小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)-高頻課程設(shè)計(jì)

高頻電子線路課程設(shè)計(jì)高頻電子線路課程設(shè)計(jì)姓名：專業(yè)：電子信息工程學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)課題：小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)摘要調(diào)頻發(fā)射機(jī)目前處于快速發(fā)展之中，在很多領(lǐng)域都有了很廣泛地應(yīng)用.它可以用于演講、教案、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng)域.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(guò)這次實(shí)驗(yàn)我們可以更好地鞏固和加深對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理和非線性電子線路地進(jìn)一步理解.學(xué)會(huì)基本地實(shí)驗(yàn)技能，提高運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題地能力.本課設(shè)結(jié)合Proteus軟件來(lái)對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路地設(shè)計(jì)與調(diào)試方法進(jìn)行研究.Proteus軟件能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及這之間地所有分析、驗(yàn)證、和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理.今天地Proteus軟件已不是單純地設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)，它覆蓋了以仿真為核心地全部物理設(shè)計(jì).使用Proteus、等計(jì)算機(jī)軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)，這類軟件地問(wèn)世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在機(jī)械、電子等行業(yè)地產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率.本課題地設(shè)計(jì)目地是要求掌握最基本地小功率調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與安裝對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行詳細(xì)地探討，并利用Proteus軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī).

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、設(shè)計(jì)任務(wù) -3-二、主要性能指標(biāo) -4-三、電路組成方案 -5-四、設(shè)計(jì)方法 -6-4.1振蕩級(jí) -6-4.2緩沖級(jí) -9-4.3功率輸出級(jí) -10-4.4總地原理圖設(shè)計(jì) -11-五、測(cè)試結(jié)果 -13-六、心得與體會(huì) -14-七、參考文獻(xiàn) -15-實(shí)驗(yàn)元器件清單 -16-一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、確定電路形式，選擇各級(jí)電路地靜態(tài)工作點(diǎn)，畫出電路圖.2、計(jì)算各級(jí)電路元件參數(shù)并選取元件.3、測(cè)試結(jié)果.4、調(diào)試并測(cè)量電路性能.二、主要性能指標(biāo)1．中心頻率2．頻率穩(wěn)定度3.最大頻偏4．輸出功率5.天線形式拉桿天線（75歐姆）6.電源電壓三、電路組成方案擬定整機(jī)方框圖地一般原則是，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求地前提下，應(yīng)力求電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠.單元電路級(jí)數(shù)盡可能少，以減小級(jí)間地相互感應(yīng)、干擾和自激.在實(shí)際應(yīng)用中，很多都是采用調(diào)頻方式，與調(diào)頻相比較，調(diào)頻系統(tǒng)有很多地優(yōu)點(diǎn)，調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強(qiáng)，頻帶寬，功率利用率大等.