最新高頻課程設(shè)計報告

1、 PAGE 15 PAGE 1主要技術(shù)指標要求發(fā)射功率PA500mW負載電阻天線RL=50工作中心頻率f0=5MHz最大頻偏總效率調(diào)頻發(fā)射機的工作原理一個調(diào)頻發(fā)射機的組成框圖如下列圖所示，其工作原理是：第一本機振蕩產(chǎn)生一個固定頻率的中頻信號，它的輸出送至調(diào)制器；話音放大電路放大來自話筒的信號，其輸出也送至調(diào)制器；調(diào)制器輸出是已調(diào)幅了的中頻信號，該信號經(jīng)中頻放大后與第二本振信號混頻；第二本振是一頻率可變的信號源，一般選第二本振頻率fo2是第一本振fo1與發(fā)射載頻fc之和，混頻器輸出經(jīng)帶通或低通濾波器濾波，是輸出載頻fc=fo2-fo1;功放級將載頻信號的功率放大到所需發(fā)射功率。功放帶通混頻中放調(diào)

2、制器器本振1功放帶通混頻中放調(diào)制器器本振1話筒本振2話筒本振2話音放大天線天線發(fā)射機的組成方框圖擬定整機方框圖的一般原那么是，在滿足技術(shù)指標要求的前提下，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，以減少級間的相互感應(yīng)、干擾和自激。由于此題要求的發(fā)射功率PA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，整機電路可以設(shè)計得簡單些，組成框圖如圖1所示，各組成局部的作用是:圖1 發(fā)射機組成方框圖單元電路設(shè)計4.1 LC調(diào)頻振蕩級LC調(diào)頻振蕩級產(chǎn)生頻率為f0=5MHz的高頻振蕩，變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏為，整個發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度由該級決定?？杉僭O(shè)主振頻率

3、f0=5MHz，頻率穩(wěn)定度，輸出電壓V01V，最大頻偏。由于對主振頻率f0要求不高，但對頻率穩(wěn)定度要求較高，應(yīng)選用圖2所示的LC調(diào)頻振蕩器電路。圖2 LC調(diào)頻振蕩級原理圖(2)電路原理分析在LC振蕩電路中晶體管T電容三點式振蕩器的改良型電路，即克拉波電路，它被接成共基組態(tài)，CB為基極耦合電容，其靜態(tài)工作點由RB1、RB2、RE及RC決定。小功率振蕩器的靜態(tài)工作電流ICQ一般為14mA。ICQ偏大，振蕩幅度增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差。L1、C1與C2、C3組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端的電壓振蕩器的反應(yīng)電壓VBE，以滿足相位平衡條件。比值C2/C3=F決定反應(yīng)電壓的大小。當AVOF=1

4、時，振蕩器滿足振幅平衡條件，電路的起振條件為AVOF1。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C1?C2，C1?C3，那么回路的諧振頻率f0主要由C1決定。調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管Cj及耦合電容Cc組成，R1與R2為變?nèi)荻O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R3?R2，R3?R1，以減小調(diào)制信號V對VQ的影響。C5與高頻扼流圈L2給V提供通路，C6起高頻濾波作用。變?nèi)荻O管Cj通過Cc局部接入振蕩回路，有利于提高主振頻率f0的穩(wěn)定性，減小調(diào)制失真。4.2 緩沖隔離級 將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級

5、對振蕩級的影響。因為功放級輸出信號較大，當其工作狀態(tài)發(fā)生變化時如諧振阻抗變化，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。進行設(shè)計時，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。一般采用如圖3所示電路：圖3 緩沖隔離級電路原理圖不管是在低頻電路還是高頻電路的設(shè)計中，緩沖隔離級常采用射極跟隨器電路，如上圖，調(diào)節(jié)射極電阻RE2，可以改變射極跟隨器輸入阻抗。如果忽略晶體管基極電阻rb的影響，那么射極輸出器的輸入電阻Ri為Ri=RB/RL，式中，RL=(RE1+RE2)/RL,RB=RB1/RB2；輸出電阻R0為 R0=(RE1+RE2)/r0，式中，r0很小，所以可將射極輸出器

6、的輸出電路等效為一個恒壓源。電壓放大倍數(shù)AV為 ，式中，gm晶體管的跨導，一般情況下gmRL1。所以，圖中所示射極輸出器具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似等于1的特點。晶體管的靜態(tài)工作點應(yīng)位于交流負載線的中點，一般取，ICQ=310mA. 對于上圖所示電路，取VCEQ=6V，ICQ=4mA,假設(shè)晶體管的電流放大倍數(shù)=60，那么RE1+RE2=VEQ/ICQ=1.5k，取RE=1k, RE2=1k可以估算出，功率鼓勵級的輸入阻抗為335，即射隨器的負載電阻RL=335，并可計算出射隨器的輸入電阻Ri，即 Ri=RB/RL3.6k，輸入電壓Vi為為減小射隨器對前級振蕩器的影響，耦合電容C

