小功率調頻發(fā)射機電科11級課程設計綜述

1、湖南工程學院課 程 設計課程名稱 咼頻電子線路課程設計課題名稱 小功率調頻發(fā)射機專業(yè)電子科學與技術班級1102班學號姓名指導教師 浣喜明2014年 03月 06日湖南工程學院課程設計任務書課程名稱通信電子線路課程設計題 目小功率調頻發(fā)射機設計專業(yè)班級學生姓名學 號扌旨導老師浣喜明審 批任務書下達日期：2014年2月24日設計完成日期：2014年3月05日設計內容與設計要求一、設計內容：設計一小功率調頻發(fā)射機。主要技術指標：發(fā)射功率Pa=3W；負載電阻（天線）Rl=75Q;中心工作頻率fo=88MIH;調制信號幅度 Vm=10mV最大頻偏 f m=75KH;總效率n 70%二、設計要求：1、給出

2、整體設計框圖；2、繪制各單元電路電路圖，并計算和選擇各器件參數(shù)；3、繪制總電路原理圖；4、寫出設計報告；主要設計條件提供計算機和必要的實驗儀器說明書格式1. 課程設計報告書封面；2. 任務書；3. 說明書目錄；-6 -4. 設計總體思路及方案比較；5. 單元電路設計；6. 總電路設計；7. 設計體會與總結；8參考文獻。進度安排第一周：星期一：安排任務、講課;星期二 星期三：查資料； 星期四：方案設計； 星期五：電路設計第二周：星期一星期二：電路設計星期三星期四：寫總結報告; 星期五：答辯。參考文獻1、電子技術基礎實驗陳大欽主編，高等教育出版社出版2、高頻電子線路實驗與課程設計，楊翠娥主編，哈爾

3、濱工程大 學出版社出版3、通信電路沈偉慈主編，西安電子科技大學出版社出版4、高頻電子線路胡宴如主編，高等教育出版社出版5、電子線路設計實驗測試謝自美主編 ，華中理工大學出 版社6、高頻電子線路曾興雯主編，高等教育出版社出版目錄一 資料整理-2 -1發(fā)射機的主要技術指標 -2 -2變容二極管主要特性 -3 -3寬帶功率放大器 -4-4丙類功率放大器 -5 -二 總體方案設計 -6 -1系統(tǒng)框圖-6 -2 單元電路設計 -6 -1) 功放級電路設計和分析 -6 -2) 功放電路參數(shù)計算 -8 -3) 甲類功率放大器 -10 -4) 緩沖隔離級-12 -5) 調頻震蕩級-13 -三整機電路圖 -17

4、-四總結與體會 -18 -附錄-19 -參考文獻-20 -6 -資料整理1發(fā)射機的主要技術指標發(fā)射功率一般是指發(fā)射機輸送到天線上的功率。工作頻率或波段發(fā)射機的工作頻率應根據(jù)調制方式，在國家或有關 部門所規(guī)定的范圍內選取。總效率 發(fā)射機發(fā)射的總功率Pa與其消耗的總功率 P C之比，稱為發(fā)射機的總效率a 。非線性失真要求調頻發(fā)射機的非線性失真系數(shù)應小于1 %。雜音電平 雜音電平應小于 -65 dB。輸出功率高頻功放的輸出功率是指放大器的負載 RL上得到的最大不失真功率。也就是集電極的輸出功率，即1P。二Vciml2ClmClmRo 二VC1mRo效率 常將集電極的效率視為高頻功放的效率，用n表示，

5、當集電極回 路諧振時，n的值由下式計算：上 V2 RlPd1 CoVCC功率增益功放的輸出功率Po與輸入功率Pi之比稱為功率增益, 用AR單位：dB）表示AP=fd/ Pi2變容二極管主要特性主振頻率LC振蕩器的輸出頻率fo稱為主振頻率或載波頻率。用數(shù) 字頻率計測量回路的諧振頻率 fo，咼頻電壓表測量諧振電 壓Vo,示波器監(jiān)測振蕩波形。頻率穩(wěn)定度主振頻率fo的相對穩(wěn)定性用頻率穩(wěn)定度表示。fo f fmax fmin/小時fo最大頻偏指在一定的調制電壓作用下所能達到的最大頻率偏移值。將“ fmfo稱為相對頻偏。變容二極管特性曲線特性曲線q- v如圖1-1示。性能參數(shù)VQqo、及Q點處的斜率kc等