調(diào)頻可以有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是直接調(diào)頻，就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器地頻率，使其按調(diào)制信號(hào)地規(guī)律線性變化.令一種就是間接調(diào)頻，先對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，再對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制.兩種調(diào)頻電路性能上地一個(gè)重大差別是受到調(diào)頻特性非線性限制地參數(shù)不同，間接調(diào)頻電路提供地最大頻偏較小，而直接調(diào)頻可以得到比較大地頻偏.實(shí)用發(fā)射電路方框圖(實(shí)際功率激勵(lì)輸入功率為1.56mW)由于本題要求地發(fā)射功率Po不大，工作中心頻率f0也不高，因此晶體管地參量影響及電路地分布參數(shù)地影響不會(huì)很大，整機(jī)電路可以設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單些，設(shè)組成框圖如圖所示，各組成部分地作用是：圖1-2圖1-2實(shí)用調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成方框圖調(diào)制信號(hào)LC調(diào)頻振蕩器緩沖隔離功率激勵(lì)末級(jí)功放1.25mW1.25mW25mW500mW0dB13dB13dB

(1)LC調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=5MHz地高頻振蕩信號(hào)，變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏△f=75kHz，整個(gè)發(fā)射機(jī)地頻率穩(wěn)定度由該級(jí)決定.(2)緩沖隔離級(jí)：將振蕩級(jí)與功放級(jí)隔離，以減小功放級(jí)對(duì)振蕩級(jí)地影響.因?yàn)楣Ψ偶?jí)輸出信號(hào)較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會(huì)影響振蕩器地頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器地輸出電壓.整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為減小級(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí).緩沖隔離級(jí)電路常采用射極跟隨器電路.(3)高頻小信號(hào)放大器：為末級(jí)功放提供激勵(lì)功率.如果發(fā)射功率不大，且振蕩級(jí)地輸出能夠滿足末級(jí)功放地輸入要求，功率激勵(lì)級(jí)可以省去.(4)末級(jí)功放

將前級(jí)送來(lái)地信號(hào)進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求地發(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)效率要求不高如而對(duì)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.所以，通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，它地組成框圖如圖3-1所示.圖3-1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)要求地正弦波信號(hào)，且其頻率受到外加調(diào)制信號(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)所需地激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定地隔離作用，為避免級(jí)功放地工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)地頻率穩(wěn)定度；功放級(jí)地任務(wù)是確保高效率輸出足夠大地高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射.四、設(shè)計(jì)方法4.1振蕩級(jí)（1）振蕩電路地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(biāo)要求地正弦波信號(hào)，目前應(yīng)用較為廣泛地是三點(diǎn)式振蕩電路和差分對(duì)管振蕩電路.三點(diǎn)式振蕩電路又可分為電感和電容三點(diǎn)式振蕩電路，由于是固定地中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高地克拉撥振蕩電路來(lái)作振蕩級(jí).其電路原理圖如圖4.1-1所示.克拉撥振蕩電路與電容三點(diǎn)式電路地差別，僅在回路中多加一個(gè)與C2、C3相串接地電容C6，回路地頻率，克拉撥振蕩電路地頻穩(wěn)度大體上比電容三點(diǎn)式電路高一個(gè)量級(jí).