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

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課程名稱 通信電子線路 </p><p>　　課題名稱 小功率調(diào)頻發(fā)射機設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2008年 9月1日</p><p><

3、b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計提示....................................1</p><p>　　二、總電路圖設(shè)計................................3</p><p>　　三、丙類放大器..................................5</

4、p><p>　　四、電路具體設(shè)計與計算..........................7</p><p>　　五、確定放大器的工作狀態(tài)........................8</p><p>　　六、末級功放（丙類功率放大器）仿真圖.............11</p><p>　　七、心得體會...................

5、................12</p><p>　　八、參考文獻...................................14</p><p><b>　　一、設(shè)計提示</b></p><p>　　通常小功率發(fā)射機采用直接調(diào)頻方式，它的組成框圖如下所示。</p><p>　　圖1-1 整機電路主要框圖&

6、lt;/p><p>　　組成框圖中主要是克拉潑振蕩器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加音頻信號電壓調(diào)變；緩沖級主要是對調(diào)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(wù)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><p>　　主要技術(shù)指標1．中

7、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6. 電源電壓。 </p><p>　　載波頻率f0=2MHz，</p><p>　　載波頻率穩(wěn)定度不低于10-3/分鐘，</p><p>　　輸出負載RL=75Ω，</p><p>　　發(fā)射功率（輸出負載RL 上的功率）P0≥50mW，</p>&l

8、t;p>　　調(diào)制頻率F=500Hz～3kHz，</p><p>　　最大頻偏△fm=20kHz，總效率ηA>50%。</p><p>　　設(shè)計通常小功率發(fā)射機采用直接調(diào)頻方式，它的組成框圖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，且其頻率受到外加音頻信號電壓調(diào)變；緩沖級主要是對調(diào)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

9、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，并饋送到天線進行發(fā)射。</p><p>　　小功率發(fā)射機設(shè)計的主要任務(wù)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。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。對該級管子的

10、要求是至于諧振回路的計算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)阻抗匹配并進行濾波。</p><p><b>　　二、總電路設(shè)計</b></p><p>　　這個課程設(shè)計是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理分析，我們可以更好地鞏固和加深對小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理和非線性電子線路的進一步理解。學(xué)會基本的課程

11、設(shè)計技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。在設(shè)計過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計算等等，提高我們的動手能力，同時通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)自己的錯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！</p><p>　　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?nèi)荻O管提供直流偏置。T3管工作在丙類狀態(tài)，有較高的效率，可以

12、防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏軒電阻可改變T3管的導(dǎo)通角。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。</p><p>　　注：這次的小功率發(fā)射機由羅燕，雷素桃，彭彬三人共同努力完成的，我主要負責(zé)末級功放即丙類放大器這一塊。</p><p>　　圖2-1發(fā)射機的原理圖</p><p><b>　　三、丙類放大器<

13、;/b></p><p>　　丙類放大器，如圖所示，乙類放大器的效率比甲類高，是由于兩管輪流導(dǎo)通，電源的直流功率消耗少，這對運用于大信號的電路非常重要。丙類放大器也是運用于大信號的電路，管子小于半周導(dǎo)通，由傅立葉變換理論可知，盡管信號只有不到半個周期得到放大，但其中包含的基波分量遠大于二次以上的諧波分量，而諧波分量和直流分量是可以濾除的。所以，由于丙類狀態(tài)下直流功率消耗更少，使丙類放大器的效率較乙類進一步提

14、高。</p><p><b>　　圖3-1丙類放大器</b></p><p>　　由于只能放大信號的少于半個周期，無法采用推挽電路克服失真，丙類放大器不能放大音頻等低頻信號，只能放大高頻載波（單一頻率）信號或選頻電路能夠有效濾除高次諧波的高頻窄帶信號。 </p><p>　　由于信號正負半周的導(dǎo)通狀態(tài)不同，器件的非線性導(dǎo)電在偏置電路中形成自生反

