通信電子電路課程設計--小功率調頻發(fā)射機

1、<p>　　通信電子電路課程設計</p><p><b>　　小功率調頻發(fā)射機</b></p><p><b>　　設 計 報 告</b></p><p>　　姓 名： *** </p><p>　　學 號： *****

2、</p><p>　　專 業(yè)： ***** </p><p>　　指導教師： **** </p><p>　　2011年 11 月 10 日</p><p><b>　　緒論：</b></p><p>　　調頻發(fā)射機目前處于快速發(fā)展之中，在

3、很多領域都有了很廣泛的應用。它可以用于演講、教學、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領域。這個實驗是關于小功率調頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調試，通過這次實驗我們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。學會基本的實驗技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。</p><p><b>　　一、設計和制作任務</b></p><p>　　確定電路形式

4、，選擇各級電路的靜態(tài)工作點，畫出電路圖。</p><p>　　計算各級電路元件參數(shù)并選取元件。</p><p><b>　　畫出電路裝配圖。</b></p><p><b>　　組裝焊接電路。</b></p><p>　　調試并測量電路性能。</p><p><b>

5、;　　寫出課程設計報告書</b></p><p><b>　　二、主要技術指標</b></p><p>　　1．中心頻率 =12MHz</p><p>　　2．頻率穩(wěn)定度 ≤0.1MHz</p><p>　　3．最大頻偏 >10kHz </p><p>　　4．輸出功率

6、 ≥30mW5</p><p>　　5．電源電壓 Vcc=9V</p><p>　　三、確定電路組成方案</p><p>　　擬定整機方框圖的一般原則是，在滿足技術指標要求的前提下，應力求電路簡單、性能穩(wěn)定可靠。單元電路級數(shù)盡可能少，以減小級間的相互感應、干擾和自激。在實際應用中，很多都是采用調頻方式，與調幅相比較，調頻系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，調頻比調幅抗干擾能力強，

7、頻帶寬，功率利用率大等。</p><p>　　調頻可以有兩種實現(xiàn)方法，一是直接調頻，就是用調制信號直接控制振蕩器的頻率，使其按調制信號的規(guī)律線性變化。令一種就是間接調頻，先對調制信號進行積分，再對載波進行相位調制。兩種調頻電路性能上的一個重大差別是受到調頻特性非線性限制的參數(shù)不同，間接調頻電路提供的最大頻偏較小，而直接調頻可以得到比較大的頻偏。 </p><p>　　所以，通常小功率發(fā)射

8、機采用直接調頻方式，它的組成框圖如下所示。</p><p>　　其中高頻振蕩級主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加調制信號電壓調變；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。</p><

9、;p><b>　　四、設計方法</b></p><p><b>　　1、振蕩級</b></p><p><b>　　振蕩電路的選擇</b></p><p>　　振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標要求的正弦波信號，目前應用較為廣泛的是三點式振蕩電路和差分對管振蕩電路。三點式振蕩電路又可分

10、為電感和電容三點式振蕩電路，由于是固定的中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉撥振蕩電路來作振蕩級。其電路原理圖如右圖所示。</p><p><b>　　2、緩沖級</b></p><p>　　因為本次實驗對該級有一定的增益要求，而中心頻率是固定的，因此用LC并聯(lián)回路作負載的小信號放大器電路。緩沖放大級采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)

11、自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該極工作于甲類以保證足夠的電壓放大。</p><p>　　對緩沖級管子的要求是 </p><p>　　所以可選用普通的小功率高頻晶體管，如9018等．另外，　</p><p><b>　　, </b></p><p>　　若取流過偏置電阻R9,R10的電流為　 　 

12、;I1=10IbQ</p><p><b>　　則　　　 </b></p><p>　　R10=VbQ/I1, R8=(Vcc-VbQ)/I1</p><p>　　所以選R10,R8均為10KΩ.為了減小緩沖級對振蕩級的影響，射隨器與振蕩級之間采用松耦合，耦合電容C9可選為180pf.</p><p>　　對于諧振回

13、路C10,L2,由 圖2</p><p>　　故本次實驗取C10為100PF， </p><p>　　所以，緩沖級設計電路為圖2所示</p><p><b>　　3.功率輸出級</b></p><p>　　為了獲得較大的功率增益和較高的集電極功率，設計中采用共發(fā)射極電路，同時使其工作在丙類

14、狀態(tài)，組成丙類諧振功率放大器．由設計電路圖知L3、C12 和C13為匹配網(wǎng)絡，與外接負載共同組成并諧回路．為了實現(xiàn)功率輸出級在丙類工作，基極偏置電壓VB3應設置在功率管的截止區(qū)．同時為了加強交流反饋，在T3的發(fā)射極串接有小電阻R14．在輸出回路中，從結構簡單和調節(jié)方便考慮，設計采用л型濾波網(wǎng)絡，如右圖。L3，C12，C13構成π型輸出，Q3管工作在丙類狀態(tài)，調節(jié)偏置 </p><p>　　電阻可以

15、改變Q3管的導通角。導通角越小，效率越高,同時防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引成回路用來實現(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，并濾除不必要的高次諧波分量。 </p><p><b>　　在選擇功率管時要求</b></p><p>　　綜上可知，我們選擇9018功率管．</