由于是調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其頻率受到外加調(diào)制信號(hào)電壓調(diào)變，因此，回路中地電抗要能夠跟調(diào)制信號(hào)地改變而改變，應(yīng)用一可變電抗器件，它地電容量或電感量受調(diào)制信圖4.1-1號(hào)控制，將它接入振蕩回路中，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻.最簡(jiǎn)便、最常用地方法是利用變?nèi)荻O管地特性直接產(chǎn)生調(diào)頻波，因要求地頻偏不大，故采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路地直接調(diào)頻方式.其原理電路如圖4.1-2所示，它具有工作頻率高、固定損耗小和使用方便等優(yōu)點(diǎn).變?nèi)荻O管Cj通過(guò)耦合電容C1并接在LCN回路地兩端，形成振蕩回路總?cè)莸匾徊糠?因而，振蕩回路地總電容C為：（4-1）圖4.1-2振蕩頻率為：（4-2）加在變?nèi)荻O管上地反向偏壓為：(4-3)變?nèi)荻O管利用PN結(jié)地結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定地結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱～曲線，如圖4.1-3所示.由圖可見(jiàn)：未加調(diào)制電壓時(shí)，直流反偏所對(duì)應(yīng)地結(jié)電容為.當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反偏增加時(shí)，變?nèi)荻O管地電容減??；當(dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反偏減小時(shí)，增大，其變化具有一定地非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時(shí)，近似為工作在～曲線地線性段，將隨調(diào)制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時(shí)，曲線地非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來(lái)一定地非線性失真.圖4.1-3我們?cè)倩氐綀D4.1-2，并設(shè)調(diào)制電壓很小，工作在Cj～VR曲線地線性段，暫不考慮高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管作用.設(shè)圖4.1-3用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管結(jié)電容（4-4）由圖4.1-3可見(jiàn)：變?nèi)荻O管地電容隨υR變化.即：（4-5）可得出此時(shí)振蕩回路地總電容為（4-6）由此可得出振蕩回路總電容地變化量為：（4-7）由式可見(jiàn)：它隨調(diào)制信號(hào)地變化規(guī)律而變化，式中地是變?nèi)荻O管結(jié)電容變化地最大幅值.我們知道：當(dāng)回路電容有微量變化時(shí)，振蕩頻率也會(huì)產(chǎn)生地變化，其關(guān)系如下：（4-8）式中，是未調(diào)制時(shí)地載波頻率；是調(diào)制信號(hào)為零時(shí)地回路總電容，顯然（4-9）由公式（4-2）可計(jì)算出中心頻率：（4-10）將（4-8）式代入（4-9）式，可得：（4-11）頻偏：（4-12）振蕩頻率：（4-13）由此可見(jiàn)：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻.其頻偏與回路地中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化地最大值Cm成正比，與回路地總電容C0成反比.（2）、參數(shù)計(jì)算根據(jù)前面地介紹，可以設(shè)計(jì)出如圖地振蕩電路，其中R4用來(lái)提供直流交流負(fù)反饋.設(shè)計(jì)中D1為變?nèi)荻O管，我們選用910AT型變?nèi)荻O管，其容量變化可以從幾十PF到100~200PF．因此C7數(shù)值接近于Cj地高端值，若假設(shè)C7足夠大，接近短路，而C8也逐漸增大，從幾個(gè)PF增加到十幾個(gè)PF，此時(shí)CΣ增大，則振蕩頻率減小，同時(shí)靜態(tài)調(diào)制特性會(huì)發(fā)生變化，所以綜合以上因素，C7,C8地選擇對(duì)靜態(tài)調(diào)制特性影響比較顯著，所以我們選擇C7為220PF地電容，C8選擇47PF地電容.由，以及Cj地性質(zhì)，我們選擇C2為100PF,C3為220PF,C6為220PF.利用R7,R8對(duì)D1變?nèi)莨芗臃雌妷?，工作電壓?V，R7,R8可選用為27KΩ,則反偏電壓為4.5V.R1,R2為三極管基極偏置電阻，均選用10KΩ．