《調(diào)頻發(fā)射機(jī)》高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目：頻率為105MHz的高性能調(diào)頻發(fā)射機(jī)專(zhuān)業(yè)：通信技術(shù)年級(jí)：2009級(jí)學(xué)號(hào)：0930614022姓名：郭燕玲聯(lián)系電話(huà)指導(dǎo)老師： 李立禮 完成時(shí)間：2012 年 12 月 1 日 10頻率為105MHz的高性能調(diào)頻發(fā)射機(jī)摘 要利用電感、電容、電阻元件，制作頻率為105MHz的高性能調(diào)頻發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)失真小，發(fā)射距離大于50米，能用普通收音機(jī)接收發(fā)射的信號(hào)。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)達(dá)到發(fā)射距離大于50米，能用普通收音機(jī)接收的要求，具有信號(hào)失真小的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：信號(hào)失真??；發(fā)射距離大；高性能目 錄摘 要2一、設(shè)計(jì)題目3二、實(shí)踐目的3三、設(shè)計(jì)要求3四、基本原理34.

2、1改變振蕩回路的元件參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻44.2控制振蕩器的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻4五、系統(tǒng)調(diào)試95.1元件清單：95.2調(diào)試結(jié)果95.3調(diào)試結(jié)果分析9六、心得體會(huì)10七、參考文獻(xiàn)10一、設(shè)計(jì)題目 頻率為105MHz的高性能調(diào)頻發(fā)射機(jī)二、實(shí)踐目的 無(wú)線電發(fā)射與接收設(shè)備是高頻電子線路的綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、無(wú)線安全防范系統(tǒng)、無(wú)線遙控和遙測(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、無(wú)線電制導(dǎo)系統(tǒng)等，必不可少的設(shè)備。本次設(shè)計(jì)要達(dá)到以下目的：1. 進(jìn)一步認(rèn)識(shí)射頻發(fā)射與接收系統(tǒng)；2. 掌握調(diào)頻（或調(diào)幅）無(wú)線電發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)；3. 學(xué)習(xí)無(wú)線電通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。 三、設(shè)計(jì)要求1. 發(fā)射機(jī)采用FM、AM或者其它

3、的調(diào)制方式；2. 若采用FM調(diào)制方式，要求發(fā)射頻率覆蓋范圍在，傳輸距離>20m;3. 若采用AM調(diào)制方式，發(fā)射頻率為中波波段或30MHz左右，傳輸距離>20m；4. 為了加深對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，發(fā)射機(jī)建議采用分立元件設(shè)計(jì)；四、基本原理 本設(shè)計(jì)圖采用FM調(diào)制。載波，調(diào)制信號(hào)；通過(guò)FM調(diào)制，使得頻率變化量與調(diào)制信號(hào)的大小成正比。即已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)角頻率已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)相位為實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩大類(lèi)，本設(shè)計(jì)圖采用直接調(diào)頻：直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其反映調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律。要用調(diào)制信號(hào)去控制載波振蕩器的振蕩頻率，就是用調(diào)制信號(hào)去控制決定載波振蕩

4、器振蕩頻率的元件或電路的參數(shù)，從而使載波振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性地改變，就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻。直接調(diào)頻可用如下方法實(shí)現(xiàn)：4.1改變振蕩回路的元件參數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻在LC振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是LC振蕩回路的電感L和電容C。在RC振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是電阻和電容。因而，根據(jù)調(diào)頻的特點(diǎn)，用調(diào)制信號(hào)去控制電感、電容或電阻的數(shù)值就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。調(diào)頻電路中常用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路。常用的可控電感元件是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路，而可控電阻元件有二極管和場(chǎng)效應(yīng)管。4.2控制振蕩器的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻在微波發(fā)射機(jī)中，常用速調(diào)管振蕩器作為載波振蕩器，其振蕩頻