15、偏壓，使得電路在有無信號時器件的實際工作點有所不同。 </p><p>　　相對于器件進入截止區(qū)的程度，將放大器分為甲類、乙類、丙類等工作狀態(tài)，還可根據(jù)進入飽和區(qū)的程度，將放大器分為欠壓、臨界和過壓狀態(tài)。顯然，欠壓狀態(tài)是指電壓幅度不夠高，器件沒有進入飽和區(qū)，過壓狀態(tài)與之相反，臨界狀態(tài)則恰好處在放大區(qū)的最上端。 </p><p>　　進入截止區(qū)造成的失真可以利用選頻網(wǎng)絡(luò)濾除諧波的方法解決，進

16、入飽和區(qū)造成的失真則基本無法解決。所以，選用過壓狀態(tài)的唯一好處是能夠提高輸出電壓的穩(wěn)定性。 </p><p>　　相對而言，工作于欠壓狀態(tài)，輸出波形很好，但輸出功率太小，而且作為大信號運用的電路，器件的電源電壓沒有得到充分利用，效率太低。 </p><p>　　工作于臨界狀態(tài)，不但失真小，輸出功率大，而且效率高。功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。由于這一特點，使得這兩種放大器所選用

17、的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可以工作于甲類，甲乙類或乙類狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類。近年來，寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶，高頻功率放大器。它采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬傳輸線作負載。這樣它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。</p><p>　　高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作

18、為負載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。</p><p>　　高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。由于這一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類。</p><p>　　四、電路具體設(shè)計與計算</p><p>　　末級功放是

19、將前級送來的信號進行功率放大，使負載上獲得滿足要求的發(fā)射功率。由于要求，故選項用丙類功率放大器。如圖所示：</p><p>　　圖4-1丙類功率放大器</p><p>　　注：晶體管2N2219A的主要參數(shù)，，， 。</p><p>　　五、確定放大器的工作狀態(tài)</p><p>　　為獲得較高的效率及最大輸出功率，將功放的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)

20、，取，</p><p>　　則得集電極的等效負載電阻 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　集電極基波電流振幅集電極最大輸出電壓</p><p><b>　　=</b></p><p>　　基極余弦脈沖電流的最大值為</p>

21、<p>　?。ㄈ?N2219A 的）</p><p>　　集電極電流脈沖的最大值</p><p>　　集電極電流脈沖的直流分量</p><p><b>　　功率：</b></p><p><b>　　集電極的耗散功率</b></p><p><b>　　

22、（小于=0.8W）</b></p><p><b>　　電源供給的直流功率</b></p><p><b>　　放大器的轉(zhuǎn)換效率</b></p><p>　　若設(shè)本級功率增益AP=13dB（20倍）</p><p><b>　　則輸入功率</b></p>

23、<p><b>　　振幅：</b></p><p><b>　　基極基波電流的振幅</b></p><p><b>　　輸入電壓的振幅</b></p><p><b>　　集電極基波電流振幅</b></p><p><b>　　計算

24、靜態(tài)工作點：</b></p><p>　　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</p><p>　　則VBQ=VEQ+0.7V，IBQ=ICQ/β</p><p>　　若取基極偏置電路的電流I1=5IBQ，則R2=VBQ/5IBQ</p><p>　　,在實際電路中用所算電位器代替<

25、;/p><p>　　C2可取100pF，L1,L2可按經(jīng)驗取，C1, C3，C4可取0.01μF</p><p>　　基極偏置電路參數(shù)計算：</p><p><b>　　基極直流偏置電壓</b></p><p><b>　　射極電阻</b></p><p>　　計算諧振回路及耦合

26、回路的參數(shù)：</p><p>　　丙類功放的輸入輸出耦合回路均為高頻變壓器耦合方式，輸入阻抗</p><p>　　輸出變壓器線圈匝數(shù)比為</p><p><b>　　取=24，=25</b></p><p>　　若取集電極并聯(lián)諧振回路的電容C=100pF，得回路電感為</p><p>　　可以計

27、算變壓器一次線圈的總匝數(shù)，即由</p><p><b>　　，可得≈40</b></p><p>　　式中=100H/m為磁導(dǎo)率；為變壓器次級線圈匝數(shù)；A=25mm2為磁芯截面積；l=25mm為平均磁路長度。</p><p>　　六、末級功放（丙類功率放大器）仿真圖</p><p><b>　　圖6-1仿真圖&