7、1不能太大，一般為數(shù)十皮法。C2為0.022F左右。4.3高頻功率放大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(yīng)采用丙類功率放大器，假設(shè)整機效率要求不高如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(shè)計要求總效率，應(yīng)選用丙類功率放大器較好，因此選用如圖4所示電路：圖4 高頻功率放大級電路原理圖2電路原理分析由晶體管3DG12組成的寬帶功率放大器工作在甲類狀態(tài)。其中R1、R2為基極偏置電阻，RE1為直流反應(yīng)電阻，以穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點。RF為交流負反應(yīng)電阻，可以提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)定增益。丙類功率放大器的基極偏置電壓-VBE是利用發(fā)射

8、極電流的直流分量IE0(IE0=IC0)在射極電阻RE2上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當放大器的輸入信號Vi為正弦波時，集電極的輸出電流ic為余弦脈沖波。利用諧振回路L2C2的選頻作用可輸出基波諧振電壓VC1、電流ic1 。參數(shù)計算與分析5.1 LC調(diào)頻振蕩器1計算振蕩回路元件參數(shù)值振蕩器的靜態(tài)工作點取ICQ=2mA，VCEQ=7V，晶體管=60。因 RE+RC=為提高電路的穩(wěn)定性，RE的值可適當增大，取RE=1k，那么RC=1.5k因VEQ=ICQ*RE=2V假設(shè)取流過RB2的電流IB2=10IBQ=10ICQ/=0.33mA那么 RB2=VBQ/IB28.2k因即RB1最好用2

9、0k電阻與47k電位器的串聯(lián)組合，以便調(diào)整靜態(tài)工作點。假設(shè)取=100pF，由得可適當調(diào)整的圈數(shù)或的值。電容、由反應(yīng)系數(shù)F及電路條件， 決定，假設(shè)取=510pF，由F=，那么取=3600pF，取耦合電容。2計算調(diào)頻電路元件參數(shù)值變?nèi)荻O管的靜態(tài)反偏壓VQ由電阻與分壓決定，即，假設(shè)取，那么最好用10k電阻與47k電位器的串聯(lián)組合，以便調(diào)整靜態(tài)偏壓VQ隔離電阻R3應(yīng)遠大于、，取R3=150k。因接入系數(shù)，一般接入系數(shù)，為減小振蕩回路輸出的高頻電壓對變?nèi)菥w管的影響，n值應(yīng)取小，但n值過小又會使頻偏達不到指標要求?？梢韵热=0.2，然后再調(diào)試。由變?nèi)荻O管特性曲線得到時，對應(yīng)Cj=75pF，那么，取

10、標稱值20pF低頻調(diào)制信號的耦合支路電容及電感對VQ提供通路，一般的頻率為幾十赫至幾十千赫茲，故取，固定電感。高頻旁路電容應(yīng)對調(diào)制信號呈現(xiàn)高阻，取。5.2 高頻功率放大器1參數(shù)限定晶體管3DG12的主要參數(shù)為PCM=700mW，ICM=300mA，VCE0.6V，hfe30，fT150MHz晶體管3DA1的主要參數(shù)為PCM=1W，ICM=750mA，VCE1.5V，hfe10，fT=70MHz，AP13dB放大器主要技術(shù)指標：輸出功率P0500mW，工作中心頻率f05MHz，效率50%，負載RL=50，功率增益AP6dB2丙類功率放大器 確定放大器的工作狀態(tài)為獲得較高的效率及最大輸出功率P0。

11、放大器的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)，取，得諧振回路的最正確負載電阻Re為得集電極基波電流振幅為得集電極電流脈沖的最大值Icm及其直流分量Ic0，即Icm=Icm1/1=216mAIc0=Icm0/0=54mA 得電源供應(yīng)的直流功率PD為PD=VCCIc0=0.65W得集電極的耗散功率PC為PC=PD-P0=0.15W得放大器的轉(zhuǎn)換效率為=P0/PD=77%假設(shè)設(shè)本級功率增益AP=13dB20倍，輸入功率Pi為Pi=P0/AP=25mW得基極余弦脈沖電流的最大值為Ibm設(shè)晶體管3DA1的直流=10Ibm=Icm/=21.6mA得基極基波電流的振幅Ibm1為Ibm1=Ib01()=9.5mA得輸入電壓的

