通信電子電路課程設(shè)計小功率調(diào)頻發(fā)射機

1、小功率調(diào)頻發(fā)射機的設(shè)計與制作通信電子電路課程設(shè)計小功率調(diào)頻發(fā)射機設(shè) 計 報 告姓 名： 劉淑鶯 學 號： 241299317 專 業(yè)： 12級通信（1）班 指導教師： 張潔 2014年 10月 08日一、摘要隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，調(diào)頻發(fā)射機處于快速發(fā)展之中，廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。人們通過無線電發(fā)射機可以把需要傳播出的信息發(fā)射出去，接收者可以通過特制的接收機接受信息，最普通的模式是：廣播電臺通過無線電發(fā)射機發(fā)射出廣播，收聽者通過收音機即可接收到電臺廣播。它還可以用于防盜監(jiān)控、教學、玩具、等諸多領(lǐng)域。這個實驗是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調(diào)試，通過該發(fā)射器可以把聲音轉(zhuǎn)換為無

2、線電信號發(fā)射出去，該信號頻率可調(diào)，通過普通收音機接收，只要在頻率適合時即可收到發(fā)射器發(fā)送出的無線電信號，并通過揚聲器轉(zhuǎn)換出聲音。確定電感線圈所繞的圈數(shù)，調(diào)試電路使其滿足技術(shù)指標所要求的設(shè)計是該設(shè)計要解決的主要問題。二、設(shè)計和制作任務(wù)1 確定電路形式，選擇各級電路的靜態(tài)工作點，畫出電路圖。2 計算各級電路元件參數(shù)并選取元件。3 畫出電路裝配圖。4 組裝焊接電路。5 調(diào)試并測量電路性能。6 寫出課程設(shè)計報告書三、主要技術(shù)指標1中心頻率 =12MHz2頻率穩(wěn)定度 /3最大頻偏 >10kHz 4輸出功率 30Mw5電源電壓 Vcc=9V四、確定電路組成方案擬定整機方框圖的一般原則是，在滿足技術(shù)指

3、標要求的前提下，應(yīng)力求電路簡單、性能穩(wěn)定可靠。單元電路級數(shù)盡可能少，以減小級間的相互感應(yīng)、干擾和自激。在實際應(yīng)用中，很多都是采用調(diào)頻方式，與調(diào)幅相比較，調(diào)頻系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強，頻帶寬，功率利用率大等。調(diào)頻可以有兩種實現(xiàn)方法，一是直接調(diào)頻，就是用調(diào)制信號直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號的規(guī)律線性變化。令一種就是間接調(diào)頻，先對調(diào)制信號進行積分，再對載波進行相位調(diào)制。兩種調(diào)頻電路性能上的一個重大差別是受到調(diào)頻特性非線性限制的參數(shù)不同，間接調(diào)頻電路提供的最大頻偏較小，而直接調(diào)頻可以得到比較大的頻偏。 所以，通常小功率發(fā)射機采用直接調(diào)頻方式，它的組成框圖如下所示。輸出功率級緩沖

4、級調(diào)頻震蕩級其中高頻振蕩級主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加調(diào)制信號電壓調(diào)變；緩沖級主要是對調(diào)頻振蕩信號進行放大，以提供末級所需的激勵功率，同時還對前后級起有一定的隔離作用，為避免級功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級的頻率穩(wěn)定度；功放級的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進行發(fā)射。五、設(shè)計方法1、調(diào)頻振蕩級振蕩電路的選擇振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標要求的正弦波信號，目前應(yīng)用較為廣泛的是三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。三點式振蕩電路又可分為電感和電容三點式振蕩電路，由于是固定的中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉撥振蕩電路來

5、作振蕩級。其電路原理圖如右圖所示。2、緩沖級因為本次實驗對該級有一定的增益要求，而中心頻率是固定的，因此用LC并聯(lián)回路作負載的小信號放大器電路。緩沖放大級采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該極工作于甲類以保證足夠的電壓放大。對緩沖級管子的要求是 所以可選用普通的小功率高頻晶體管，如9018等另外，, 若取流過偏置電阻R9,R10的電流為  I1=10IbQ 則 R10=VbQ/I1, R8=(Vcc-VbQ)/I1所以選R10,R8均為10K.為了減小緩沖級對振蕩級的影響，射隨器與振蕩級之間采用松耦合，耦