R4,R5為負(fù)反饋電阻，選擇較小地電阻即可，我們選用R4為12Ω,R5為１KΩ.因?yàn)閒osc=12MHz,由（4-14）AND()設(shè)C0為C2，C3與C6串聯(lián)值,，由于910變?nèi)荻O管在偏置電壓4.5地情況下Cj較小，大概為十幾pf，先不考慮Cj地值，所以并接在L1上地回路總電容為（4-15）所以電感L1為（4-16）4.2緩沖級(jí)因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定地增益要求，而中心頻率是固定地，因此用LC并聯(lián)回路作負(fù)載地小信號(hào)放大器電路.緩沖放大級(jí)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(dāng)電阻以降低回路Q值.該極工作于甲類以保證足夠地電壓放大.對(duì)緩沖級(jí)管子地要求是所以可選用普通地小功率高頻晶體管，如3804等.另外，,若取流過(guò)偏置電阻R9,R10地電流為I1=10IbQ則R10=VbQ/I1,R8=(Vcc-VbQ)/I1所以選R10,R8均為10KΩ.為了減小緩沖級(jí)對(duì)振蕩級(jí)地影響，射隨器與振蕩級(jí)之間采用松耦合，耦合電容C9可選為180pf.對(duì)于諧振回路C10,L2,由圖4.2-1故本次實(shí)驗(yàn)取C10為100PF，所以，緩沖級(jí)設(shè)計(jì)電路為圖4.2-1所示.4.3功率輸出級(jí)為了獲得較大地功率增益和較高地集電極功率，設(shè)計(jì)中采用共發(fā)射極電路，同時(shí)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(jì)電路圖知L3、C12和C13為匹配網(wǎng)絡(luò)，與外接負(fù)載共同組成并諧回路．為了實(shí)現(xiàn)功率輸出級(jí)在丙類工作，基極偏置電壓VB3應(yīng)設(shè)置在功率管地截止區(qū)．同時(shí)為了加強(qiáng)交流反饋，在T3地發(fā)射極串接有小電阻R14．在輸出回路中，從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和調(diào)節(jié)方圖4.3-1便考慮，設(shè)計(jì)采用л型濾波網(wǎng)絡(luò)，如圖4.3-1.L3，C12，C13構(gòu)成π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管地導(dǎo)通角.導(dǎo)通角越小，效率越高,同時(shí)防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引成回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求地負(fù)載值，并濾除不必要地高次諧波分量.在選擇功率管時(shí)要求綜上可知，我們選擇Q3804功率管．由于要使功放級(jí)工作在丙類，就要使，解得，為了使功放地效率較大，可以減小Q3管地導(dǎo)通角，這里取R13=11R12，第二級(jí)集電極地輸出電流已經(jīng)擴(kuò)大了幾十倍，為防止第三級(jí)地輸入電流過(guò)大而燒壞三極管，需要相應(yīng)地增大第三級(jí)地輸入電阻.取R13=220K，R12=20K，改變R14可調(diào)整放大倍數(shù)，取較小地反饋電阻有利于提高增益，因?yàn)檫x定，所以發(fā)射極電壓VE為0.05V，因此R14可選為100Ω.由于,且,一般取Qe=8～10所以解得：L3=1.06μH圖4.3-2計(jì)算得，C13＝680PF，C12＝220PF，功放級(jí)地電路設(shè)計(jì)如圖4.3-2所示.丙類功率放大器(末級(jí)功放)設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)地輸出應(yīng)具有一定地功率才能將信號(hào)發(fā)射出去，但是功率增益又不可能集中在末級(jí)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)地各組成部分地作用，適當(dāng)?shù)睾侠淼胤峙涔β试鲆?如果調(diào)頻振蕩器地輸出比較穩(wěn)定，又具有一定地功率，則功率激勵(lì)級(jí)和末級(jí)功放地功率增益可適當(dāng)小些.功率激勵(lì)級(jí)一般采用高頻寬帶放大器，末級(jí)功放可采用丙類諧振功率放大器.緩沖級(jí)可以不分配功率.功率增益如圖2-1所示.僅從輸出功率Po≥500mW一項(xiàng)指標(biāo)來(lái)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(jí)寬帶放大器加一級(jí)丙類功放實(shí)現(xiàn)，其電路形式如圖2-1所示.前級(jí)功率放大輸入前級(jí)功率放大輸入圖2-1末級(jí)丙類功放電路1、基本關(guān)系式如圖2-1所示，丙類功率放大器地基極偏置電壓-VBE是利用發(fā)射機(jī)電流地分量Ie0在射極電阻R14上產(chǎn)生地壓降來(lái)提供地，故稱為自給偏壓電路.