《通信基本電路》課程設(shè)計報告-簡易傳聲器調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計

1、通信基本電路課程設(shè)計報告簡易傳聲器調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計專業(yè)：電子信息工程班級： 姓名： 學(xué)號：指導(dǎo)教師： 摘要隨著信息時代對人才高素質(zhì)和信息化的需求，隨著高等教育發(fā)展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神生活的要求也就更高，這對電子領(lǐng)域提出了更高的要求。本課題設(shè)計圍繞人們熟悉的調(diào)頻發(fā)射機(jī)進(jìn)行展開，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，調(diào)頻發(fā)射機(jī)也進(jìn)行著高速的更新與換代，性能明顯提升，性價比也有所下降，同時在人們的生活中扮演著越來越重要的角色。這次我們主要來設(shè)計一個無線調(diào)頻發(fā)射機(jī)，它主要是由西勒振蕩器，變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路，緩沖放大器，功率放大器組成各單元電路，各單元電路共同作用，最終將已調(diào)信號通過天線輻射到空間。本設(shè)

2、計首先根據(jù)設(shè)計的要求構(gòu)建設(shè)計的總框圖，充分考慮各個單元電路之間的信號傳輸和阻抗匹配。理解各個要求的參數(shù)的意義，針對各參數(shù)再分別在各具體電路中加以實現(xiàn)，并且保證電路的正常運行。該設(shè)計開始由西勒振蕩器產(chǎn)生70兆赫茲的載頻信號，然后一同與音頻的放大信號（300Hz-3.4kHz）接入由變?nèi)荻O管構(gòu)成的間接調(diào)頻電路進(jìn)行調(diào)頻，之后又經(jīng)過緩沖隔離級消除級間的影響，使得電路運行的更加穩(wěn)定，最后用兩級功率放大電路對已調(diào)波進(jìn)行功率放大，再由天線發(fā)送到空間去。關(guān)鍵詞 振蕩器 變?nèi)荻O管 間接調(diào)頻 緩沖器 功率放大器目錄1 選題意義42 系統(tǒng)總體設(shè)計與實現(xiàn)的功能42.1 頻發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)42.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

3、思路52.3 系統(tǒng)設(shè)計流程圖52.3.1總設(shè)計框圖52.3.2 各部分實現(xiàn)的功能63 各部分電路設(shè)計及原理分析63.1 西勒振蕩級63.1.1西勒振蕩級電路設(shè)計思路63.1.2 西勒振蕩級電路原理圖73.2 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路83.2.1 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路設(shè)計思路83.2.2 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路原理圖113.3 緩沖隔離級123.3.1 緩沖隔離級電路設(shè)計思路123.3.2 緩沖隔離級電路原理圖123.4 功率激勵與末級功放級133.4.1 功率激勵與末級功放級電路設(shè)計思路133.4.2 功率激勵與末級功放電路原理圖134 參數(shù)選擇134.1 蕩級電路參數(shù)選擇134.2 變?nèi)荻O

4、管間接調(diào)頻電路參數(shù)選擇144.3緩沖級電路參數(shù)選擇154.4 功率激勵級參數(shù)選擇164.4.1計算電路參數(shù)164.4.2計算電路靜態(tài)工作點174.5 末級功放級參數(shù)選擇174.5.1基本關(guān)系式174.5.2確定丙類放大器的工作狀態(tài)184.5.3計算諧振回路及耦合回路的參數(shù)184.5.4基極偏置電路185 結(jié)論196 心得體會197 參考文獻(xiàn)201 選題意義高頻電子線路本是一門較為復(fù)雜的電路。其中更有精髓的知識值的我們?nèi)W(xué)習(xí)。同時隨著計算機(jī)技術(shù)與高頻電子技術(shù)的發(fā)展，模擬電子技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用，在模擬電子電路中尤其得到廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子電器必不可少的電子技術(shù)。在高頻電子線路中，LC振蕩電路是無

5、孔不入，無所不在。應(yīng)用于發(fā)射機(jī)中，加上簡單的電路及連線，就可以組成各種形式的、任意信號，廣泛應(yīng)用。小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)在使用中，控制方法科學(xué)、簡單、明了，控制電路及連線簡單、易行，工作穩(wěn)定性好，從而得到廣泛應(yīng)用。在此，我們就調(diào)頻發(fā)射機(jī)的應(yīng)用作較完整和系統(tǒng)的研究，促進(jìn)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的正確使用。 本課程設(shè)計結(jié)合Multisim軟件來對小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計與調(diào)試方法進(jìn)行研究。Multisim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)，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Multisim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Multisim

