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

1、<p>　　通信電子線路課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)</b></p><p><b>　　設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p&

2、gt;<p>　　專 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011年11月02日</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　本次的通信電路課程設(shè)計(jì)是“小功率條屏發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)與制作”，

3、這是通信電路的一個(gè)最小系統(tǒng)模塊。我們知道各種電子線路歸結(jié)起來都是有源器件與無源網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，因此，對(duì)電子線路的研究就要從有源器件的特性和無源網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性兩個(gè)方面入手。這也告訴我們想要讀好通信這門課程不僅僅是需要書本上理論的東西更是需要實(shí)際上的分析，所以本次的課設(shè)是必要而且有意義的。</p><p>　　通過本次課設(shè)能讓我們更加了解通信電路這門課程，也是對(duì)我們學(xué)習(xí)完課程的一個(gè)總結(jié)，使我們能鞏固知識(shí)點(diǎn)。</p&

4、gt;<p>　　課設(shè)的主要技術(shù)指標(biāo)：中心頻率 </p><p><b>　　頻率穩(wěn)定度 </b></p><p><b>　　最大頻偏 </b></p><p>　　輸出功率 </p><p><b>　　電源電壓 </b><

5、/p><p>　　可以從課設(shè)的主要技術(shù)指標(biāo)中看出，要完成這些指標(biāo)必須要解決一些問題。首先，對(duì)于調(diào)頻振蕩器要求中心頻率為12MHz，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?？赏ㄟ^公式計(jì)算出所需的頻率與電容。其次，對(duì)于緩沖級(jí)，由于對(duì)該級(jí)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(fù)載的小信號(hào)諧振放大器電路。最后，對(duì)于功放輸出級(jí),為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級(jí)可采用

6、共射級(jí)電路，且工作在丙類狀態(tài)。</p><p>　　二、調(diào)頻發(fā)射機(jī) </p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)和制作任務(wù)</b></p><p>　　1．確定電路形式，選擇各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。畫出電路圖</p><p>　　2．計(jì)算各級(jí)電路元件參數(shù)并選取元件</p><p><

7、b>　　3．畫出電路裝配圖</b></p><p><b>　　4．組裝焊接電路</b></p><p>　　5．調(diào)試并測量電路性能</p><p>　　6．寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p>　　2、設(shè)計(jì)框圖及各級(jí)分析：</p><p>　　通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，并

8、組成框圖如下所示：</p><p>　　其中，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)要求的正弦波信號(hào)，且其頻率受到外加音頻信號(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)所需的激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免級(jí)功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度；，功放級(jí)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(jìn)行發(fā)射。</p><p>&l

9、t;b>　　1.頻振蕩級(jí)：</b></p><p>　　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(guān)于該電路的設(shè)計(jì)參閱《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)講義》中實(shí)驗(yàn)六內(nèi)容。</p><p>　　克拉潑（clapp）電路是電容三點(diǎn)式振蕩器的改進(jìn)型電路，下圖為它的實(shí)際電路和相應(yīng)的交流通路：</p><p>　　實(shí)用電路

10、 交流通路</p><p>　　如圖可知，克拉潑電路比電容三點(diǎn)式在回路中多一個(gè)與C1 C2相串接的電容C3，通常C3取值較小，滿足C3《C1 ，C3《C2，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(jié)果減小了這些不穩(wěn)定電容對(duì)振蕩頻率的影響，且C3較小，這種影響越小，回路的標(biāo)準(zhǔn)性越高，實(shí)際情況下，克拉潑電路比電容三點(diǎn)式的頻穩(wěn)度高一個(gè)量級(jí)，達(dá)。<

11、/p><p>　　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(shè)為RL’’）減小，其值變?yōu)?lt;/p><p>　　式中，C1，2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(yīng)減小，C3越小，環(huán)路增益越小。減小C3來提高回路標(biāo)準(zhǔn)是以犧牲環(huán)路增益為代價(jià)的，如果C3取值過小，振蕩器就會(huì)因不滿足振幅起振條件而停振

12、。</p><p><b>　　2.緩沖級(jí)：</b></p><p>　　由于對(duì)該級(jí)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(fù)載</p><p>　　并聯(lián)諧振回路如圖所示</p><p>　　如圖，Rs RL 分別為輸入信號(hào)源內(nèi)阻和輸出負(fù)載電阻，Rp為L中心損耗電阻，回路中總導(dǎo)納為 Y（jw）=1/