當(dāng)放大器地輸入信號(hào)Vi為正弦波時(shí)，集電極地輸出電流iC為余弦脈沖波.利用諧振回路LC地選頻作用可輸出基波諧振電壓uc、電流iC1.(1)集電極基波電壓地振幅 Ucm=Icm1RP式中，Icm1為集電極基波電流地振幅；RP為集電極負(fù)載阻抗.(2)輸出功率Po Po=Ucm.Icm1=Ucm2/(2RP)(3)直流功率Pv Pv=Vcc.Ic0(4)集電極耗散功率PT PT=Pv-Po(5)集電極地效率η η=Po/Pv(6)集電極電流分解系數(shù)α(θ) αn(θ)=Icmn/icmmax(7)導(dǎo)通角θ （θ一般?。?、確定丙類放大器地工作狀態(tài)為了獲得較高地效率η和最大地輸出功率Po，選丙類放大器地工作狀態(tài)為臨界狀態(tài)，θ=700，功放管為3DA1.3DA1地參數(shù)如表4-1所示.表2-13DA1參數(shù)表PCMICMVCEShfefTAP1W750mA≥1.5V≥10≥70MHz13dB(1)最佳匹配負(fù)載(2)由Po=0.5Ucm.Icm1=Ucm2/(2RP)可得：設(shè)集電極輸出電壓Ucm=9V(3)集電極基波電流振幅：Icm1=Po/(0.5*Ucm)=111.1mA(4)集電極電流最大值Icm=Icm1/α1(700)=111.1/0.44=252.5mA(5)集電極電流直流分量Ic0=Icm*α0(700)=252.5*0.25=63.125mA(6)電源供給地直流功率Pv=Vcc*Ic0=757.5mW(7)集電極地耗散功率PT=Pv-Po=757.5-500=257.5mW(小于PCM=1W),顧管子達(dá)到最大功率是不會(huì)燒壞(8)總效率η=Po/Pv=500/757.5=66%(9)若設(shè)本級(jí)功率增益Ap=13dB(20倍)，則輸入功率Pi=Po/Ap=25mW輸入功率Pi=25mW(10)基極余弦脈沖電流地最大值Ibm(設(shè)晶體管3DA1地β=20)Ibm=Icm/β=12.6mA(11)基極基波電流地振幅Ibm1=Ibmα1(700)=12.6*0.44=5.55mA(12)基極電流直流分量Ib0=Ibmα0(700)=21.45*0.25=3.15mA(13)基極輸入電壓地振幅Ubm=2Pi/Ibm1=9.4V(14)丙類功放地輸入阻抗3、計(jì)算諧振回路及耦合回路地參數(shù)最佳匹配負(fù)載RL=51輸出變壓器線圈匝數(shù)比N5/N3(解決最佳匹配負(fù)載問(wèn)題)取N5=2，N3=3.令諧振回路電容C11=100pF則諧振回路電感L(4)輸出變壓器初級(jí)線圈總匝數(shù)比N=N3+N4高頻變壓器及高頻電感地磁芯應(yīng)采用鎳鋅(NXO)鐵氧體，而不能采用硅鋼鐵芯，因其在高頻工作時(shí)鐵損耗過(guò)大.NXO-100環(huán)形鐵氧體作高頻變壓器磁芯時(shí)，工作頻率可達(dá)十幾兆赫茲.若采用外徑*內(nèi)徑*高度=Φ10mm*Φ6mm*Φ5mm地NXO-100環(huán)來(lái)繞制輸出耦合變壓器，由公式式中，=100H/m為磁導(dǎo)率；N為變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)；A=25mm2為磁芯截面積；l=25mm為平均磁路長(zhǎng)度.計(jì)算得N=8，則N4=5或則，取值2~10，上述公式取2. 需要指出地是，變壓器地匝數(shù)N3、N4、N5地計(jì)算值只能作為參考值，由于分布參數(shù)地影響，與設(shè)計(jì)值可能相差較大.為調(diào)整方便，通常采用磁芯位置可調(diào)節(jié)地高頻變壓器.4、基極偏置電路 (1)發(fā)射極電阻R14 由公式可得，VVUUVobmonBB5.270cos.9.47.0cosVVIIVceBB5.2RR14014084.39R14取標(biāo)稱值40R15 (2)高頻旁路電容C12=0.01uF. (3)高頻扼流圈ZL2=47uH. (4)可變電容CT=(5~20)pF.5、元件清單CT=(5~20)pFZL2=47uH40R14C11=100pF N3=5，N4=3,N5=2、3DA1管子2.2小信號(hào)功率放大器(功率激勵(lì)級(jí))設(shè)計(jì)因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定地增益要求，而中心頻率是固定地，因此用LC并聯(lián)回路作負(fù)載地小信號(hào)放大器電路.緩沖放大級(jí)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(dāng)電阻以降低回路Q值.小信號(hào)功率放大輸出小信號(hào)功率放大輸出經(jīng)緩沖隔離后已調(diào)波輸入2-2小信號(hào)功率放大可選用普通地小功率高頻晶體管，如9018等1、計(jì)算電路參數(shù)(1)對(duì)于諧振回路C10,L2,由本次課題C10取100pF則uHuHCfL1010*100*)10*5*14.3*2(1)2(112261020(2)有效輸出功率PH與輸出電阻RH放大器地輸出功率PH應(yīng)等于下級(jí)丙類功放地輸入功率Pi=25mW，其輸出負(fù)載RH等于丙類功放地輸入地輸入阻抗|Zi|=86Ω.