高頻課程設計報告-調頻發(fā)射機

1、 惠州學院課程設計報告 調頻發(fā)射機課程實驗報告 姓名： 班別： 學號：指導老師：組員： 小功率調頻發(fā)射機課程設計一、 主要技術指標：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 二、 設計和制作任務：1. 確定電路形式，選擇各級電路的靜態(tài)工作點，并畫出電路圖。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. 調試并測量電路性能6. 寫出課程設計報告書三、 設計提示：通常小功率發(fā)射機采用直接調頻方式，并組成框圖如下所示：調頻震蕩級緩沖級功率輸出級其中，其中高頻振蕩級主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率

2、符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加音頻信號電壓調變；緩沖級主要是對調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。上述框所示小功率發(fā)射機設計的主要任務是選擇各級電路形式和各級元器件參數(shù)的計算。1.頻振蕩級：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。關于該電路的設計參閱高頻電子線路實驗講義中實驗六內容?？死瓭姡╟lapp）電路是電容三點式振蕩器的改進型電路，下圖為它的實際電路和相應的交流通路： 實用電路 交流

3、通路如圖可知，克拉潑電路比電容三點式在回路中多一個與C1 C2相串接的電容C3，通常C3取值較小，滿足C3C1 ，C3C2，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，結果減小了這些不穩(wěn)定電容對振蕩頻率的影響，且C3較小，這種影響越小，回路的標準性越高，實際情況下，克拉潑電路比電容三點式的頻穩(wěn)度高一個量級，達。可是，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)路增益將相應減小，C3越小，環(huán)路增益越小。減小C3

4、來提高回路標準是以犧牲環(huán)路增益為代價的，如果C3取值過小，振蕩器就會因不滿足振幅起振條件而停振。2.緩沖級：由于對該級有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可采用以LC并聯(lián)回路作負載的小信號諧振放大器電路。并聯(lián)諧振回路如圖所示如圖，Rs RL 分別為輸入信號源內阻和輸出負載電阻，Rp為L中心損耗電阻，回路中總導納為 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：令回路總導納為0，求得諧振角頻率為，這個頻率上，回路電壓達到最大，且與同相 其中，Qe為有載品質因數(shù)，定義為：Qo：為回路固有品質因素，可見要增大Qe 除提高Qo

5、外，還應采用Rs 大的電流源激勵，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 相頻特性對該級管子的要求是： 至于諧振回路的計算，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100pf200pf3.功放輸出級：為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級可采用共發(fā)射極電路，且工作在丙類狀態(tài)，輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾，如下圖為諧振功率放大器的原理電路圖：其中Zl為外接負載，Lr Cr 為匹配網(wǎng)絡，它們與外接負載共同組成并聯(lián)諧振回路，調Cr使回路諧振在輸入信號上，為實現(xiàn)丙類功放，基極偏置電壓Vbb應該沒在功率管的截至區(qū)內若忽略

6、基區(qū)寬度調制效應及管子結電容的影響，則輸入信號電壓Vb（t）=（coswt）*Vbm，根據(jù)，集電極電流波形是一串周期重復的脈沖序列，脈沖寬度小于半個周期，用傅里葉級數(shù)展開可得由于集電極諧振回路調諧在輸入信號頻率上，因而它對ic中的基波分量呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻，稱為諧振電阻，在高Q回路中，其值近似為：，式中= 為回路總電容，為回路諧振角頻率，Qe= /RL為回路有載品質因素，而諧振回路上對中的其他分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，這樣可以近似認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，因而可在負載上得到不失真信號功率利用諧振回路的選頻作用，可以將失真的集電極電

7、流脈沖變換為不失真的余弦電壓，同時還可以將含有電抗分量的外接負載變換為諧振電阻Re，而且調節(jié) ，還能保持回路諧振時使Re等于放大管所需的集電極負載，實現(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工作時集電極效率隨管子導通時間的減小而增大，但隨著導通時間的減少，中基波分量幅度將相應減小，從而導致放大器的輸出功率減小，為了在增大輸入激勵電壓幅度Vbm外，還必須同將基極偏執(zhí)電壓Vbb向負值方向增大。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)射結被反向擊穿從結構簡單，調節(jié)方便期間，本課題采用型網(wǎng)絡，計算元件參數(shù)時通常取Qe在10以內，