16、p><p>　　由于要使功放級工作在丙類，就要使，解得，為了使功放的效率較大，可以減小Q3管的導通角，這里取R13=11R12，第二級集電極的輸出電流已經(jīng)擴大了幾十倍，為防止第三級的輸入電流過大而燒壞三極管，需要相應的增大第三級的輸入電阻。取R13=220K，R12=20K，改變R14可調整放大倍數(shù)，取較小的反饋電阻有利于提高增益，因為選定　，所以發(fā)射極電壓VE為0.05V，因此R14可選為100Ω。</p&g

17、t;<p><b>　　由于 , </b></p><p>　　且 ,一般取 Qe = 8～10 </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　解得：L3=1.06µH 圖3

18、 </p><p>　　計算得，C13＝680PF，C12＝220PF.功放級的電路設計如右圖所示。</p><p><b>　　4、總的原理圖設計</b></p><p>　　根據(jù)前面的分析，還要考慮各級之間的隔離，以及濾波電路，可以設計出如下圖的原理圖。</p><p>　　其中，C14,

19、C16為濾波電容，選C14為0.1µF，C16為100µF。C1為基極高頻旁路電容，R1,R2為Q1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，且振蕩建立后有利于振蕩幅度的穩(wěn)定。調節(jié)C7/C8可使調頻線性良好。R7,R8為變?nèi)荻O管提供直流偏置。調制音頻信號經(jīng)C17,LC加到變?nèi)荻O管改變振蕩頻率實現(xiàn)調頻。振蕩電壓經(jīng)電容C9耦合加至Q2緩沖放大級。Q2緩沖放大級采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。

20、若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該級工作于甲類以保證足夠的電壓放大。</p><p>　　Q3管工作在丙類狀態(tài)，有較高的效率同時防止Q3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Q3管的導通角。L3, C12和C13構成π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，并濾除不必要的高次諧波分量。</p><p>

21、<b>　　電路的調試</b></p><p>　　電路的調試順序先分級調單元電路的靜態(tài)工作點，測量其性能參數(shù)；然后在逐級進行聯(lián)調，直到整機調試；最后進行整機技術指標測試。</p><p><b>　?。?）、第一級調試</b></p><p>　　為了檢查電路是否正確，應該對三極管Q1和變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點進行測量，然

22、后調節(jié)中周L1，使振蕩頻率為12MHz，測量結果如表5.2-1所示</p><p><b>　　表5.2-1</b></p><p><b>　?。?）、第二級調試</b></p><p>　　對三極管的各個靜態(tài)工作點測量，然后調節(jié)中周L2，使該級的LC諧振回路諧振在12MHz上，而且為了使第三級有更大的功率放大，該級的V

23、pp盡量調到靠近4V。測量結果如表5.2-2所示</p><p><b>　　表5.2-2</b></p><p><b>　?。?）、第三級調試</b></p><p>　　同樣先對三極管的各個靜態(tài)工作點測量，由于各級之間存在一定的影響，所以在調節(jié)中周L3時，會對前面兩級的頻偏產(chǎn)生影響，結果如表5.2-3所示</p

24、><p><b>　　表5.2-3</b></p><p><b>　?。?）、整機調試</b></p><p>　　把1KHz，0.2V的調制信號加到調制信號輸入端，把輸出端的已調信號送到頻偏儀進行解調，再把結果送到示波器，觀察頻偏大小和波形是否有失真，結果如表5.2-4所示</p><p><

25、b>　　表5.2-4</b></p><p><b>　　實驗數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　由于功放運用的折線分析方法，其理論計算為近似值。在計算電感L1值時，由于并不清楚Cj的具體值，把它忽略了，此外單元電路的設計計算沒有考慮實際電路中分布參數(shù)的影響，級間的相互影響，所以電路的實際工作狀態(tài)與理論狀態(tài)相差較大，因而元件參數(shù)在整機調整過程中，修

26、改比較大，這是在高頻電路整機調試中需要特別注意的。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1] 高如云 張啟民．通信電子線路(第三版)．西安電子科技大學科學出版社．</p><p>　　[2] 童詩白．模擬電子技術基礎(第四版)．高等教育出版社．</p><p><b>　　六

27、、實驗總結</b></p><p>　　通過這次的小功率調頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調試實踐學習，讓我學到了很多實實在在的東西，通過親自動手，使我進一步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，尤其是更深層次的掌握了諧振功率放大器的工作原理，以及濾波匹配網(wǎng)絡參數(shù)的計算。為我今后的學習和工作奠定了良好的實驗基礎。比如說以前一直搞不清楚品質因數(shù)Q值到底是什么，通過本次實驗有了一

28、定的理解。</p><p>　　當然在本次課設中也發(fā)現(xiàn)了自己的錯誤，我覺得以后在關于像本次課設的項目時調試過程中應該注意以下幾點：</p><p>　　不能直接就繞11圈或是12圈，而是要留出一小斷漆包線，防止電感值過高或過低，可以直接用多出的漆包線直接減一圈或是加一圈，這樣可以避免要把電感拆下來重新繞。</p><p>　　要會測三個三極管的靜態(tài)工作電壓是否滿足該