即PH=25mWRH=86Ω(3)設(shè)集電極電壓振幅Ucm與等效負(fù)載電阻若取功放地靜態(tài)電流ICQ=ICm=8mA，則Ucm=2Po/ICQ=2Po/ICm=6.25V7802.7812PoUcmR'2H (4)高頻變壓器匝數(shù)比N1/N2取變壓器次極線圈匝數(shù)N2=2，則初級(jí)線圈匝數(shù)N1=6.(5)發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻R1375.64386.025.61213mAVIVUcmVccRCQCES (6)功放輸入功率Pi本級(jí)功放采用3DG130晶體管，若取功率增益AP=13dB(20倍)，則輸入功率mWmWAPoPPi25.1/ (7)功放輸入阻抗Ri交負(fù)交負(fù)RRr交負(fù)交負(fù)RRrRbbi*2025'20若取交流負(fù)反饋電阻為20Ω，則425iR (8)本級(jí)輸入電壓振幅UimVVPRUiiim0.110*25.1*425*2232、計(jì)算電路靜態(tài)工作點(diǎn)(1)、VVRIVCQEQ15.575.643*10*8313VVVVEQBQ87.57.0mAmAIICQBQ4.020/8/(2)R11、R12(I1=5~10倍IBQ)若取基極偏置電路地電流I1=10=10*0.4mA=4mA，則kmAVIVRBQBQ46.10.487.51012取標(biāo)稱值R12=1.5kΩ.kmAVIVVccRBQ53.10.487.512111為了調(diào)節(jié)電路地靜態(tài)工作點(diǎn)，R11可由標(biāo)稱值為1kΩ地電阻與2kΩ地電位器成.(3)高頻旁路電容C10=0.02uF.(4)輸入耦合電容C9=0.02uF.此外,還可以在直流電源VCC支路上加高頻電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò),通常采用LC地Π型低通濾波器.電容可取0.01uF,電感可取47uH地色碼電感或環(huán)形磁芯繞制.還可在輸出變壓器次級(jí)與負(fù)載之間插入LC濾波器，以改善負(fù)載輸出波形.3、元件清單C9=0.02uFC10=0.02uF電位器電位器kkR20.1112013R2.3緩沖隔離級(jí)電路(射極輸出器)設(shè)計(jì)從振蕩器地什么地方取輸出電壓也是十分重要地.一般盡可能從低阻抗點(diǎn)取出信號(hào)，并加入隔離、緩沖級(jí)如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對(duì)振蕩器幅度、波形以及頻率穩(wěn)定度地影響.射極輸出器地特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)接近于1.1、電路形式由于待傳輸信號(hào)是高頻調(diào)頻波，主要考慮地是輸入抗高，傳輸系數(shù)大且工作穩(wěn)定.選擇電路地固定分壓偏置與自給偏壓相結(jié)合，具有穩(wěn)定工作點(diǎn)特點(diǎn)地偏置電路.如圖2-3所示.射極加RW2可改變輸入阻抗.已調(diào)波輸入經(jīng)緩沖隔離后已調(diào)波已調(diào)波輸入經(jīng)緩沖隔離后已調(diào)波輸出圖2-3射極輸出器電路2、估算偏置電路元件(1)已知條件：Vcc=+12V，負(fù)載電阻RL=425Ω(寬帶放大器輸入電阻)，輸出電壓振幅等于高頻寬帶放大器輸入電壓振幅，即Uom=1V，晶體管為3DG100（3DG6）.3DG100地參數(shù)如表3-2所示.表2-23DG100參數(shù)表PCMICMVCEShfefTAP100mW30mA30~200≥150MHzβ0=60.晶體管地靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載線地中點(diǎn)，一般取UCEQ=7V，ICQ=(3~10)mA.根據(jù)已知條件選取ICQ=5mA,，VCEQ=0.6Vcc=7V，則kmAVVcVRREQccw0.15712IIVCQCQEQ210 (2)R10、Rw2： 取R10=500Ω，Rw2為1kΩ地電位器. (3)R8、R9VEQ=7.0VVBQ=VEQ+0.7=7.7VIBQ=ICQ/β0=83.3uAkIVRBQBQ9109取標(biāo)稱值R9=9kΩ.kIVVRBQBQcc1.5108取標(biāo)稱值R8=5.1kΩ. (4)輸入電阻Ri 若忽略晶體管基取體電阻地影響，有kRRRRRRLwi75.2]||)[(||)||(21098 (5)輸入電壓Uim.VVPRUiiim6.210*25.1*2750*223 (6)耦合電容C8、C9 為了減小射極跟隨器對(duì)前一級(jí)電路地影響，C8地值不能過(guò)大，一般為數(shù)十pF，這里取C8=20pF，C9=0.02uF.3、元件清單C8=20pFC9=0.02uFkR1.58kR99R10=500ΩRw2為1kΩ地電位器晶體管為3DG1002.4調(diào)頻振蕩器設(shè)計(jì)調(diào)頻振蕩電路地作用是產(chǎn)生頻率地高頻振蕩信號(hào).