13、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：</p><p>　　令回路總導(dǎo)納為0，求得諧振角頻率為，這個(gè)頻率上，回路電壓達(dá)到最大，，且與同相</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　Qe為有載品質(zhì)因數(shù)，定義為：</p><p>　　Q

14、o：為回路固有品質(zhì)因素，可見要增大Qe 除提高Qo外，還應(yīng)采用Rs 大的電流源激勵(lì)，且盡可能增大RL值</p><p>　　并聯(lián)諧振回路的幅頻和相頻特性曲線如下圖：</p><p>　　幅頻特性 相頻特性</p><p>　　對(duì)該級(jí)管子的要求是： </p><p>　

15、　至于諧振回路的計(jì)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100pf~200pf</p><p><b>　　3.功放輸出級(jí)：</b></p><p>　　為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級(jí)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(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾，如下圖為諧振功率放大器的原理電路圖：</p&

16、gt;<p>　　其中Zl為外接負(fù)載，Lr Cr 為匹配網(wǎng)絡(luò)，它們與外接負(fù)載共同組成并聯(lián)諧振回路，調(diào)Cr使回路諧振在輸入信號(hào)上，為實(shí)現(xiàn)丙類功放，基極偏置電壓Vbb應(yīng)該沒在功率管的截至區(qū)內(nèi)</p><p>　　若忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)及管子結(jié)電容的影響，則輸入信號(hào)電壓Vb（t）=（coswt）*Vbm，根據(jù)，集電極電流波形是一串周期重復(fù)的脈沖序列，脈沖寬度小于半個(gè)周期，用傅里葉級(jí)數(shù)展開可得</p&

17、gt;<p><b>　　……</b></p><p>　　由于集電極諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，因而它對(duì)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(zhì)因素，而諧振回路上對(duì)中的其他分量呈現(xiàn)的阻抗均很小，這樣可以近似認(rèn)為回路上僅有由基波分量產(chǎn)生的電壓，Vc，而平均分量和

18、各次諧波分量產(chǎn)生的電壓均可忽略，因而可在負(fù)載上得到不失真信號(hào)功率</p><p>　　丙類工作時(shí)集電極效率隨管子導(dǎo)通時(shí)間的減小而增大，但隨著導(dǎo)通時(shí)間的減少，中基波分量幅度將相應(yīng)減小，從而導(dǎo)致放大器的輸出功率減小，為了在增大輸入激勵(lì)電壓幅度Vbm外，還必須同將基極偏執(zhí)電壓Vbb向負(fù)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(jié)被反向擊穿</p>&l

19、t;p>　　從結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便期間，本課題采用型網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算元件參數(shù)時(shí)通常取Qe在10以內(nèi)，型網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算如下：</p><p>　　實(shí)現(xiàn)條件：Re<Rl</p><p>　　元件表達(dá)式： </p><p>　　功率管應(yīng)滿足以下條件： </p><p><b>　　3、參考電路</b>&l

20、t;/p><p>　　鑒于上述設(shè)計(jì)考慮圖3—1所示的電路。在條件許可時(shí)，亦可采用MC2833單片集成電路滅設(shè)計(jì)，該集成電路工作原理請(qǐng)參見其規(guī)格書，應(yīng)結(jié)合本課題要求對(duì)電路外圍元件參數(shù)作相應(yīng)計(jì)算修改。</p><p>　　考慮到變?nèi)荻O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?nèi)荻O管部份接入振蕩回路的直接調(diào)頻方式。C3為斟極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T1管的偏

21、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)C4、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)。</p><p>　　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)

22、通過頻帶太窄或出現(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的電壓放大。</p><p>　　T3管工作在丙類狀態(tài)，既有較高的效率，同時(shí)可以防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏置電阻可改變T3管的導(dǎo)通角。L3、L4、C15和C16構(gòu)成型輸出回路用來實(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的負(fù)載值，并濾除不必要的高次諧波分量。常用的輸出回路還有L型、T型以及

23、雙調(diào)諧回路等。</p><p>　　圖3—1 小型調(diào)頻發(fā)射機(jī)參考電路</p><p><b>　　4、制作與調(diào)試</b></p><p>　　測量儀器：萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　主要制作調(diào)試步驟如下：</p><p>　　1. 焊接制作電路板：</p><

