基于MC1496的简易调幅发射机
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高频电子线路课程设计
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一、课题名称：
基于MC1496的简易调幅发射机
二、简要说明
集成模拟乘法器性能好，外围电路结构简单，可实现振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等过程，目前在无线通信、广播电视等领域应用较多。
常见的产品型号有MC1495/1496、LM1595/1596等，本课题选用常用的MC1496作为乘法器。
本课题的目的是练习集成模拟乘法器的使用，掌握幅度调制的原理。
三、基本原理
图1是调幅发射机系统的基本组成原理图：
图1
1、调幅发射系统分析
图1为最基本的调幅发射系统框图。
主要由主振荡器、缓冲级、高频小信号放大器、调制器、高频功率放大器、低频电压放大器等电路组成。
在组成电路中，除了主振器、调制器、调制信号是最基本的组成单元，不能缺少外，其他单元电路的选择，主要根据设计指标要求来确定。
缓冲级将主振器与其后一级隔离，以减小后级对振荡器频率稳定度及振荡波形的影响。
所以，是否选择该单元电路，主要根据电路对稳定性的要求高低。
一般情况下，需要选择该电路。
高频放大器的任务是将振荡电压放大以后送到振幅调制，为驱动调制级提供足够的增益。
是否选择该单元电路，主要根据所选择的振幅调制电路决定。
即：如果选用低电平调幅电路（如用集成模拟乘法器做振幅调制器），由于这种调制器为小信号输入，振荡器输出电压一般能够满足要求，就不需要该放大电路；而如果采用高电平调幅电路（如集电极调幅电
路），由于它要求大信号输入，振荡器输出电压不能满足时，就要使用一至二级高频放大器。
功率放大器是调幅发射系统的末级，它的任务是提供发射系统所需要的输出功率。
是否选择该电路，主要根据系统对发射功率的要求。
如果由调幅电路输出的功率能满足性能要求的话，就可以不再其后加功率放大电路，否则，就不能省略。
2、调幅发射机系统各单元电路的分析
（1）主振器
主振器就是高频振荡器，根据载波频率的高低和频率稳定度来确定电路形式。
在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用电容反馈三点式振荡电路，如克拉泼、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。
（2）缓冲级
缓冲级通常采用射极跟随器，基本原理是利用它的输入电阻高和输出电阻低的特点，在电路中起着阻抗变换的作用。
（3）高频放大器
高频放大器属于线性放大器。
根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。
一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。
在对放大器选择性要求不高的场合，可以选用单调谐放大器。
为提高放大器的电压增益，可以选择多级放大器级联的电路形式。
（4）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，以调幅波的形式传送出去。
通常有低电平调幅和高电平调幅两种实现电路。
低电平调幅电路输出功率小，适用于低功率系统。
它的电路形式有多种，如斩波调幅器、平衡调幅器、模拟乘法器调幅等，比较常用的是采用模拟乘法器形式制成的集成调幅电路，即集成模拟乘法器调幅。
这种集成电路的出现，使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单，而且成本很低。
高电平调幅电路输出功率大，一般在系统末级直接产生满足发射要求的调幅波。
它的电路形式主要有集电极调幅和基极调幅两种。
集电极调幅电路的优点是效率高，晶体管获得充分的应用；缺点是需要大功率的调制信号源。
基极调幅电路的优缺点正好与之相反，它的平均集电极效率不高，但所需的调制功率很小，有利于调幅发射系统整机的小型化。
（5）功率放大器
