小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 高頻電子線路 題 目 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2011年 3月 4日一、電路原理1電路原理及用途通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式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(biāo)要求的正弦波信號，且其頻率受到外加音頻信號電壓調(diào)變；緩沖級主要是對調(diào)頻振蕩信號進(jìn)行放大，以提供末級所需的激勵功率，同時(shí)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(jìn)行發(fā)射。晶體管器件課程設(shè)計(jì)是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)科

2、實(shí)踐性課程，其任務(wù)是使學(xué)生運(yùn)用模擬電路等電路課程中所學(xué)的知識，利用晶體管等器件，設(shè)計(jì)出一些完成一定功能的電路，并對電路進(jìn)行分析和調(diào)試。掌握設(shè)計(jì)和調(diào)試電路的一些方法和技巧。與調(diào)幅電路相比,調(diào)頻系統(tǒng)由于高頻振蕩輸出振幅不變, 因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力與效率.所以在無線通信、廣播電視、遙控測量等方面有廣泛的應(yīng)用輸出功率級緩沖級調(diào)頻震蕩級.2主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)，主要技術(shù)指標(biāo)為： (1) 載波中心頻率； (2) 發(fā)射功率； (3) 負(fù)載電阻； (4) 調(diào)制靈敏度；二、設(shè)計(jì)步驟和調(diào)試過程1、總體設(shè)計(jì)電路2、電路工作狀態(tài)或元件參數(shù)的確定實(shí)際功率激勵輸入功率不高擬定整機(jī)方框圖的一般原則是，在

3、滿足技術(shù)指標(biāo)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，以減少級間的相互感應(yīng)、干擾和自激。由于本題要求的發(fā)射功率Po不大，工作中心頻率f0也不高，因此晶體管的參量影響及電路的分布參數(shù)的影響不會很大，整機(jī)電路可以設(shè)計(jì)得簡單些，各組成部分的作用是：(1)LC調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=6.5MHz的高頻振蕩信號，變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏，整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級決定。(2)緩沖隔離級：將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響。因?yàn)楣Ψ偶壿敵鲂盘栞^大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計(jì)

4、時(shí)，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級電路常采用射極跟隨器電路。(3)功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級的輸出能夠滿足末級功放的輸入要求，功率激勵級可以省去。(4)末級功放：將前級送來的信號進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機(jī)效率較高，應(yīng)采用丙類功率放大器，若整機(jī)效率要求不高如50%而對波形失真要求較小時(shí)，可以采用甲類功率放大器。但是本題要求，故選用丙類功率放大器較好。發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)(1)發(fā)射功率發(fā)射功率指發(fā)射機(jī)發(fā)射到天線上的功率。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射信號的波長相比擬時(shí)，天線才能有效地把信號發(fā)射出去。波長

5、與頻率 的關(guān)系是 式中，c為電磁波傳播速度，c=3*108m/s。若接收機(jī)的靈敏度VA=2uV，則通信距離s與發(fā)射功率Po間的關(guān)系為 當(dāng)發(fā)射功率為大于500mW時(shí)通信距離為5.08Km以上。(2)工作頻率或波段發(fā)射機(jī)的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國家有關(guān)部門規(guī)定的范圍內(nèi)選取。對于調(diào)頻發(fā)射機(jī)，工作頻段一般選擇在超短波范圍內(nèi)。(3)總效率發(fā)射機(jī)發(fā)射的總功率PO其所消耗的總功率PT比，稱為發(fā)射機(jī)的總效率，用 表示。(4)調(diào)制靈敏度Kf是單位調(diào)制信號電壓所引起的最大頻偏，其值越大，說明調(diào)制信號控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生頻偏越大。 整機(jī)電路的實(shí)際計(jì)算順序一般是從末級單元電路開始，向前逐級進(jìn)行。而電路的組裝和調(diào)試順

6、序一般是從前級單元電路開始向后級逐級進(jìn)行。 發(fā)射機(jī)的輸出應(yīng)具有一定的功率才能將信號發(fā)射出去，但是功率增益又不可能集中在末級功放，否則電路性能不穩(wěn)，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機(jī)的各組成部分的作用，適當(dāng)?shù)睾侠淼胤峙涔β试鲆?。如果調(diào)頻振蕩器的輸出比較穩(wěn)定，又具有一定的功率，則功率激勵級和末級功放的功率增益可適當(dāng)小些。功率激勵級一般采用高頻寬帶放大器，末級功放可采用丙類諧振功率放大器。緩沖級可以不分配功率。僅從輸出功率Po100mW一項(xiàng)指標(biāo)來看，可以采用寬帶功放或乙類、丙類功放。由于還要求總效率大于50%，故采用一級寬帶放大器加一級丙類功放實(shí)現(xiàn)。如下圖：從振蕩器的什么地方取輸出電壓也是十分重要的。一