12、振幅Vbm為計算諧振回路及耦合回路的參數(shù)丙類功放的輸入輸出耦合回路均為高頻變壓器耦合方式，其輸入阻抗|Zi|可計算，得：輸出變壓器線圈匝數(shù)比為取N3=2,N1=3。假設(shè)取集電極并聯(lián)諧振回路的電容C=100pF，得回路電感為變壓器的匝數(shù)N1、N2、N3的計算值只能作為參考值，由于電路高頻工作時分布參數(shù)的影響，與設(shè)計值可能相差較大。為調(diào)整方便，通常采用磁心位置可調(diào)節(jié)的高頻變壓器?；鶚O偏置電路參數(shù)計算基極直流偏置電壓VB為射極電阻RE2為 RE2=|VB|/ICO=20取高頻旁路電容CE2=0.01F3甲類功率放大器計算電流性能參數(shù)由丙類功率放大器的計算結(jié)果可得甲類功率放大器的輸出功率PO應(yīng)等于丙類

13、功放的輸入功率Pi，輸出負載Re應(yīng)等于丙類功放的輸入阻抗|Zi|，即PO=Pi=25mW,Re=|Zi|=86。設(shè)甲類功率放大器的電路如圖4所示的鼓勵級電路，取變壓器效率T=0.8，得集電極的輸出功率P0為假設(shè)P0=PO/T31mW假設(shè)取放大器的靜態(tài)電流ICQ=Icm=7mA，得集電極電壓的振幅Vcm及最正確負載電阻Re分別為Vcm=2P0/Icm=8.9V因射極直流負反應(yīng)電阻RE1為 ， 取標稱值360得輸出變壓器匝數(shù)比為假設(shè)取二次側(cè)匝數(shù)N2=2，那么一次側(cè)匝數(shù)N1=6本級功放采用3DG12晶體管，設(shè)=30，假設(shè)取功率增益AP=13dB20倍，那么輸入功率Pi為Pi=P0/AP=1.55mW

14、得放大器的輸入阻抗Ri為Rirb+R3=25+30R3假設(shè)取交流負反應(yīng)電阻R3=10， 那么Ri=335得本級輸入電壓的振幅Vim為計算靜態(tài)工作點由上述計算結(jié)果得到靜態(tài)時(Vi=0)晶體管的射極電位VEQ為VEQ=ICQRE1=2.5V那么VBQ=VEQ+0.7V=3.2V，IBQ=ICQ/=0.23mA假設(shè)取基極偏置電路的電流I1=5IBQ，那么R2=VBQ/5IBQ=2.8k，取標稱值3k。取高頻旁路電容CE1=0.022F，輸入耦合電容C1=0.02F?？傇韴D及元器件清單6.1總原理圖6.2 元件清單R128K1C4100pF1R28.2K1C533pF1R32K1C620pF1R41

15、K1C74.7uF1R5150K1C85100uF1R620K1C90.01uF1R710K1C100.01uF1R88K1C11330pF1R910K1C120.02uF1R1010K1C0.01uF4R118.2K1T13DG61R123K1T23DG61R1351T33DA11R143601T43DG121R15101L110uH1R16201L247uH1RL511L47uH2C10.01uF1Cj變?nèi)荻O管1C2510pF1TR16T：2T1C33600pF1TR22T(3T)：2T1心得體會 為期兩周的課程設(shè)計，讓我體會到理論與實際的差距，更重要的是遇到問題，切身去解決它的必要，這

16、次的課程設(shè)計不僅穩(wěn)固了所學的知識，還提高了我的實踐動手能力。 這次的設(shè)計中，老師并非我們想象中的手把手教我們，而是把一切都交給我們自己，開始我有點不適應(yīng)，甚至還抱怨老師，到最后才發(fā)現(xiàn)自己是那么的幼稚，不管怎樣，自己動手，才會發(fā)現(xiàn)成功的喜悅。開始是無從下手，到后來漸漸的在網(wǎng)上搜索資料和翻閱書籍，才開始進入了狀態(tài)，同時也開始喜歡上它了，遇到困難時，就會去問同學，和同學一起討論它的理論知識，像是LC振蕩器、緩沖級、末級功放中的一些原理，彌補了自己的缺乏之處。在畫電路圖時，不知道怎么用protel，multisim就讓我懊惱不已，在這段期間也浪費了我好長時間，后來發(fā)現(xiàn)暴躁解決不了問題，只有自己靜下心來慢慢學，才踏實不少，也收獲豐富。到課程設(shè)計做的差不多時，或許是看見好多同學都已經(jīng)放假回家的原因，我也理所當然的松懈下來，還自以為是的認為這些已經(jīng)足夠了，而事實并非如此，當別人問起時，我還是理解的不透徹，原來自己總是淺嘗輒止。在這緊張的時刻，更是表達我們能力的時候，并不是你有多優(yōu)秀抑或是怎樣，而是不管何時何地，你都要學會寵辱不驚