功率放大器主要有甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）、丙类功放，根据功放的输出功率和效率来确定选择哪一种。
采用低电平调幅电路的系统，由于调制器输出信号为调幅波，其后的功率放大器必须是线性的（如甲类、甲乙类或乙类功放）；而采用高电平调幅电路的系统，则在末级直接产生达到输出功率要求的调幅波，多以丙类放大器作为此时的末级电路。
四、基本要求
工作频率 5MHz；载波频率稳定度优于10-3/分钟，调制度m a=30%～80%可调，调制信号（由低频信号发生器产生）频率F=500Hz～3kHz。
直流电源电压+12V，-8V。
五、电路分析
图2是调制信号发生器：
图2
图3是高频载波发生器电路图：
图3
图4是乘法器电路：
图4
六、高频电路的调试
由于工作频率的升高，分布参数及各种耦合与干扰对高频电路的影响，比低频电路更加明显。
因此，理论估算的工作状态与实际电路测试到的状态之间，往往会存在一定的差异。
有时，在整机调试过程中元件参数甚至需要较大的修改，才能达到预期的效果。
所以，高频电路的调试过程与其设计过程同样重要，有时比设计过程更复杂，除了需要经验以外，更需
要细致耐心、弃而不舍的精神。
不能急躁，更不能盲目地更改元件参数，否则事倍功半，达不到预期效果。
另外，在实际的操作过程中，我们经常发现，许多问题并不是由于电路本身的故障引起的，而恰恰是由于我们未能正确使用测试仪器，导致测试结果错误。
因此，在调试电路之前，花些时间学习测试设备的使用方法，掌握它对某类被测电路的测试功能和限制条件，对于快速诊断电路故障是非常重要的，往往可以达到事半功倍的效果。
同时，不能忽略连接到电路上的测试设备可能对电路性能带来的影响。
电路的安装、调试顺序一般从前级单元电路开始，向后逐级进行。
即先将各单元电路彼此断开，从第一级开始调整单元电路的静态工作点，以及交流状态下的性能指标；然后与下一级连接，进行逐级联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试。
单元电路的调试，以振荡器为例。
常见的故障是，电路安装完毕，上电后，没有信号输出。
在确认硬件电路连接没有问题后，检查电路是否起振。
可以通过测量发射极直流电压进行判断：起振后的射极电压值应大于静态（未振荡时）射极电压值。
若电路未起振，多是由于静态工作点设置不当引起的，可将基极偏置电阻之一安装电位器，以便调节工作点。
在逐级联调时，往往会出现调试合格的单元电路在联调时性能参数发生很大变化的现象，这时，切不可盲目更改元件参数。
故障原因多是由于单级调试时没有接负载，而与下一级连接后，下一级的等效输入阻抗必然对本级性能产生一定的影响；或是所接负载与实际电路中的负载不等效；或是整机的联调又引入了新的分布参数。
因此，整机调试时需仔细分析故障原因。
例如，振荡器与下级缓冲级相连后，振荡器的输出电压幅度明显减小或波形失真严重。
这是由于缓冲级的输入阻抗不够大，使振荡器等效负载值下降，引起输出信号的变化。
可通过调节缓冲级射极电阻，提高缓冲级的输入阻抗加以解决。
在逐级联调时，还会出现这样的现象：单独加测试信号调试合格的单元电路，在与前级或下级电路连接后，没有输出或输出信号不正常。
这时要考虑，各级相连的电路对其输入信号幅度及功率的要求是否达到，也就是说，单元电路仅仅有输入信号是不够的，还要保证其输入信号的参数满足本级电路的要求。
例如调幅接收机中的二极管大信号包络检波器，就要求输入调幅波的幅度达到几百mV以上。
在单独调试单元电路时，可借助测试仪器（如信号发生器、示波器等）确定电路达到最佳工作状态所需的输入信号幅值及频率参数等。
在整机联调时，重点应关注整机性能是否达到指标要求。
在整机各项指标均达到要求的前提下，中间各别单元电路输出波形的轻度失真是允许的。
随着计算机仿真技术的发展，在电路设计中可利用合适的仿真软件来辅助设计，缩短设计时间。
但同时也必须注意到，在电路的实际安装、调试中，尤其是高频模拟电路的安装、调试过程中，经常会出现仿真中所不能发现的故障现象，这是由于实际电路环境中各种条件，如电路板材质、元器件参数、温度、湿度、辐射等等因素的不确定性所导致的结果。
而这些条件在仿真软件中是很难模拟的。
通过此次课程设计，我们亲自动手完成了电路的设计与制作，这样的亲身体验，使我们受益匪浅。
