差频信号。
原理框图如图3所示。
带通滤波器
模拟相乘器
射频信号输 中频信号输
本机振荡
本振信号
带通滤波器选用RLC串联谐振电路，如图4所示。
RLC串联谐振电路的转移电压比为：
（1-w2LC）2+w2R2C2
A=U2=
u U
wRC
1
LC
当w=w= 1 时，A达最大值，当w高于或低于w时A
将下降，因而
0 u 0 u
R、L、C
串联谐振电路可以作为带通滤波器使用。
又根据通频带的定义可得：
BW=R。
谐振频率465kHz，从而确定参数L=234uF，
L
C=500pF，R=100W。
仿真结果如下：
3.2中频放大器及仿真
中频放大器的主要作用是将混频器中输出的465kHz的中频信号进行选频放大，使其幅度达到二极管包络检波的要求。
这里采用三极管调谐放大器，混频后的中频信号从基极输入，在集电极加选频网路进行选频放大。
选频网路采用电感部分接入的LC并联谐振回路，其谐振频率为465KHz，由谐振频率
1
2pLC
f0=
，令C=3nF，由f0=
1
2pLC
，f=
f0=465KHZ，得：
0
L= 14p2f2C
= 1
4´P2´（465´103）2´3´10-9
=39mH=L2+L3。
令L2=30mH,L3=9mH。
为保证品质因数取R2=500kW，R4=2kW。
由此可求得：
PL=L3=9
L 39
=0.231
P
2
R4'=R4=37.48kW
L
RS=R2//R4'=34.87kW
Q=RS
w0L
=306
BW=f0=1.52KHz
Q
选频网路的选频效果好。
令R3=18kW，R6=2.5kW，保证三极管工作在放大状态，
C7为隔直电容。
中频放大器电路图如下：
仿真结果如下：
由示波器图形可知ma=50%
3.3二极管包络检波电路及仿真
二极管包迹检波是一种应用十分广泛，而且工作频率高的电路，而且电路简单，易于实现。
本设计的检波电路就是采用二极管包络检波。
对于二极管包络检波电路，因为二极管只是在输入信号正半周的峰值附近一部分时间导电，二极管一直处于充放电状态，形成锯齿状波形。
1-m2
a
二极管包络检波易产生失真：
1.不产生惰性失真的条件为：
RC£
maW
由ma
=0.5，W=2pf0
=2´3.14´1000=6.28´103rads，
1-0.52
故RC£ =2.76´10-4
0.5´6.28´103
，令C9=55.2nF，R9=5kW。
2.负峰切割失真条件为：
ma
由ma=0.5，R9=6kW
£ R8R8+R9
具体电路原理图如图所示：
3.4低频功率放大电路
路图所以采用集成运算放大器来实现。
采用TDA2030集成运算放大器，电路如下：
仿真结果如下：
从仿真结果看出波形完整，无明显失真，输出功率63.860mW。
四.心得体会
1.通过对发射机和接收机的设计，了解了西勒振荡电路，高频放大电路，混频器等电路的实际应用，对这些电路的认识更加深刻。
2.了解和掌握了Multisim仿真软件的基本操作。
3.对于在仿真中遇到的问题，尝试自己解决，提高了自己分析解决问题的能力。
但是，对于一些电路中的细节问题，仍然无法彻底解决。
五.参考文献
1.阳昌汉.高频电子线路.高等教育出版社,2005
2.闵锐,徐勇.电子线路基础.2版.西安电子科技大学出版社,2010
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