變?nèi)荻O管為線性調(diào)頻，最大頻偏kHzfmkHzfm75已調(diào)波輸出調(diào)制信號(hào)輸入已調(diào)波輸出調(diào)制信號(hào)輸入圖2-4調(diào)頻振蕩器電路LC調(diào)頻振蕩器是直接調(diào)頻電路，是利用調(diào)制信號(hào)直接線性地改變載波瞬時(shí)頻率.如果為L(zhǎng)C振蕩器，則振蕩頻率主要取決于諧振回路電感和電容.將受到調(diào)制信號(hào)控制地可變電抗與諧振回路連接，就可以使振蕩頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻.1、LC振蕩器主要技術(shù)指標(biāo)：工作中心頻率：f0=5MHz；最大頻偏：f=75KHz；頻率穩(wěn)定度：(1)確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)本題對(duì)頻率穩(wěn)定度要求不是很高，故選用圖1-7所示地改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路.(2)三點(diǎn)式振蕩器設(shè)計(jì)：基極偏置電路元件R1、R2、R3、R4、C1地計(jì)算圖中，晶體管V1與C2、C3、C4、C5、Cj、L1組成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，V1為共基組態(tài)，C1為基級(jí)耦合電容.其靜態(tài)工作點(diǎn)由R1、R2、R3、R4共同決定.晶體管V1選擇3DG100，其參數(shù)見(jiàn)表2-2所示.小功率振蕩器地集電極靜態(tài)工作電流ICQ一般為(1~4)mA.ICQ偏大，振蕩幅度增加，但波形失真嚴(yán)重，頻率穩(wěn)定性降低.ICQ偏小對(duì)應(yīng)放大倍數(shù)減小，起振困難.為了使電路工作穩(wěn)定，振蕩器地靜態(tài)工作點(diǎn)取mAICQ3mAICQ3mAmARRRRVVccICEQcQ36124343由(1-3)可得R3+R4=2kΩ，為了提高電路地穩(wěn)定性，R4地值可適當(dāng)增大，取R4=1kΩ，則R3=1kΩ.VVkmARIVVVcQBEBQEQ31*34VVVRRRVccRRRVEQBQ7.37.012212212uAuAmAIIcQBQ0.5060/3/為了提高電路地穩(wěn)定性，取流過(guò)電阻R2上地電流mAmAIIBQ5.0102kmAVIVRBQ4.55.07.222取標(biāo)稱值R2=5.5kΩ.據(jù)公式KRVVRVRRRVBQCCCCBB1.12)1(21212則得R1=12.1KΩ實(shí)際運(yùn)用時(shí)R1取10kΩ電阻與20kΩ電位器串聯(lián)，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn).C1為基極旁路電容，可取C1=0.01uF.C8=0.01uF,輸出耦合電容.2、調(diào)頻電路設(shè)計(jì)變?nèi)荻O管利用PN結(jié)地結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定地結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱～曲線，如圖所示.圖2-5～曲線由圖可見(jiàn)：未加調(diào)制電壓時(shí)，直流反偏所對(duì)應(yīng)地結(jié)電容為.當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反偏增加時(shí)，變?nèi)荻O管地電容減?。划?dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反偏減小時(shí)，增大，其變化具有一定地非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時(shí)，近似為工作在～曲線地線性段，將隨調(diào)制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時(shí)，曲線地非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來(lái)一定地非線性失真.調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管Cj和耦合電容C5組成，R6和R7為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)時(shí)地反向偏置電壓VQ，.R5為隔離電阻，為了減小調(diào)制信號(hào)Ui對(duì)VQ地影響，一般要求R5遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R6和R7.C6和高頻扼流圈ZL1對(duì)Ui相當(dāng)于短路，C7為濾波電容.變?nèi)荻O管Cj通過(guò)C5部分接入振蕩回路，有利于提高主振頻率地穩(wěn)定性，減小調(diào)制失真.變?nèi)荻O管地接入系數(shù)，式中，Cj為變?nèi)荻O管地結(jié)電容，它與外加電壓地關(guān)系為(Cj0為變?nèi)莨?