调功率放大器 幅系数的计算分析

调幅发射机的设计指导 技术指标：载波频率f0 =10MHZ，载波频率稳定度不低于10-3，输出负载RL=50Ω，总的输出功率PA=200mW，调幅系数平均值ma=30%。 调制频率F=20Hz~20kHz.。 本设计可提供的器件如下，参数见附录。 高频小功率晶体管 、集成模拟乘法器 （XCC , MC1496 ）、高频磁环 、运算放大器 （A741 ）、 集成振荡器（E1648 ） [/U]本的小功率调幅发射机的设计和安装调试。 一．调幅发射机的设计原则 （一）方框图 图1为最基本的调幅发射机的方框图。 （二）技术指标 调幅发射机的主要技术指标：载波频率 ，载波频 率的稳定度，输出负载电阻RL，发射功率PL，发射机效率，调幅系数ma，调制频率F。 1.发射功率 发射功率一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。波长与频率的关系为：λ= c/f。式中， c为电磁波传播速度，c=3×108m/s。 若接收机的灵敏度Us=2μV，则通信距离s与发射功率PA的关系为 表1小功率发射系统的功率与通信距离的关系 2. 工作频率或波段 发射机的工作频率应根据调制方式，在国家或有关部门所规定的范围内选取。对调频发射机，工作频率一般在超短波（30-300MHZ）范围内；对调幅发射机一般在中频（0.3-3MHZ）和高频（3-30MHZ）范围内。 3. 总效率 发射系统发射的总功率PA与其消耗的总功率P’c之 比称为发射系统的总效率 ，即 （三）电路型式选择 调幅发射机是由主振器，缓冲级，高频电压放大 器，振幅调制器，高频功率放大器等电路组成。 1. 主振器 主振器就是高频振荡器，根据载波频率的高低，频率稳定度来确定电路型式。高频电子线路所讨论的工作频率是几百千赫到几百兆赫，而课程设计所设计的最高频率受到实验条件的限制，一般选在30兆赫以下。 电容三点式振荡器的输出波形比电感三点式振荡器的输出波形好。这是因为电容三点式振荡器中，反馈是由电容产生的，高次谐波在电容上产生的反馈压降较小，输出中高频谐波小；而在电感三点式振荡器中，反馈是由电感产生的，高次谐波在电感上产生的反馈压降较大。另外，电容三点式振荡器最高工作频率一般比电感三点式振荡器的高。 这是因为在电感三点式振荡器中，晶体管的极间电容与回路电感相并联，在频率高时可能改变电抗的性质；在电容三点式振荡器中，极间电容与电容并联，频率变化不改变电抗的性质。因此振荡器的电路型式一般采用电容三点式。在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用克拉泼，西勒电路。频率稳定度要求高的情况下，可以采用晶体振荡器，也可以采用单片集成振荡电路。 频率稳定度是振荡器的一项十分重要的技术指标，表示一定时间范围内或一定的温度、湿度、电源电压等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡频率稳定度越高。 式中为标称频率，为实际工作频率。 改善频率稳定度，从根本上来说就是力求减少振荡频率受温度等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此，改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持谐振频率不变的能力。这就是通常所谓的提高振荡回路标准性。 提高振荡回路标准性，除了采用高Q值和高稳定的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的负温度系数电容，实现温度补偿的作用，或采用部分接入的方法以减小不稳定的晶体管极间电容和分布电容对振荡频率的影响（详见参考资料）。 2. 高频电压放大器 高频电压放大器的任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制器，可以选用高频调谐放大器。