6、合電容C9可選為180pf.對于諧振回路C10,L2,由 故本次實驗取C10為100PF， 所以，緩沖級設(shè)計電路為圖2所示3、功率輸出級為了獲得較大的功率增益和較高的集電極功率，設(shè)計中采用共發(fā)射極電路，同時使其工作在丙類狀態(tài)，組成丙類諧振功率放大器由設(shè)計電路圖知L3、C12 和C13為匹配網(wǎng)絡(luò)，與外接負載共同組成并諧回路為了實現(xiàn)功率輸出級在丙類工作，基極偏置電壓VB3應(yīng)設(shè)置在功率管的截止區(qū)同時為了加強交流反饋，在T3的發(fā)射極串接有小電阻R14在輸出回路中，從結(jié)構(gòu)簡單和調(diào)節(jié)方便考慮，設(shè)計采用型濾波網(wǎng)絡(luò)，如右圖。L3，C12，C13構(gòu)成型輸出，Q3管工作在丙類狀態(tài)，調(diào)節(jié)偏置 電阻可以改變Q3管的導

7、通角。導通角越小，效率越高,同時防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引成回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負載值，并濾除不必要的高次諧波分量。 在選擇功率管時要求 綜上可知，我們選擇9018功率管由于要使功放級工作在丙類，就要使，解得，為了使功放的效率較大，可以減小Q3管的導通角，這里取R13=11R12，第二級集電極的輸出電流已經(jīng)擴大了幾十倍，為防止第三級的輸入電流過大而燒壞三極管，需要相應(yīng)的增大第三級的輸入電阻。取R13=220K，R12=20K，改變R14可調(diào)整放大倍數(shù)，取較小的反饋電阻有利于提高增益，因為選定，所以發(fā)射極電壓VE為0.05V，因此R14可選為100。由

8、于 , 且 ,一般取 Qe = 810 所以 得：L3=1.06µH 計算得，C13680PF，C12220PF.功放級的電路設(shè)計如右圖所示。4、總的原理圖設(shè)計 根據(jù)前面的分析，還要考慮各級之間的隔離，以及濾波電路，可以設(shè)計出如下圖的原理圖。C3為斟極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為Q1管的偏置電阻。R7、R9為變?nèi)荻O管提供直流偏置。振蕩電壓經(jīng)電容C10耦合加至T2緩沖放大級。L2和C11應(yīng)諧振在振蕩載波頻率上，調(diào)節(jié)偏置電阻可改變T3管的導通角。L3、L4、C15和C16構(gòu)成 型輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，變?nèi)荻O管是一種特殊二極管。當外加順向偏壓時，有大量電流

9、產(chǎn)生，變?nèi)荻O管屬于反偏壓二極管，改變其PN結(jié)上的反向偏壓，即可改變PN結(jié)電容量。其中，C14,C16為濾波電容，選C14為0.1µF，C16為100µF。C1為基極高頻旁路電容采用分壓式偏置電路既有利于工作點穩(wěn)定，且振蕩建立后有利于振蕩幅度的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)C7/C8可使調(diào)頻線性良好。R7，R8為變?nèi)荻O管提供直流偏置。調(diào)制音頻信號經(jīng)C17,LC加到變?nèi)荻O管改變振蕩頻率實現(xiàn)調(diào)頻。振蕩電壓經(jīng)電容C9耦合加至Q2緩沖放大級。Q2緩沖放大級采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該級工作于甲類以保證足夠的電壓