28、lt;/b></p><p><b>　　七、心得體會</b></p><p>　　我覺得作為一名電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，高頻的課程設(shè)計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的努力，在同學(xué)和老師的幫助和講解下，漸

29、漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學(xué)習(xí)并逐步從基礎(chǔ)慢慢開始弄懂它。我認為這個收獲應(yīng)該說是相當(dāng)大的。</p><p>　　一開始我們從參考書上找來了課題，但是畢竟是參考書，做到后來發(fā)現(xiàn)很多要求是不完整的，這讓我們傷透了腦筋。。然后我們大家一起齊心協(xié)力，從平時做的功課﹑老師的舉例﹑書本上的知識以及老師的輔導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助下終于完成了。應(yīng)該說這是通過我們小組成員的共同努力和動腦完成的。</p>

30、<p>　　太棒了，我終于把累了兩個星期的課程設(shè)計做完了。只要有時間都是對著電腦，要不就是翻閱資料。還有就是沒有心情吃飯，所以飯吃的很糟。今天，看著自己的最終版本，身上的壓力感，責(zé)任感也變得輕松了很多，真?zhèn)€人感覺就是輕松了很多，而且臉上的表情也由繃緊狀態(tài)慢慢變得松弛，慢慢可以恢復(fù)昔日的微笑了?，F(xiàn)在等待著老師的檢查。</p><p>　　課程設(shè)計結(jié)束了，雖然很忙碌很疲勞，但感覺收獲還是蠻大的。我?guī)缀趺刻?/p>

31、的專注和辛勞，喚回了我對高頻電子線路課的重新的認識，對小功率調(diào)頻發(fā)射機結(jié)構(gòu)的深刻理解，還有一種對課程設(shè)計工作的熱情和認真態(tài)度。</p><p>　　周老師說我們下周的電子實習(xí)是做收音機，我們現(xiàn)在枯燥的紙上談兵將馬上變得生動起來，很期待，那種收獲的場景是什么樣的呀`課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的

32、日新日異，信息技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)生來說掌握一些軟件的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次高頻課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從理論到實踐，在兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際

33、相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對EWB軟件掌握得不好</p><p>

34、　　通過這次課程設(shè)計之后，把以前所學(xué)過的知識重新溫故。我認真的學(xué)習(xí)了高頻，通過一些軟件的訓(xùn)練，能夠?qū)旧纤鶎W(xué)到的實際的結(jié)合到實際當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)看到的是，我學(xué)到的還是不夠的，應(yīng)當(dāng)不斷的總結(jié)，多去接觸一些知識，多練習(xí)一些實例，從實際當(dāng)中去總結(jié)經(jīng)驗。用自己所學(xué)到的知識，真正地運用到日常生活中去。真正的使用EWB軟件。</p><p>　　設(shè)計中遇到了很多不同問題，最后在xx老師和親愛的隊友的辛勤指導(dǎo)與幫助下，終于游逆而解

35、。對我來說學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作?，F(xiàn)在想來，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運用到設(shè)計和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個團隊凝聚在一起時所能發(fā)揮出的巨大潛能!</p><p>　　我相信通過設(shè)計所學(xué)到的東西將長久存在。相信這次設(shè)計帶給我們的嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)將會給我們未來的工作和學(xué)習(xí)打下一個更堅實的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解

36、到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　[1]路勇 .電子電路實驗及防真.清華大學(xué)出版社 .2003</p><p>　　[2]李良榮 .EWB9電子設(shè)計技術(shù) .機械工業(yè)出版社.2007</p>&

37、lt;p>　　[3]高吉祥 .高頻電子線路 . 電子工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[4]王衛(wèi)東 . 高頻電子線路. 電子工業(yè)出版社.2004</p><p>　　[5][美]J馬庫斯. 電子電路大全. 計量出版社編輯部組織編譯.1985</p><p>　　[6][日]小柴典居. 圖解放大電路設(shè)計. 科學(xué)出版社.2002</p>&l