小功率調(diào)頻發(fā)射機課程設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)課程設(shè)計</b></p><p><b>　　小功率調(diào)頻發(fā)射機</b></p><p><b>　　設(shè) 計 報 告</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p>

2、;<p>　　專 業(yè)： 通信網(wǎng)絡(luò)與維護 </p><p>　　指導(dǎo)教師： **** </p><p>　　2012年 3 月 30 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　調(diào)頻發(fā)射機目前處于快速發(fā)展之中，在很多領(lǐng)域都有了很廣泛

3、的應(yīng)用。它可以用于演講、教學(xué)、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。這個實驗是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調(diào)試，通過這次實驗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)會基本的實驗技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。</p><p>　　本課設(shè)結(jié)合Proteus軟件來對小功率調(diào)頻發(fā)射機電路的設(shè)計與調(diào)試方法進行研究。Proteus軟件能實現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4、，以及這之間的所有分析、驗證、和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。今天的Proteus軟件已不是單純的設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設(shè)計。使用Proteus、等計算機軟件對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢，這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計人員在機械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與效率。</p><p>　　本課題的設(shè)計目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與安裝對各級電路進行詳細地探討，并

5、利用Proteus軟件仿真設(shè)計了一個小功率調(diào)頻發(fā)射機。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計和制作任務(wù)-4 -</p><p>　　二、主要技術(shù)指標- 4 -</p><p>　　三、確定電路組成方案- 4</p><p>　　四、設(shè)計方法- 5 -<

6、;/p><p>　　4.1 振蕩級- 5</p><p><b>　　4.2緩沖級-6</b></p><p>　　4.3功率輸出級- 7</p><p>　　4.4總的原理圖設(shè)計- 8-</p><p>　　五、實驗數(shù)據(jù)分析-11-</p><p>　　六、實驗總結(jié)

7、- 12 -</p><p>　　七、參考文獻- 13</p><p><b>　　一、設(shè)計和制作任務(wù)</b></p><p>　　確定電路形式，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。

8、</b></p><p><b>　　組裝焊接電路。</b></p><p>　　調(diào)試并測量電路性能。</p><p><b>　　寫出課程設(shè)計報告書</b></p><p><b>　　二、主要技術(shù)指標</b></p><p>　　1．中心

9、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 ≥30mW5</p><p>　　5．電源電壓 Vcc=9V</p><p>　　三、確定電路組成方案</p><p>

10、　　擬定整機方框圖的一般原則是，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，以減小級間的相互感應(yīng)、干擾和自激。在實際應(yīng)用中，很多都是采用調(diào)頻方式，與調(diào)幅相比較，調(diào)頻系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強，頻帶寬，功率利用率大等。</p><p>　　調(diào)頻可以有兩種實現(xiàn)方法，一是直接調(diào)頻，就是用調(diào)制信號直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號的規(guī)律線性變化。令一種就是間接調(diào)頻，先對

11、調(diào)制信號進行積分，再對載波進行相位調(diào)制。兩種調(diào)頻電路性能上的一個重大差別是受到調(diào)頻特性非線性限制的參數(shù)不同，間接調(diào)頻電路提供的最大頻偏較小，而直接調(diào)頻可以得到比較大的頻偏。 </p><p>　　所以，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>　　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(diào)制信號電壓調(diào)變；緩沖級主

12、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><b>　　四、設(shè)計方法</b></p><p><b>　　1、振蕩級</b></p><p&g

13、t;<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(yīng)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

14、</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)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>　　

15、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　 　 I1=10IbQ</p><p><b>　　則　　　 </b></p><p>　　R10=VbQ/I1, R8=(Vc

16、c-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(shè)計

17、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(shè)計中采用共發(fā)射極電路，同時使其工作在丙類狀態(tài)，組成丙類諧振功率放大器．由設(shè)計電路圖知L3、C12 和C13為匹配網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)設(shè)置在功率管的截止區(qū)．同時為了加強交流反饋