10、放大。Q3管工作在丙類狀態(tài)，有較高的效率同時防止Q3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏置電阻可改變Q3管的導通角。L3, C12和C15構(gòu)成型輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負載值，并濾除不必要的高次諧波分量。六、調(diào)頻發(fā)射機調(diào)試步驟1、調(diào)試步驟及原理 1）第一級調(diào)試給電路通電，電壓為9V。為了檢查電路是否正確，應(yīng)該對三極管Q1和變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點進行測量，然后調(diào)節(jié)中周L1，使振蕩頻率為12MHz，測試靜態(tài)工作點正常后開始用示波器測試波形。 2）第二級調(diào)試將圖示天線接示波器。將各級斷開，分級測試，一級一級檢查排錯。先把示波器接在震蕩級輸出，測頻率與

11、幅度，并看波形是否明顯失真。調(diào)節(jié)電感L1使頻率穩(wěn)定在12M±0.2MHz之內(nèi)。波形沒有明顯失真。再接在第二級輸出級測試波形。調(diào)節(jié)L2使波形不失真，而且幅度最大，頻率還是在12M±0.1MHz之內(nèi)。 3）第三級調(diào)試調(diào)節(jié)最后的輸出級，使功率滿足要求，電壓的峰峰值達到5V以上，要注意若頻率偏移12MHZ太多，則應(yīng)該再次調(diào)節(jié)L1，使輸出中心頻率再次穩(wěn)定在12M±0.1MHz之內(nèi)，幅度還是在要求的指標之內(nèi)。4）整機調(diào)試反復調(diào)節(jié)L1、L2、L3，必要時對各級的諧振電容進行調(diào)節(jié)，使輸出頻率達到要求，并出現(xiàn)無較大失真的正弦波。不起振或振蕩弱；若輸出功率小，若能保證元件的質(zhì)量，則按

12、以下步驟排除故障：調(diào)振蕩級偏置電阻；改變C2容量一試，如果上述方法不能解決，也有可能是元件布局不合理引起，可重新對電路板進行布線。2、調(diào)試過程 1）電路板接上9V電源后，振蕩的頻率高于12MHz,調(diào)節(jié)第一個中周，發(fā)現(xiàn)頻率無法達到所需的正確頻率，再重新多繞一匝后重新調(diào)節(jié)得到正確的頻率。 2）三級連接后發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)L1、L2、L3都無法使輸出電壓達到要求，通過研究電路以及向老師請教后發(fā)現(xiàn)，在電阻R11上并聯(lián)了一個104的電容可以增大輸出的電壓，但是經(jīng)過調(diào)整輸出電壓過大，于是將104的電容換成102的電容之后實驗的得以成功，得到5.12V的輸出電壓。 3）最后各方面都達到了比較的理想狀態(tài)。七、實

13、驗數(shù)據(jù)分析1、測試數(shù)據(jù) 頻率幅度11.9936MHz5.12V2、誤差分析造成結(jié)果的不精確有很多原因，比如人為誤差、機器的誤差，都可能導致最后測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，電路中主要是電感圈數(shù)不對，確定合適自己電路的圈數(shù)有一定的難度，電路頻率跳變，電壓不穩(wěn)定，要并聯(lián)的電容選取不適合，電路焊接不夠好，焊點虛焊，電路的排版不夠完美，跳線的應(yīng)用頻繁。八、波形及電路板1、輸出波形為：2、頻偏輸出波形為：3、電路板線路連接圖為：4、焊接圖為：九、實驗總結(jié)通過對小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調(diào)試，我們可以更好地鞏固和加深對小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理和非線性電子線路的理解。通過電路的焊接，是自己的焊接能力得到進一步的加強。而對于電路調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題、分析及解決這些故障，使得我們對小功率放大器的知識得到了更深入的理解。在實驗過程中，不僅學會了基本的實驗技能，而且還提高了運用理論知識解決實際問題的能力。通過多次的焊接以及糾錯，我明白了在實驗過程中首先要先對電路進行排版，盡量使電路看起來美觀，然后遵循先焊電阻這樣的小器件，然后再焊大的器件這樣的準則認真完成焊接工作，焊接時要盡量避免虛焊、焊錯等現(xiàn)象。電感一般容易遇到要重新繞線的問題，所以為了方便電感的裝卸，不要直接把電感焊在電路板上，而是用來4個數(shù)碼管管腳當成電感的座焊在電路板上，極大的方便了中周的拔插。通過這次的小功