5、率受控于加在管子反射極上的反射極電壓。因此，只需將調(diào)制信號(hào)加至反射極即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。若載波是由多諧振蕩器產(chǎn)生的方波，則可用調(diào)制信號(hào)控制積分電容的充放電電流，從而控制其振蕩頻率。通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，并組成框圖如下所示：調(diào)頻震蕩級(jí)緩沖級(jí)功率輸出級(jí)其中，其中高頻振蕩級(jí)主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，且其頻率受到外加音頻信號(hào)電壓調(diào)變；緩沖級(jí)主要是對(duì)調(diào)頻振蕩信號(hào)進(jìn)行放大，以提供末級(jí)所需的激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免級(jí)功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度；，功放級(jí)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(jìn)行發(fā)射。上述框所示小功率

6、發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選擇各級(jí)電路形式和各級(jí)元器件參數(shù)的計(jì)算。（1） 頻振蕩級(jí)： 由于是固定的中心頻率，可考慮采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉潑振蕩電路?？死瓭姡╟lapp）電路是電容三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)型電路，下圖為它的實(shí)際電路和相應(yīng)的交流通路： 實(shí)用電路 交流通路如圖可知，克拉潑電路比電容三點(diǎn)式在回路中多一個(gè)與C1 、C2相串接的電容C3，通常C3取值較小，滿(mǎn)足C3<<C1 ，C3<<C2，回路總電容取決于C3，而三極管的極間電容直接并接在C1 、C2上，不影響C3的值，結(jié)果減小了這些不穩(wěn)定電容對(duì)振蕩頻率的影響，且C3較小，這種影響越小，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，實(shí)際情況下，克拉潑電

7、路比電容三點(diǎn)式的頻穩(wěn)度高一個(gè)量級(jí)，達(dá)?？墒?，接入C3后，雖然反饋系數(shù)不變，但接在AB兩端的電阻RL=RL/Reo 折算到振蕩管集基間的數(shù)值（設(shè)為RL）減小，其值變?yōu)槭街校珻1，2是C1 C2 和 各極間電容的總電容。因而，放大器的增益亦即環(huán)路增益將相應(yīng)減小，C3越小，環(huán)路增益越小。減小C3來(lái)提高回路標(biāo)準(zhǔn)是以犧牲環(huán)路增益為代價(jià)的，如果C3取值過(guò)小，振蕩器就會(huì)因不滿(mǎn)足振幅起振條件而停振。（2）緩沖級(jí)：由于對(duì)該級(jí)有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可采用以LC并聯(lián)回路作負(fù)載的小信號(hào)諧振放大器電路。并聯(lián)諧振回路如圖所示如圖，Rs RL 分別為輸入信號(hào)源內(nèi)阻和輸出負(fù)載電阻，Rp為L(zhǎng)中心損耗電阻，回路

8、中總導(dǎo)納為 Y（jw）=1/Re+j(wc-1/wL) 式中，Re=Rp/Rs/RL.因而電流源Is（jw）在回路上產(chǎn)生的電壓為：令回路總導(dǎo)納為0，求得諧振角頻率為，這個(gè)頻率上，回路電壓達(dá)到最大，且與同相 其中，Qe為有載品質(zhì)因數(shù)，定義為：Qo：為回路固有品質(zhì)因素，可見(jiàn)要增大Qe 除提高Qo外，還應(yīng)采用Rs 大的電流源激勵(lì)，且盡可能增大RL值。并聯(lián)諧振回路的幅頻和相頻特性曲線如下圖： 幅頻特性 相頻特性對(duì)該級(jí)管子的要求是： 至于諧振回路的計(jì)算，一般先根據(jù)f0算出LC的乘積值，然后選擇合適的C，再求出L。C根據(jù)本課題的頻率可取100pf200pf。（3）功放輸出級(jí)：為了獲得較大的功率增益和較高的

9、集電極效率，該級(jí)可采用共發(fā)射極電路，且工作在丙類(lèi)狀態(tài)，輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾，如下圖為諧振功率放大器的原理電路圖：其中Zl為外接負(fù)載，Lr Cr 為匹配網(wǎng)絡(luò)，它們與外接負(fù)載共同組成并聯(lián)諧振回路，調(diào)Cr使回路諧振在輸入信號(hào)上，為實(shí)現(xiàn)丙類(lèi)功放，基極偏置電壓Vbb應(yīng)該沒(méi)在功率管的截至區(qū)內(nèi)。若忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及管子結(jié)電容的影響，則輸入信號(hào)電壓Vb（t）=（coswt）*Vbm，根據(jù)，集電極電流波形是一串周期重復(fù)的脈沖序列，脈沖寬度小于半個(gè)周期，用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)可得：由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)ic中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻，稱(chēng)為諧振電阻，在高Q回路中，其值