6、、等計算機(jī)軟件對產(chǎn)品進(jìn)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(jī)械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量與效率。2 系統(tǒng)總體設(shè)計與實現(xiàn)的功能2.1 頻發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)w 頻譜寬度 調(diào)頻波的頻譜從理論上來說，是無限寬的，但實際上，如果略去很小的邊頻分量，則它所占據(jù)的頻帶寬度是有限的。根據(jù)頻帶寬度的大小，可以分為寬帶調(diào)頻和窄帶調(diào)頻兩大類。調(diào)頻廣播多用寬帶調(diào)頻，通信多用窄帶調(diào)頻。w 寄生調(diào)幅 波應(yīng)該是等幅度，但實際上在調(diào)頻過程中，往往引起不希望的振幅調(diào)制，這稱為寄生振幅。顯然，寄生振幅應(yīng)越小越好。w 抗干擾能力 與調(diào)幅制相比，寬帶調(diào)頻的抗干擾能力要強(qiáng)的多。但在信號較弱

7、時，則宜于采用窄帶調(diào)頻。w 發(fā)射功率 指發(fā)射機(jī)發(fā)射到天線上的功率。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射信號的波長相比擬時，天線才能有效地把信號發(fā)射出去。波長 與頻率 的關(guān)系是 式中，c為電磁波傳播速度，c=3*108m/s。若接收機(jī)的靈敏度VA=2uV，則通信距離s與發(fā)射功率Po間的關(guān)系為 當(dāng)發(fā)射功率為大于500mW時通信距離為5.08Km以上。w 總效率 發(fā)射機(jī)發(fā)射的總功率 與其消耗的總功率 PC 之比，稱為發(fā)射機(jī)的總效率 。w 非線性失真 要求調(diào)頻發(fā)射機(jī)的非線性失真系數(shù)g 應(yīng)小于1 %。w 輸出功率 高頻功放的輸出功率是指放大器的負(fù)載RL上得到的最大不失真功率。也就是集電極的輸出功率，即w 效率 常將集

8、電極的效率視為高頻功放的效率，用表示，當(dāng)集電極回 路諧振時，的值由下式計算：w 功率增益 功放的輸出功率Po與輸入功率Pi 之比稱為功率增益，用 AP(單位：dB)表示2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計思路設(shè)計整機(jī)方框圖的一般原則是，在滿足技術(shù)指標(biāo)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，以減少級間的相互感應(yīng)、干擾和自激。由于本題要求的發(fā)射功率Po不大，工作中心頻率f0也不高，因此晶體管的參量影響及電路的分布參數(shù)的影響不會很大，整機(jī)電路可以設(shè)計得簡單些，設(shè)計組成框圖如下圖所示，各組成部分的作用是：l 西勒振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=70MHz的高頻振蕩信號，變?nèi)荻O管間接調(diào)頻，最大頻偏為1

9、0kHz，整個發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級決定。l 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻，當(dāng)加調(diào)制電壓時，Cj將隨著調(diào)制電壓的變化而變化，使回路的諧振角頻率Wc發(fā)生變化，并聯(lián)諧振回路復(fù)阻抗的幅頻特和相頻特性都將在頻率軸上移動，從而實現(xiàn)了間接調(diào)頻的目的。l 緩沖隔離級：將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響。因為功放級輸出信號較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時（如諧振阻抗變化），會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計時，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級電路常采用射極跟隨器電路。l 功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級的輸出能夠滿足

10、末級功放的輸入要求，功率激勵級可以省去。l 末級高頻功放：將前級送來的信號進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機(jī)效率較高，應(yīng)采用丙類功率放大器，若整機(jī)效率要求不高，而對波形失真要求較小時（小于1%），可以采用甲類功率放大器。但是本設(shè)計要求不高，故選用丙類功率放大器較好。2.3 系統(tǒng)設(shè)計流程圖2.3.1總設(shè)計框圖圖中西勒調(diào)頻電路和功率激勵電路是系統(tǒng)的主要部分。西勒振蕩調(diào)頻電路完成輸出正弦波信號。而緩沖隔離電路是為了減小功放極對振蕩極的影響等功能。功放激勵是為末級功放提供激勵功率。但是如果你的發(fā)射功率不是很大，且振蕩級的輸出功率能夠滿足末級功放的輸入要求，則功率激勵級可

11、以省去。本題要求整機(jī)效率較高，則我們采取了丙類功放和寬帶功放的結(jié)合。圖表 2 3-1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)方框圖2.3.2 各部分實現(xiàn)的功能w 西勒調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=70MHz的高頻振蕩信號，變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏，整個發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級決定。w 緩沖隔離級：將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響。因為功放級輸出信號較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時（如諧振阻抗變化），會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計時，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級電路常采用射極跟隨器電路。w 功率激勵級：為末級功放提供激勵功率。如果發(fā)射功率不大