6、可以通過C- v特性曲線估圖1-1變容二極管的C- v特性曲線變容二極管的Cj-v特性曲線如圖1-1所示。設電路工作在線性調制 狀態(tài)，在靜態(tài)工作點Q處，曲線的斜率為kc 二 AC/ AV圖1-1是變容二極管2CC1C勺Cj-v曲線。由圖可得VQ =時CQ = 75pF,調制靈敏度單位調制電壓所引起的最大頻偏稱為調制靈敏度，以Sf表示單位為kHz/V，即QmSfVQm為調制信號的幅度;：Cj為變容管的結電容變化時引起的最大頻偏。I回路總電容的變化量為C 廠 p2 Cj在頻偏較小時，fm與 CZ的關系可米用下面近似公式，即fo調制靈敏度1 C2石Sf p1- f t，f0 C2Cq VQm式中 C

7、t為回路總電容的變化量；調制靈敏度 Sf可以由變容二極管Cj-v特性曲線上VQ處的斜率kc及上 式計算。Sf越大，說明調制信號的控制作用越強，產生的頻偏越大。3寬帶功率放大器寬帶功放要為下一級丙類功放提供一定的激勵功率，將前級輸入 的信號進行功率放大，它不需要調諧回路，可在很寬的頻率范圍 內獲得線性放大。為獲得最大不失真輸出功率，靜態(tài)工作點 Q應選在交流負載線AB 的中點。（如圖1-2 ）圖1-2甲類功放的負載特性4丙類功率放大器為達到效率大于50%勺要求，本級需要使用丙類功放圖1-3 （左）輸入電壓Vbe與集電極電流脈沖ic的波形關系（右）丙類功放負載特性總體方案設計1系統(tǒng)框圖根據(jù)任務要求，

8、本發(fā)射機功率 FA不大，工作中心頻率fo也不高，為了 調試和設計方便，可將系統(tǒng)設計得簡單一些。這樣的系統(tǒng)在實驗室環(huán)境 下還是非常穩(wěn)定的。以下給出系統(tǒng)框圖（2-1）：圖（2-1 ）發(fā)射機系統(tǒng)框圖2單元電路設計1）功放級電路設計和分析根據(jù)高頻小功率發(fā)射機的特點，和參數(shù)要求，整機設計應該從末級開始往前設計，所以首先設計的是功放級：將前級送來的信號進行功率放大，使負載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機效率較高，應采用丙類功率放大器，若整機 效率要求不高如A 70%，而對波形失真要求較小時，可以采用甲類功率放大器。但是設計要求總效率 a 70%，故選用丙類功率放大器較好。丙類功放的電流導通角

9、9 1.5Vhfe 10 fT=70MHz , Ap 13dB確定放大器的工作狀態(tài)為獲得較高的效率n及最大輸出功率P0。放大器的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)，取 =80o，得諧振回路的最佳負載電阻 Re為M-Vc/ .756。1。為減小晶體管的極間電容對回 路振蕩頻率的影響，C2、C3的取值要大。如果選C1C2，C1C3,則回 路的諧振頻率fo主要由C1決定。調頻電路由變容二極管Cj及耦合電容Cc組成，R1與R2為變容二極 管提供靜態(tài)時的反向直流偏置電壓 Vq，即Vq=R2/(R1+R2)Vcc。電阻R3 稱為隔離電阻，常取R3R2, R3Ri,以減小調制信號V對Vq的影響 C5與高頻扼流圈L2給V提

10、供通路，C6起高頻濾波作用。變容二極管Cj通過Cc部分接入振蕩回路，有利于提高主振頻率 fo 的穩(wěn)定性，減小調制失真。參數(shù)計算：為減少波形失真，我們取I cQ=1mA Vceq=6V,已知晶體管3 =60。廠VCC VCEQ因Re+Rc=iceq =6 k Q為提高電路的穩(wěn)定性，Re的值可適當增大，取RE=2kQ，則Rc=4kQ因Veq=Icq*Re=2V若取流過 Rb2 的電流 Ib2=10Ibq=10Icq/ 3 =0.17mA則Rb2=Vbq/Ib2 15.9 k QRb2VbqRB1+RB2 =VCCRB1 = RB2 ( CQ 1)=54.8 k QRb1最好用20kQ電阻與47kQ