10、近似為：，式中= 為回路總電容，為回路諧振角頻率，Qe= /RL為回路有載品質(zhì)因素，而諧振回路上對(duì)中的其他分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，這樣可以近似認(rèn)為回路上僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓，Vc，而平均分量和各次諧波分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而可在負(fù)載上得到不失真信號(hào)功率。利用諧振回路的選頻作用，可以將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的余弦電壓，同時(shí)還可以將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻Re，而且調(diào)節(jié) ，還能保持回路諧振時(shí)使Re等于放大管所需的集電極負(fù)載，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此在諧波功率放大器中，諧振回路起了選頻和匹配的雙重作用。丙類(lèi)工作時(shí)集電極效率隨管子導(dǎo)通時(shí)間的減小而增大，但隨著導(dǎo)通時(shí)間的減少，中基波

11、分量幅度將相應(yīng)減小，從而導(dǎo)致放大器的輸出功率減小，為了在增大輸入激勵(lì)電壓幅度Vbm外，還必須同將基極偏執(zhí)電壓Vbb向負(fù)值方向增大。這樣，加到基極上的最大反向電壓（Vbb-Vbm）就將迅速增大，從而可能發(fā)生功率管發(fā)射結(jié)被反向擊穿。從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便期間，本課題采用型網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算元件參數(shù)時(shí)通常取Qe在10以?xún)?nèi)，型網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算如下：實(shí)現(xiàn)條件：Re<Rl元件表達(dá)式： 功率管應(yīng)滿(mǎn)足以下條件： 本設(shè)計(jì)圖紙為：五、系統(tǒng)調(diào)試5.1元件清單：5.2調(diào)試結(jié)果1. 給電路板通電，電壓為12V，不加音頻信號(hào)，測(cè)試三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，看是否符合理論要求；2. 加上音頻信號(hào)，用頻偏移測(cè)出角頻；3. 使用收音機(jī)收聽(tīng)，記

12、下頻率。5.3調(diào)試結(jié)果分析后來(lái)發(fā)現(xiàn)電路板運(yùn)行不穩(wěn)定，輸出頻率與電壓值經(jīng)常發(fā)生跳變，原來(lái)是由于虛焊導(dǎo)致，為了解決虛焊問(wèn)題，電路板不加音頻信號(hào)，加上12V電壓并接地，同時(shí)在輸出級(jí)用示波器觀察，接觸各個(gè)焊點(diǎn)，如果示波器的波形發(fā)生跳變，則表示這點(diǎn)很可能發(fā)生虛焊，逐一修改，解決了虛焊問(wèn)題。通過(guò)收音機(jī)測(cè)試，發(fā)射距離可以達(dá)到45米。六、心得體會(huì)焊接電路板要注意以下幾點(diǎn)：1、要先檢查所有的元件是否可用，焊接三極管時(shí)應(yīng)分清基極，集電極，發(fā)射極；2、焊接時(shí)要注意防止虛焊，電容電感盡量臥式安裝，焊接完成后盡量縮短高頻部分的元件引線，但不用剪太短，否則不容易更改；3、接地線時(shí)不能貪圖省事，用錫一直拉一排連接各管腳的地這樣不易更改線路，應(yīng)仍使用導(dǎo)線連接，便于修改；4、繞中周時(shí)應(yīng)有規(guī)律的繞，均勻的繞，從下到上或者從上到下，切不可上面繞幾圈下面繞幾圈，這樣在調(diào)節(jié)的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，焊接漆包線時(shí)一定要將焊接處的漆刮干凈，最好用火燒，繞完后要用萬(wàn)用表測(cè)試其是否導(dǎo)通；5、電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚(yú)夾加電時(shí)易發(fā)生短路碰電；這次我們所設(shè)計(jì)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)雖然簡(jiǎn)單，但它卻是廣播電臺(tái)等設(shè)備的基礎(chǔ)，只有弄清簡(jiǎn)單電