8、型網(wǎng)絡及計算如下：實現(xiàn)條件：ReRl元件表達式： 功率管應滿足以下條件： 四、 參考電路鑒于上述設計考慮，如圖上的框圖是可供選擇的電路之一，在條件允許時，可采用MC2833單片集成電路來設計，該集成電路工作原理參見其它規(guī)格書，應結合本課題需求對電路外圍元件參數(shù)作相應的計算修改?？紤]到變容二極管偏置電路簡單起見，采用共基電路。因要求的頻偏不大，故采用變容二極管部份接入振蕩回路的直接調頻方式。C3為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T1管的偏置電阻。采用分壓式偏置電路既有利于工作點穩(wěn)定，且振蕩建立后自給負偏置效應有籃球振蕩幅度的穩(wěn)定。一般選為3mA左右，太小不易起振，太大輸出振蕩波形

9、將產(chǎn)生失真。調節(jié)C9、CP可使高頻線性良好。R7、R9為變容二極管提供直流偏置。調制音頻信號C4、加到變容二極管改變振蕩頻率實現(xiàn)調頻。振蕩電壓經(jīng)電容C10耦合加至T2緩沖放大級。T2緩沖放大級采用諧振放大，L2和C11應諧振在振蕩載波頻率上。如果發(fā)現(xiàn)通過頻帶太窄或出現(xiàn)自激可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該級可工作于甲類以保證足夠的電壓放大。T3管工作在丙類狀態(tài)，既有較高的效率，同時可以防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調節(jié)偏置電阻可改變T3管的導通角。L3、L4、C15和C16構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

10、次諧波分量。常用的輸出回路還有L型、T型以及雙調諧回路等。五、 焊接電路板：焊接電路板有許多需要注意的地方，電路板焊接的好壞直接關系著實驗的成敗1. 要先檢查所有的元件是否可用，C9018應分清基極，集電極，發(fā)射極，變容二極管要使用萬用表區(qū)分好正負極，避免接線時出現(xiàn)錯誤2. 排版時要注意橫平豎直，最好將三個三極管平行放置，這樣易于測試3. 焊接時要注意防止虛焊，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4. 接地線時不能貪圖省事，用錫一直拉一排連接各管腳的地這樣不易更改線路，應仍使用導線連接，便于修改5. 繞中周時應有規(guī)律的繞，均勻的繞，從下到上或

11、者從上到下，切不可上面繞幾圈下面繞幾圈，這樣在調節(jié)的時候會出錯，焊接漆包線時一定要將焊接處的漆刮干凈，最好用火燒，繞完后要用萬用表測試其是否導通6. 電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚夾加電時易發(fā)生短路碰電六、 調試電路1. 給電路板通電，電壓為9V，不加音頻信號，注意接地，測試三極管的靜態(tài)工作點，看是否符合理論要求2. 分別調節(jié)L1 L2 L3使輸出中心頻率達12MHz。并出現(xiàn)不失真的波形（正弦波），調節(jié)L1主要改變中心頻率，調節(jié)L2主要調節(jié)峰峰值的大小，波形失真則可以調節(jié)L3，但由于這三級電路互為諧振回路，三者之間會相互影響，一次調節(jié)其中一個會對其余兩個造成影響。因此這三者應統(tǒng)調

12、。如調解L1使中心頻率達到12MHz后，調節(jié)L2使?jié)M足峰峰值要求時，隨著Vpp的上升，中心頻率也會有所上升，這時應回頭再微調L1，確保中心頻率的值3. 加上1kHz的音頻信號，用頻偏移測出角頻在調試過程中，出現(xiàn)了許多問題，由于虛焊，導致電路板運行不穩(wěn)定，輸出頻率與電壓值經(jīng)常發(fā)生跳變，為了解決虛焊問題，電路板不加音頻信號，加上9V電壓并接地，同時在輸出級用示波器觀察，接觸各個焊點，如果示波器的波形發(fā)生跳變，則表示這點很可能發(fā)生虛焊，逐一修改解決虛焊問題，依然有跳變情況，再一次檢查發(fā)現(xiàn)，仍有一處錯焊，改正線路后，頻率穩(wěn)定度總算明顯提高。但是中心頻率達不到要求，最多只能達到10MHz左右，而試著拆下

13、中周重新繞漆包線，由于頻率低于要求指標，減少了線圈數(shù)，頻率這次跳到13MHz，超過了指標要求，經(jīng)過數(shù)次調整，達到的要求的12MHz。第二次調試時C9018靜態(tài)工作點出現(xiàn)問題，沒有達到理論值的4V，負載處輸出也達不到指標水平。嘗試了將Rb和L3間的電阻短接，在C9018發(fā)射極并上小電阻，依然沒有明顯成效，后來經(jīng)老師指點，換了多種方法，最后在R11處并了3個200歐電阻，調節(jié)L1 L2 L3，終于使各項指標達到要求，最后測得Vpp=5.00v，中心頻率為12.017MHz，頻偏65kHz，完成了相應的技術調試七、 實驗結果項目理論值（由設計圖計算）實際值（由最后測量結果計算）電感L1（uH）3.3