11、電位器的串聯(lián)組合，以便調整靜態(tài)工作點工作中心頻率f0=10MHz取 3=100p得L1=2.5uh，電容C2、C3 由反饋系數(shù)F及電路條件C1C2, C1C3決定，若取C2=800pF，由 F=C2/C3=1/21/8,則取 C3=4000pF，取耦合電容 Cb=0.01uF。R1, R2, R3為變容二極管提供靜態(tài)偏壓 Vq ，其中R3做隔離用， 取200& R1,R2可以與一個可調電阻組合，使調節(jié)方便。因接入系數(shù)n= CC+CCj，一般接入系數(shù)-I，為減小振蕩回路輸出的高頻電壓對變容晶體管的影響，n值應取小，但n值過小又會使頻偏 達不到指標要求?？梢韵热?n=0.3,然后再調試。由變容二極

12、管 Cj-V特性曲線得到 V=-4V時，對應C=75pF,貝U Cc= nCjQ 32.1pF ，取標稱值 32pF。耦合電容C5取4.7uf，扼流圈L2取47uh,旁路電容C6取8000pf調制信號：頻偏與輸入電壓的關系=f = 一 foG = .：Cl / no Ci hCQV再由變容二極管cj-v曲線得到斜率kC = bSC；厶/所以 Vm -G/Kc =1.3V三整機電路圖四總結與體會為期兩個星期的高頻課程設計已經(jīng)快要結束，雖然平時成績不好，但作 為組長這兩個星期的設計調試讓我對高頻電路有了心得認識。剛開始我們連發(fā)射機的基本構成都不懂，但是通過上網(wǎng)查詢了大量的資 料自己也下功夫去閱讀課

13、本抄寫相關公式，參考了許多成功的設計，最 后終于把發(fā)射機的基本模塊學會了，接下來確定單元電路，為了減少難 度，我們直接使用發(fā)射機最長用的基本模塊。但是最難的就是參數(shù)的確 定，高頻電路的參數(shù)很多而且很難計算，我閱讀課本上的章節(jié)，從頭看 到尾還是毫無頭緒，后來還是通過看以往的報告來一點點積累對發(fā)射機 的了解，才理清了頭緒。就這樣我們一邊參考別人的設計一邊設計自己 的電路。其中雖然很辛苦，但最終看到自己設計出來的電路，還是感到 很高興。對于高頻這門課程我雖然學的不好，但是我已經(jīng)認識到它對我們專業(yè)的 重要性。學習電子專業(yè)的目的基本就是讓不帶電的東西帶上電，從而更 加的自動化、人性化、高效化。而高頻這門

14、課就是教會我們如何利用電 路來控制電流信號從而產生相關的作用，是我們專業(yè)的核心課程。因為 課程學得不好，所以課程設計一路來困難重重，但是后來對發(fā)射機的基 本原理了解后，就越來越順利了。設計過程是辛苦的，特別在毫無思路的時候，也會感到有點絕望。但是 通過這一次的課程設計讓我更加了解這門課程的重要性，也增加了自己 對本專業(yè)和本課程的興趣，既然選擇了這一條擼，今后我就一定加倍努 力要成為一個又肯干又有能力的電子工程師，去創(chuàng)造高效、實用、節(jié)能 的產品。附錄元器件清單元件序號型號或參數(shù)數(shù)量元件序號型號或參數(shù)數(shù)量RB154.8K1C4100pF1RB215.9K1C533pF1RC14K1C632pF1R

15、C22K1C74.7uF1R1180K1C88000pF1R224K1C90.047uF1R312K1C100.01uF1RB310.6K1C11330pF1RB413.4K1C120.022uF1RE30.8K1C0.01uF4RE48.2K1T13DG61R123K1T23DG61R1311T33DA11R143601T43DG121R15301L12.5uH1RP11.2K1L247uH1RL751L47uH2C10.01uF1Cj2CC1C1C2800pF1TR14T: 2T1C34000pF1TR22T(3T) : 1T1進度安排第一周：星期一：安排任務、講課；星期二 星期五：查資料、設計;第二周：星期一星期二：實驗系統(tǒng)調試；星期三星期四：寫總結報告星期五：答辯參考文獻1 現(xiàn)代電子線路和技術實驗簡明教程孫肖子 高等教育出版社2 電子電路實驗及仿真 路勇清華大學出版社3 電子線路實驗指導周鳴籟 蘇州大學出版社4 精選實用電子線路260例孫余凱 電子工業(yè)出版社 電子線路 謝自美電子工業(yè)出版社6高頻電子線路 高吉祥 電子工業(yè)出版社電氣與信息工程系課程設計評分表項目評價優(yōu)良中及格差設計