需要使用几级放大器要看振幅调制器选择什么样的电路型式。如果选用集成模拟乘法器作振幅调制器，输入信号是小信号。当振荡器输出电压能够满足要求时，可以不加高频电压放大器。如果采用集电极调幅电路，就要使用一至二级高频电压放大器，以满足集电极调幅的大信号输入。谐振放大器的调试方法与阻容耦合放大器相同，首先应调整每一级所需的直流工作点，但要注意一点：在多级谐振放大器中，由于增益高，容易引起自激振荡。因此，在测试其直流工作点时，应先用示波器观察一下放大器的输出端是否有自激振荡波形。如果已经有自激振荡，应先设法排除它，然后再测试其直流工作点。否则，所测数据是不准确的。对于调谐放大器的频率特性、增益及动态范围的调整及测试，一般有两种方法，一种是逐点法；一种是扫频法。后者比较简单、直观。但由于其频标较粗，对于窄带调谐放大器难以精确测试。 3. 振幅调制器 振幅调制器的任务是将所需传送的信息“加载”到高频振荡中，以调幅波的调制形式传送出去。通常采用低电平调制和高电平调制两种方式。采用模拟乘法器实现调制的方法是属于低电平调制，输出功率小，必须使用高频功率放大器才能达到发射功率的要求。采用集电极调幅电路实现调制的方式属于高电平调制。如果集电极调幅电路的输出功率能够满足发射功率的要求，就可以在调制级将信号直接发射出去。 4．高频功率放大器 高频功率放大器是调幅发射机的末级，它的任务是要给出发射机所需要的输出功率。本设计研究的是小功率调幅发射系统，通常采用丙类功率放大器，如果一级不能满足指标要求，可以选用两级。一般末级功率放大器工作在临界状态，中间级可以工作在弱过压状态。 调幅发射机的各单元电路可以用分立元件组成的电路完成，也可以用集成电路来完成。 【调幅发射机设计分析】 调幅发射机是无线电通信中的关键设备，其设计涉及到多个关键技术指标和电路组件。在本文中，我们将深入探讨这些方面，以帮助理解调幅发射机的设计过程。 调幅发射机的核心技术指标包括载波频率、频率稳定度、输出负载电阻、发射功率、调幅系数以及调制频率。载波频率通常在中频和高频范围内，而调制频率则从20Hz到20kHz。发射功率决定了通信的距离，与接收机的灵敏度密切相关。工作频率应遵循国家或相关部门的规定，调幅发射机通常在0.3-3MHz和3-30MHz之间工作。总效率则是衡量发射系统性能的重要指标，等于发射功率与消耗功率的比例。 在电路设计上，调幅发射机由主振器、缓冲级、高频电压放大器、振幅调制器和高频功率放大器等组成。主振器选择电容三点式振荡器，因为它具有较好的频率稳定性和高次谐波抑制。频率稳定度可以通过采用晶体振荡器或者集成振荡电路进一步提升。高频电压放大器的任务是将振荡电压放大，可以选择高频调谐放大器。对于振幅调制器，可以采用集成模拟乘法器实现低电平调制，或者使用集电极调幅电路实现高电平调制。高频功率放大器是发射机末级，负责提供足够的发射功率，通常采用丙类功率放大器。 调幅电路主要利用晶体管的非线性特性，如基极调幅、集电极调幅和发射极调幅。基极调幅电路中，调制信号与载波在基极串联，导致基极偏压随调制信号变化，进而影响集电极电流，产生调幅效果。发射极调幅和集电极调幅在效率和线性特性上有所不同，集电极调幅常用于需要高效率的情况，但可能有更大的非线性失真。 调制电路与解调电路是通信系统中的重要组成部分。调幅电路通过非线性元件将调制信号与载波结合，产生含有新频率成分的信号，然后通过谐振回路选取所需频率。调幅电路包括二极管调幅和晶体管调幅，如基极调幅、发射极调幅和集电极调幅。其中，基极调幅对低频放大器要求较低，但效率较低；发射极调幅与基极调幅类似，但效率稍高；集电极调幅则具有较高效率，但需要考虑非线性失真问题。 幅度检波电路则是从调幅波中提取调制信号的环节，常见的检波类型有小信号平方律检波、大信号包络检波和乘积检波。检波效率是评价检波器性能的关键参数，定义为检波后的输出电压与输入高频电压峰值之比。 调幅发射机的设计是一个综合考虑频率稳定性、功率输出、效率和调制质量的过程，涉及到多种电路和元件的选择与优化，确保在满足通信需求的同时，实现高效可靠的信号传输。