7、般盡可能從低阻抗點(diǎn)取出信號，并加入隔離、緩沖級如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對振蕩器幅度、波形以及頻率穩(wěn)定度的影響。射極輸出器的特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)接近于1。 調(diào)頻振蕩電路的作用是產(chǎn)生頻率的高頻振蕩f=6.5MHz信號。變?nèi)荻O管為線性調(diào)頻，最大頻偏。發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級決定。調(diào)頻振蕩器電路如下圖所示：3、仿真及仿真結(jié)果分析 通過仿真可以看出，電路在仿真條件下基本符合設(shè)計(jì)要求，這說明所設(shè)計(jì)的硬件電路和程序在理論上符合設(shè)計(jì)要求，因此可以進(jìn)行實(shí)物搭建與調(diào)試，在實(shí)際電路中檢驗(yàn)電路的工作狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)要求相符。4、 設(shè)計(jì)電路的性能評測電子電路調(diào)試技術(shù)包括調(diào)整和測試兩部分。調(diào)整主要是

8、對電路參數(shù)的調(diào)整，如對電阻、電容和電感等，以及機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，使電路達(dá)到預(yù)定的功能和性能要求；測試主要是對電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測量與試驗(yàn)，并與設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)進(jìn)行比較，以確定電路是否合格。電路測試是電路調(diào)整的依據(jù)，又是檢驗(yàn)結(jié)論的判斷依據(jù)。1.通電觀察：通電后不要急于測量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無異?，F(xiàn)象，例如有無冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。2.靜態(tài)調(diào)試：靜態(tài)調(diào)試一般是指在不加輸入信號，或只加固定的電平信號的條件下所進(jìn)行的直流測試，可用萬用表測出電路中各點(diǎn)的電位，通過和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判

9、斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。3.動態(tài)調(diào)試：動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸出端測試輸出信號，若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。按照以上調(diào)試方法與步驟對所搭建的實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試結(jié)果與仿真結(jié)果完全一致，也就是說本次課設(shè)所設(shè)計(jì)的搶答器基本符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了本次課設(shè)的目的。三、結(jié)論及心得體會 設(shè)計(jì)我了解到了不少東西，小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)涉及到許多問題，包括電容三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)，電容三點(diǎn)式振蕩器的設(shè)計(jì)非常繁瑣，需要計(jì)算好各電阻的值，再根

10、據(jù)各電容的作用，確定電容的值。不過本次設(shè)計(jì)總體上體現(xiàn)了對高頻電子線路的應(yīng)用熟練與否。而且本次設(shè)計(jì)需要protel軟件的應(yīng)用，讓我重新對這款軟件有了新的認(rèn)識。所以今后的目標(biāo)是積累實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)已達(dá)到快速高效完成實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理分析及其安裝調(diào)試，通過這次實(shí)驗(yàn)我們可以更好地鞏固和加深對小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理和非線性電子線路的進(jìn)一步理解。學(xué)會基本的實(shí)驗(yàn)技能，提高運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計(jì)算等等，提高我們的動手能力，同時(shí)通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤并分析及排除這些故障，使我們對小功率放大器的知識得到了加深。這次設(shè)計(jì)讓我又重新接

11、觸了高頻電子線路，對其設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。這次實(shí)驗(yàn)是三人一組的實(shí)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)鍛煉了我的團(tuán)隊(duì)配合設(shè)計(jì)能力，我想對我以后參加工作與人配合會更加熟練。參考資料1謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試（第三版）.武漢：華中科技大學(xué)出版社.20062李慶武.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（數(shù)字電子技術(shù)及其EDA）（下冊）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20063施金鴻、陳光明.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)踐教程.北京：航空航天大學(xué)出版社，20064趙景波、王勁松、滕敦朋.Protel 2004電路設(shè)計(jì)：從基礎(chǔ)到實(shí)踐.北京：電子工業(yè)出版社 2007 5邱關(guān)源.電路（第四版）.北京：高等教育出版社.1999年6童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.高等教育出版社.2001年7賈新章.電子電路CAD技術(shù)基于OrCAD9.2.西安電子科技大學(xué)出版社.2002年出版東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)成績評價(jià)表課程名稱高頻電子線路題目名稱小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師姓名職稱序號評價(jià)項(xiàng)目指 標(biāo)滿分評分1工作量、工作態(tài)度和出勤率按期圓滿的完成了規(guī)定的任務(wù)，難