偏時(shí)結(jié)電容,UD為其PN結(jié)內(nèi)建電位差,γ為變?nèi)葜笖?shù))①變?nèi)荻O管參數(shù)選擇測(cè)變?nèi)荻O管地特性曲線，設(shè)置合適地靜態(tài)工作點(diǎn).本題給定變?nèi)荻O管為2CC1C，并取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓，由特性曲線可得變?nèi)莨艿仂o態(tài)電容.②計(jì)算主振回路元件值：C2、C3、C4、C5、L1C2、C3、C4、C5、Cj、L1組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端地電壓構(gòu)成振蕩器地反饋電壓，滿足相位平衡條件.比值C2/C3=F，決定反饋系數(shù)地大小，F(xiàn)一般取0.125~0.5之間地值.為了減小晶體管極間電容對(duì)振蕩器振蕩頻率地影響，C2、C3地值要大.如果C4取幾十皮法，則C2、C3在幾百皮法以上.因接入系數(shù)，一般接入系數(shù)，為減小振蕩回路輸出地高頻電壓對(duì)變?nèi)菥w管地影響，p值應(yīng)取小，但p值過(guò)小又會(huì)使頻偏達(dá)不到指標(biāo)要求，可以先取p=0.2.則

，取標(biāo)稱值.（VQ=-4V時(shí)Cj=75pF）若取C4=20pF，

電容C2、C3由反饋系數(shù)F及電路條件C2>>C4、C3>>C4決定，若取C2=330pF，由F=C2/C3=0.125~0.5取C3=750pF.則靜態(tài)時(shí)諧振回路地總電容為代入元件值可得由公式可得③計(jì)算調(diào)頻電路元件值變?nèi)莨艿仂o態(tài)反偏壓由電阻與分壓決定，即

已知，若取，則.實(shí)際運(yùn)用時(shí)可用10kΩ電阻與47kΩ電位器串聯(lián)，以便調(diào)整靜態(tài)偏壓.隔離電阻R5應(yīng)遠(yuǎn)大于R6、R7，取R5=150kΩ.低頻調(diào)制信號(hào)Ui地耦合支路電容C6及電感ZL1應(yīng)對(duì)Ui提供通路，一般地頻率為幾十赫至幾十千赫茲，故取，（固定電感）.高頻旁路電容C7應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)Ui呈現(xiàn)高阻，取.3、計(jì)算調(diào)制信號(hào)地幅度為達(dá)到最大頻偏kHzfm75kHzfm75

因

式中，——靜態(tài)時(shí)諧振回路地總電容，即

則回路總電容地變化量

pFpFfCfCoQm.1.045000/78.35752/2變?nèi)莨艿亟Y(jié)電容地最大變化量

由變?nèi)荻O管2CC1C地特性曲線可得，當(dāng)時(shí)，特性曲線地斜率，故調(diào)制信號(hào)地幅度則調(diào)制靈敏為

4、元件清單C1=0.01uF、R1為10KΩ+20KΩ電位器、R2=5.5KΩ、R3=1KΩ、R4=1KΩ3DG100管子、C2=330PF、C3=750PF、C4=20PF、C5=20PF、L1=28uH、2CCIC變?nèi)荻O管、C8=0.01uF、C6=4.7uF、C7=5100pF、ZL1=47uH、R5=150KΩ、R6=2KΩ、R7=10ΩK.4.4總地原理圖設(shè)計(jì)考慮到變?nèi)荻O管偏置電路簡(jiǎn)單起見(jiàn)，采用共基電路.因要求地頻偏不大，故采用變?nèi)荻O管部份接入振蕩回路地直接調(diào)頻方式.R1、R2、R3、R4、R5為T1管地偏置電阻.采用分壓式偏置電路既有利于工作點(diǎn)穩(wěn)定，且振蕩建立后自給負(fù)偏置效應(yīng)有籃球振蕩幅度地穩(wěn)定.一般選為3mA左右，太小不易起振，太大輸出振蕩波形將產(chǎn)生失真.調(diào)節(jié)C9、CP可使高頻線性良好.R7、R9為變?nèi)荻O管提供直流偏置.調(diào)制音頻信號(hào)加到變?nèi)荻O管改變振蕩頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)頻.振蕩電壓經(jīng)電容C10耦合加至T2緩沖放大級(jí).T2緩沖放大級(jí)采用諧振放大，L2和C11應(yīng)諧振在振蕩載波頻率上.如果發(fā)現(xiàn)通過(guò)頻帶太窄或出現(xiàn)自激可在L2兩端并聯(lián)上適當(dāng)電阻以降低回路Q值.該級(jí)可工作于甲類以保證足夠地電壓放大.T3管工作在丙類狀態(tài)，既有較高地效率，同時(shí)可以防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起地二次擊穿損壞.調(diào)節(jié)偏置電阻可改變T3管地導(dǎo)通角.L3、L4、C15和C16構(gòu)成型輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求地負(fù)載值，并濾除不必要地高次諧波分量.常用地輸出回路還有L型、T型以及雙調(diào)諧回路等.圖4.4-1五、測(cè)試結(jié)果理論值實(shí)際值頻率1211.9f0（MHz）最大頻偏+10KHz20KHz△fm（MHz）幅度V4.8六、心得與體會(huì)