18、，在T3的發(fā)射極串接有小電阻R14．在輸出回路中，從結(jié)構(gòu)簡單和調(diào)節(jié)方便考慮，設(shè)計采用л型濾波網(wǎng)絡(luò)，如右圖。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 </p><p>　　電阻可以改變Q3管的導(dǎo)通角。導(dǎo)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。

19、 </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．</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(dǎo)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

20、級的輸入電流過大而燒壞三極管，需要相應(yīng)的增大第三級的輸入電阻。取R13=220K，R12=20K，改變R14可調(diào)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><p><b>　　由于 , </b></p><p>　　且 ,一般取 Qe = 8～10 </p><p&g

21、t;<b>　　所以 </b></p><p>　　解得：L3=1.06µH 圖3 </p><p>　　計算得，C13＝680PF，C12＝220PF.功放級的電路設(shè)計如右圖所示。</p><p>&l

22、t;b>　　4、總的原理圖設(shè)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(shè)計出如下圖的原理圖。</p><p>　　其中，C14,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

23、的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)C7/C8可使調(diào)頻線性良好。R7,R8為變?nèi)荻O管提供直流偏置。調(diào)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(diào)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。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)

24、生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏置電阻可改變Q3管的導(dǎo)通角。L3, C12和C13構(gòu)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><b>　　電路的調(diào)試</b></p><p>　　電路的調(diào)試順序先分級調(diào)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(diào)，直到整機調(diào)試；最后進

25、行整機技術(shù)指標測試。</p><p><b>　?。?）、第一級調(diào)試</b></p><p>　　為了檢查電路是否正確，應(yīng)該對三極管Q1和變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點進行測量，然后調(diào)節(jié)中周L1，使振蕩頻率為12MHz，測量結(jié)果如表5.2-1所示</p><p><b>　　表5.2-1</b></p><p&

26、gt;<b>　?。?）、第二級調(diào)試</b></p><p>　　對三極管的各個靜態(tài)工作點測量，然后調(diào)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Vpp盡量調(diào)到靠近4V。測量結(jié)果如表5.2-2所示</p><p><b>　　表5.2-2</b></p><p><b&

27、gt;　?。?）、第三級調(diào)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(diào)節(jié)中周L3時，會對前面兩級的頻偏產(chǎn)生影響，結(jié)果如表5.2-3所示</p><p><b>　　表5.2-3</b></p><p><b>　?。?）、整機調(diào)試</b></p&

28、gt;<p>　　把1KHz，0.2V的調(diào)制信號加到調(diào)制信號輸入端，把輸出端的已調(diào)信號送到頻偏儀進行解調(diào)，再把結(jié)果送到示波器，觀察頻偏大小和波形是否有失真，結(jié)果如表5.2-4所示</p><p><b>　　表5.2-4</b></p><p>　　五 實驗數(shù)據(jù)分析</p><p>　　由于功放運用的折線分析方法，其理論計算為

29、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(shè)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(diào)整過程中，修改比較大，這是在高頻電路整機調(diào)試中需要特別注意的。</p><p><b>　　六、實驗總結(jié)</b></p><p>　　通過這次的小功率調(diào)頻發(fā)射機工作原理分

30、析及其安裝調(diào)試實踐學(xué)習(xí)，讓我學(xué)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(diào)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(luò)參數(shù)的計算。為我今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的實驗基礎(chǔ)。比如說以前一直搞不清楚品質(zhì)因數(shù)Q值到底是什么，通過本次實驗有了一定的理解。</p><p>　　當然在本次課設(shè)中也發(fā)現(xiàn)了自己的錯誤，我覺得以后在關(guān)于像本

31、次課設(shè)的項目時調(diào)試過程中應(yīng)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設(shè)計的要求。</p><p>　　如果輸出處觀察波形的峰峰值不在標準以上的話，則應(yīng)該在緩

32、沖級和輸出級的發(fā)射極的電阻上各并聯(lián)一個電容。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1、《高頻電子線路實驗與課程設(shè)計》 楊翠娥主編，哈爾濱工程大學(xué)出版社</p><p>　　2、《高頻電路設(shè)計與制作》 何中庸譯，科學(xué)出版社</p><p>　　3、《模擬電子線路》Ⅱ 主編：謝沅清