无线电发射机的设计

无线电发射机的设计

摘要：简易调幅发射机，主要由调幅信号源和高频高效功率放大器组成。采用锁相频率合成技术，将载波频率精确的锁定在15MHz-35MHz，输出载波的稳定度和准确度达到10的5次方；振幅调制采用集成模拟乘法器MC1496，调制度固定为30％，输出幅度调节范围宽；高频功率放大级应用功率合成技术，采用反相推挽功率合成电路，在50Ω负载上输出功率大于60mw。高频电子线路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分，其研究对象是通信系统中的发送设备和接受设备的高频“功能”电路功能的基本组成和原理。调幅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。本设计以高频电子线路为基础，完成了小功率调幅发射机的基本理论设计。本文详细的设计了系统的本地振荡器、低频放大器、调幅调制电路和功率放大电路，并用multisim软件对单元电路进行了仿真，以及部分电路理论的计算，并结合protel99se完成了总体电路的原理图及PCB设计。

关键词：锁相幅度调制乘法器功率合成高频；multisim；调幅发射；protel

1 . 引言 8

2 方案论证 9

2.1 方案一： 9

2.2 方案二： 9

3 各电路设计和论证 10

3.1 调幅信号源 10

3.1.1 方案一： 11

3.1.2 方案二： 12

3.2 振幅调制 14

3.2.1 方案一： 14

3.2.2 方案二： 15

3.3 功率放大前置激励级 15

3.3.1 方案一： 16

3.3.2 方案二： 16

3.4高频功率放大 16

3.4.1 方案一： 16

3.4.2 方案二： 16

4 单元电路设计 17

4.1 调幅信号源 17

4.2 振幅调制 20

4.3 高效高频功率放大级 24

4.3.1 前级激励级 25

4.3.2 高频功率放大级 25

5 软硬件的系统测试 28

6单元电路设计 29

6.1主振荡器模块 29

6.1.1基本原理及参数选择 29

6.3高频功率放大模块 - 17 -

6.3.1 谐振功率放大器的工作原理 - 17 -

6.2.2仿真设计及结果分析 - 17 -

6.4低频放大模块 - 19 -

6.4.1静态工作点选择 - 20 -

6.4.2仿真电路 - 20 -

6.4.3仿真结果 - 21 -

7 电路原理图及PCB版图 - 22 -

7.1电路原理图 - 22 -

7.2 PCB版图 - 23 -

附录B - 24 -

参考文献 - 27 -

1 . 引言

调幅发射机主要由高频振荡器、调制器、高频放大器、天线等组成。高频振荡器是产生高频载波。调制器是将放大后的音频信号加在高频电磁波上。高频放大器把调制后的电磁波放大后经天线发射到空中传到各地。它的基本原理是，将要传送的调制信号（这里我们以话音信号为例）从低频率搬移到高频，使它能通过电离层反射进行传输，在远距离接收端我们用适当的解调装置再把原信号不失真的恢复出来，就达到了传输话音低频信号的目的。例如调幅，我们不可能直接传送话音，我们先用一个转换装置将话音信号（也就是人说的话）转换成振幅平缓变化的电压信号，这就是我们要传输的信号，叫做调制信号，然后将调制信号与一个高频率的信号在一个相乘器里相乘，再经过一个加法电路，就会得到一高频率的信号，它的包络（所谓包络就是连接周期信号每个周期内波峰的假想线）随着调制信号幅度的变化而变化，我们把这个高频信号叫做载波，把已经调制好的信号叫调幅波。就是说，我们要传输的话音信号已经包含在了调幅波中，换句话，就是我们把调制信号从低频搬移到了高频，以便利用电离层传播。这样我们通过发射装置将已调信号发射出去，在接收端接收信号。

发射机设计必须考虑以下几个参数谐波输出、寄生输出、宽带噪声、相位噪声，频率和相位的稳定度，信号的最大输出功率以及平均输出功率。由中频信号IF或其谐波与本振混频产生的三阶互调干扰必须专门考虑。其他比如所需射频载波信号的谐波、本振信号LO与与中频信号IF的馈通等多余信号都会将产生干扰。如果发射机将噪声发射出去将会导致接收机的噪声基数提高、信噪比SNR降低，从而将会减少通信所能达到的最大距离。因此功率放大器必须进行相应设计，以保证输出的附加带宽噪声最小化。

本设计的课题为简易发射机电路，所要达到的目标并不是很多，及其考虑的因素也不是很专业化，主要目的只是检验所学知识的系统结构与密度，培养学生的创新能力与实践能力。经过细致调研，本设计决定主要采用锁相技术将预先得到的载波信号精确锁定在要求的15MHz-35MHz。振幅调制主要应用集成模拟乘法器，性能稳定，抗干扰能力强。功率放大部分主要采用传输线变压器的形式，其主要特点就是工作频带宽；并利用反相功率合成技术将功率放大到接近要求的目标值，效率高，非线性失真较小。

参考文献

[1]李哲英，骆丽. 模拟电子线路分析与multisim仿真. 北京：机械工业出版社，2007.

[2]胡烨. Protel99se原理图与PCB设计教程,. 北京：机械工业出版社，2005.

[3]全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编. 北京：北京理工大学出版社，2004.

[4]汤琳宝，何平. 电子技术实验教程. 北京：清华大学出版社，2008.

[5]陶国彬，张秀艳，刘红梅. 使用电子技术. 北京：北京科学出版社，2008.

[6]张肃文，高频电子线路. 北京：高等教育出版社，2004.