14、0.713電感L2（uH）1.761.76電感L3（uH）1.851.58中心頻率f0（MHz）1212.017最大頻偏10kHz65kHz電壓（輸出）Vpp5.00V輸出功率mW30125八、 實驗相關資料1. 調頻有2種實現(xiàn)方法，直接調頻和間接調頻直接調頻調頻信號的特點是它的瞬時頻率接調制信號規(guī)律變化，直接調頻法就是用調制信號直接控制振蕩器，被控的振蕩器可以是LC振蕩器，晶體振蕩器或張弛振蕩器間接調頻 將調制信號進行積分，用其值進行調相，使得到所需的調頻信號，這種通過調相實現(xiàn)調頻的方法稱為間接調頻正選振蕩器中實現(xiàn)直接調頻常用變容二極管 變容管作為振蕩回路總電容的直接調頻電路 如圖，Cj為變

15、容管的結電容，它與L共同構成振蕩器的振蕩回路，其振蕩頻率近似等于回路的諧振頻率 因為，為PN結的內建電位差，Cj（0）為v=0時的結電容，n為變容指數(shù)。為保證變容管在調制信號電壓變化范圍內保持反偏，必須加上反偏電壓Vq，即其中，調頻特性曲線作圖后可知，除N=2時為理想直線其余均為非線性曲線當時，=m，當N一定時，m增大，可增大相對頻偏調頻波的相對角頻偏與m成正比是直線調頻電路的一個重要特征變容管部分接入振蕩回路的直接調頻電路 變容管作為振蕩回路總電容，它的最大優(yōu)點是調制信號對震蕩頻率的調節(jié)能力強，即調頻靈敏度高，也是本課題選用的方法，如圖所示：相應的調頻方程為一般接入電路中的C2取值較大，C1

16、取值較小，C2課使減小，振蕩頻率增高，C1可是增大，振蕩頻率降低，電路可提供的最大角頻偏為，其中，P=（1+P1）（1+P2+P1P2）, P1=/c2, P2=C1/雖然減小1/P倍，但溫度引起的Vq不穩(wěn)定而造成的負載頻率的變化也同樣減少1/P，即載波穩(wěn)定度提高了P倍，同時，加到變容管上的高頻振蕩電壓振幅相應的減小，這對調制失真是有利的間接調頻電路有三種實現(xiàn)方法：矢量合成法，可變相移法和可變延時法2. 擴展最大頻偏的方法一個調頻波，設它的瞬間角頻率為，倍頻器可以在保持調頻波的相位對角頻偏不變即=的條件下成倍地擴展其最大角頻偏混頻器可以在保持最大角頻偏不變的條件下，不失真地改變調頻波的相對角頻

17、偏對于直接調頻電路，先在較高頻處調頻，而后用混頻器降低載波頻率，對于間接調頻，應在較低頻處調頻，而后用倍頻器，獲得較大的絕對頻偏九、 結束語這個電子制作是關于小功率調頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調試，通過這次制作我可以更好地鞏固和加深對小功率調頻發(fā)射機工作原理和非線性電子線路的進一步理解。學會基本的電子制作技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。在制作過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計算等等，提高了動手能力，同時通過調試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并分析及排除這些故障，使我對小功率放大器的知識得到了加深！焊接電路板要注意以下幾點： 1、要先檢查所有的元件是否可用，焊接三極管時應分清基極，集電極，

18、發(fā)射極； 2、焊接時要注意防止虛焊，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，應仍使用導線連接，便于修改； 4、繞中周時應有規(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，這樣在調節(jié)的時候會出錯，焊接漆包線時一定要將焊接處的漆刮干凈，最好用火燒，繞完后要用萬用表測試其是否導通； 5、電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚夾加電時易發(fā)生短路碰電； 在調試過程中應該注意以下幾點： (1) 用電壓表測一下三個三極管的管腳電壓是否滿足該設計的要求。 （2

19、）用頻率計測出T1、T2、T3的發(fā)射極所發(fā)射的頻率是否在12M HZ，如果不是，試著調節(jié) L1、L2、L3。 (3) 如果在天線處觀察波形的峰峰值不在4V的話，則應該在T2和T3的發(fā)射極的電阻上各 并聯(lián)一個電容，以使其提高。 現(xiàn)在來說說電路中一些元件的作用，其中C3為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T1管的偏置電阻，R7、R9為變容二極管提供直流偏置。T3管工作在丙類狀態(tài)，媽有較高的效率，賜教可以防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調節(jié)偏軒電阻可改變T3管的導通角。L3、L4、C15和C16構成型輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，并濾除不必要的高次諧波分量。集成調頻發(fā)射機和接收機的發(fā)展現(xiàn)狀、典型應用，并作綜述。發(fā)射