中波电台发射机、接收机系统设计

一、指标要求

  1. 发射机技术指标要求:
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  2. 接收机技术指标要求:
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二、系统结构框图

  1. 发射机系统结构框图:
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    在实际电路中,信号经振幅调制后可能会出现较多的谐波分量。所以在制作硬件电路时,最好在振幅调制后级级联带通滤波器。
  2. 接收机系统结构框图:
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    值得说明的是,经过混频会出现更多的频率分量。因此,在实际电路中,最好在混频器后级联465k晶体滤波器。

三、电路仿真

  1. 西勒振荡电路:
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    上图电路在硬件测试时,可以适当减小Re,将Re改为510Ω,减小“寄生调幅”。
    起振问题永远是振荡电路最需要考虑的问题。西勒振荡电路的起振条件:中波电台发射机、接收机系统设计
    在进行电路设计时,根据三极管的数据手册进行定量计算往往十分麻烦。因此,我们只需要根据上述公式,确定电路元件参数选择的大致范围,然后根据输出结果进行调参即可。 根据上式可知,尽量将Rb1、Rb2取较大值,这样会使gie较小,电路更加容易起振。另外,将静态工作点UBQ设置为1~2V之间较为合适。
    此外,发射级偏置电阻Re和旁路电容Ce选择不当,也可能导致西勒振荡电路无法起振,或出现“间歇振荡”、“寄生调幅”的现象。这是因为Re和Ce过大构成了积分回路。最好的解决办法是适当减小Re。
    振荡波形:
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    寄生调幅:
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    间歇振荡:
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  2. 放大电路:
    理论上,丙类功率放大电路对功率放大的效果最好,但丙类功放会使信号产生非常严重的失真。因此,可以结合自己滤波器的性能选择功率放大器的工作状态。如果滤波效果较好,尽量让功放工作在丙类;如果滤波效果一般,尽量让功放工作在甲类(线性区)。

高频功放:中波电台发射机、接收机系统设计
高频小放:
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通常,放大器的负载可以接选频回路。这样可以更好保证输出结果的“线性”。值得说明的是,假设发射机载波为1MHz,那么输出端功放的滤波负载中心频率也应为1MHz。但滤波后,会导致调幅指数的下降。
7. 振幅调制、混频电路:
互联网上有很多的乘法器调幅、混频电路。在这里想说明的是,调幅、混频,实际上利用的都是乘法器非线性的特点,产生新的频率分量。因此,乘法器调幅、混频电路仅仅是输出端滤波回路不同。
8. 检波电路:
检波电路在硬件电路设计时,应保证至少500mV的输出电压。因为在接收机末端,噪声电压往往有100mV到200mV,如果输出检波信号电压过低,将导致输出结果很难观察到。
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上述电路在检测1KHz~10KHz信号时,电压传输系数较高。值得说明的是,实际电路最好选择专用的“检波二极管”,普通的二极管很可能无法正常检波。
9. 射随:
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射随的电路参数选择较为随意,但应注意的时,射随最好接耦合电容后再输出。因为射随后级电路的输入阻抗往往较小,之间和射随Re并联的话,将导致电流过大,三极管发热严重,甚至烧坏三极管。

四、级联

  1. 西勒振荡电路与后级的级联
    为了减小后级电路对西勒振荡电路的影响,西勒振荡电路后级应级联“射随”。此外,为了减小后级电容对西勒振荡电路起振、振荡频率的影响,西勒振荡电路和后级应采用1pF的小电容。小电容属于“弱耦合”,能有效减少后级影响。但需要说明的是,1pF的小电容、射随会拉低西勒振荡电路的振荡电压,因此西勒振荡电路在无负载时振荡电压应在10V左右,在接入上述负载才能保证振荡电压在1V左右。
  2. 功率问题
    末级电路采用电容耦合很难达到功率指标要求,因此个人认为在末级利用变压器耦合效果可能会好一些。但我并没有进行实际测试,读者可以自行验证。

五、硬件测试结果

调幅输出:中波电台发射机、接收机系统设计
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振荡电路:
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检波结果:
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