24、;p>　　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(guān)系著實(shí)驗(yàn)的成敗。</p><p>　　1) 要先檢查所有的元件是否可用，如C9018應(yīng)分清基極，集電極，發(fā)射極，變?nèi)荻O管、CJ要使用萬用表區(qū)分好正負(fù)極，是為了避免接線時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。還有將電電阻通過讀色環(huán)讀出電阻值，這樣在焊接的時(shí)候就不會(huì)亂了。</p><p>　　2) 排版時(shí)要注意橫平豎直，盡量不是用跳線，要預(yù)先將測試點(diǎn)

25、預(yù)留方便調(diào)試和測量的時(shí)候用，最好將三個(gè)三極管平行放置，這樣易于測試。</p><p>　　3) 焊接時(shí)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。</p><p>　　4) 繞中周時(shí)應(yīng)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(diào)節(jié)的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，焊接漆包線時(shí)一定要將焊接處的漆刮干凈，最好用火燒，

26、繞完后要用萬用表測試其是否導(dǎo)通。</p><p>　　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(shí)易發(fā)生短路碰電。</p><p>　　2. 給電路板通電，電壓為9V。將各級(jí)斷開，分級(jí)測試，分別測試各個(gè)三極管的各管腳電壓，根據(jù)理論分析值判斷是否正確。然后測第一級(jí)輸出，調(diào)節(jié)L1使其達(dá)到頻率12MHz，電壓峰峰值500毫伏左右，測第二級(jí)時(shí)在T2基極處用函數(shù)發(fā)生器輸入一頻率12M，

27、電壓峰峰值2伏的信號(hào)，調(diào)節(jié)L2使其輸出達(dá)最大值約12伏左右。</p><p>　　3. 將斷開處從新連接好，天線接示波器，反復(fù)調(diào)節(jié)L1、L2、L3，必要時(shí)對(duì)各級(jí)的諧振電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出頻率達(dá)到要求，并出現(xiàn)無較大失真的正弦波。</p><p>　　4. 不起振或振蕩弱；若輸出功率小，若能保證元件的質(zhì)量，則按以下步驟排除故障：1，調(diào)振蕩級(jí)偏置電阻；2，改變C2容量一試，如果上述方法不能解決，

28、也有可能是元件布局不合理引起，可重新對(duì)電路板進(jìn)行布線。</p><p>　　5. 連接頻偏儀測出角頻偏。</p><p><b>　　5、測試結(jié)果</b></p><p><b>　　三、心得體會(huì)</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)到通信電路課程設(shè)計(jì)講義的時(shí)候，由瀏覽過一遍，見背后有電路圖，以為會(huì)很容

29、易通過，覺得沒什么就將它放在一旁。當(dāng)?shù)嚼蠋熤v理論知識(shí)的時(shí)候，才有難度的感覺，就乖乖的在圖紙上畫好設(shè)計(jì)圖紙?jiān)賮砗附右苑雷约汉附渝e(cuò)誤?？墒谴箦e(cuò)沒有小錯(cuò)一堆，覺得那么多的零件也就分類電阻，電容沒什么的，都標(biāo)好了不可能有錯(cuò)誤的，恰恰是在電阻和二極管的錯(cuò)誤焊接上吃了小虧，今后還是要細(xì)心點(diǎn)，不能因?yàn)橥祽卸源筇?。還有理論的東西，雖然焊接前對(duì)自己說要用學(xué)的知識(shí)來檢測和焊接，最好在還沒開始之前就能將準(zhǔn)備工作做到完善，可一開始動(dòng)手時(shí)就失去了該有的理智了，

30、沒么都拋在腦后，將電路圖零件與芯片的排列安排后就急于動(dòng)手，沒有實(shí)際再看看設(shè)計(jì)的電路是否正確，導(dǎo)致電路焊接好后出現(xiàn)電阻排錯(cuò)，二極管正負(fù)反接地現(xiàn)象，沒有將理論知識(shí)合理的應(yīng)運(yùn)到實(shí)際上。還有在遇到一些問題的時(shí)候沒有及時(shí)解決，以為自己可以，結(jié)果不知還是不知。不過我也收獲了很多經(jīng)驗(yàn)，這將是我未來的一份寶貴的財(cái)富，在做電路前自己能有一個(gè)正確的思想，懂得要在復(fù)雜的電路圖中抓出主要的和次要的，按主要的還連接推廣到次要的最終將復(fù)雜的電路條例清晰化后再動(dòng)手，

31、能在自己的頭腦里面有一條主線這是好的習(xí)慣應(yīng)該保</p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】高如云，陸曼茹等.通信電子線路.西安電子科技大學(xué)出版社.2007</p><p>　　【2】閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.高等教育出版社 .1998年11月第四版</p><p>　　【3】