12、，且振蕩級的輸出能夠滿足末級功放的輸入要求，功率激勵級可以省去。w 末級功放：將前級送來的信號進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機(jī)效率較高，應(yīng)采用丙類功率放大器，若整機(jī)效率要求不高如50%而對波形失真要求較小時，可以采用甲類功率放大器。但是本題要求，故選用丙類功率放大器較好。3 各部分電路設(shè)計及原理分析3.1 西勒振蕩級3.1.1西勒振蕩級電路設(shè)計思路本機(jī)振蕩器就是高頻振蕩器，根據(jù)載波頻率的高低和頻率穩(wěn)定度來確定電路形式。在頻率穩(wěn)定度要求不高的情況下，可以采用電容反饋三點式振蕩電路，如下圖所示的克拉潑、西勒電路等。而在頻率穩(wěn)定度要求高的情況下，可以采用晶體振蕩器，

13、也可以采用單片集成振蕩電路。(a) （a）克拉波電路 （b）西勒電路圖表3 1-1 振蕩級電路頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項十分重要技術(shù)指標(biāo)，它表示在一定的時間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電壓、電源等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，振蕩頻率的相對變化量越小，則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度，從根本上來說就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度，振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素變化時保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性除了采用穩(wěn)定性好和高Q的回路電容和電感外，還可以采用與正

14、溫度系數(shù)電感作相反變化的具有負(fù)溫度系數(shù)的電容，以實現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶體Q值可達(dá)到百萬數(shù)量級，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器高很多。 本機(jī)放大電路的輸出是發(fā)射機(jī)的載波信號源，要求它的振蕩頻率應(yīng)比較穩(wěn)定。故采用改進(jìn)的電容三點式振蕩器，即西勒振蕩器電路。3.1.2 西勒振蕩級電路原理圖 電路圖圖表3 1-2 西勒振蕩器電路圖 西勒振蕩級電路交流通路圖表 3 1-3 西勒振蕩級交流等效電路3.2 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路3.2.1 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路設(shè)計思路由于是調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其頻率受到外加

15、調(diào)制信號電壓調(diào)變，因此，回路中的電抗要能夠跟調(diào)制信號的改變而改變，應(yīng)用一可變電抗器件，它的電容量或電感量受調(diào)制信號控制，將它接入振蕩回路中，就能實現(xiàn)調(diào)頻。最簡便、最常用的方法是利用變?nèi)荻O管的特性直接產(chǎn)生調(diào)頻波，因要求的頻偏不大，故采用變?nèi)?二極管部分接入振蕩回路的直接調(diào)頻方式。其原理電路如右所示，它具有工作頻率高、固定損耗小和使用方便等優(yōu)點。變?nèi)荻O管Cj通過耦合電容C1并接在LCN回路的兩端，形成振蕩回路總?cè)莸囊徊糠帧?因而，振蕩回路的總電容C為： 振蕩頻率為： 加在變?nèi)荻O管上的反向偏壓為： 變?nèi)荻O管調(diào)頻 變?nèi)荻O管利用PN結(jié)的結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定的結(jié)電容（勢壘電容），

16、而且這個結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱曲線，如圖所示。曲線波形圖 由圖可見：未加調(diào)制電壓時，直流反偏所對應(yīng)的結(jié)電容為。當(dāng)調(diào)制信號為正半周時，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反偏增加時，變?nèi)荻O管的電容減??； 當(dāng)調(diào)制信號為負(fù)半周時，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反偏減小時，增大，其變化具有一定的非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時，近似為工作在曲線的線性段，調(diào) 制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時，曲線的非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來一定的非線性失真。 我們再回到上圖，并設(shè)調(diào)制電壓很小，工作在CjVR曲線的線性段，暫不考慮高頻電壓對變?nèi)荻O管作用。設(shè)圖用調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管結(jié)電容由圖4.1-3

17、可見：變?nèi)荻O管的電容隨R變化。即：可得出此時振蕩回路的總電容為由此可得出振蕩回路總電容的變化量為：由式可見：它隨調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化，式中的是變?nèi)荻O管結(jié)電容變化的最大幅值。我們知道：當(dāng)回路電容有微量變化時，振蕩頻率也會產(chǎn)生的變化，其關(guān)系如下： 式中，是未調(diào)制時的載波頻率；是調(diào)制信號為零時的回路總電容，顯然由上可計算出中心頻率：又得：頻偏：振蕩頻率：調(diào)制靈敏度 ：單位調(diào)制電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以 表示單位為 kHz/V，即 為調(diào)制信號的幅度； 為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化時引起的最大頻偏?；芈房傠娙莸淖兓繛樵陬l偏較小時， 與 的關(guān)系可采用下面近似公式，即 p，f ， ，f 。 調(diào)

18、制靈敏度：式中 為回路總電容的變化量；調(diào)制靈敏度 可以由變?nèi)荻O管Cj-v 特性曲線上VQ處的斜率kc及上式計算。 越大，說明調(diào)制信號的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。由此可見：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實現(xiàn)了調(diào)頻。其頻偏與回路的中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化的最大值Cm成正比，與回路的總電容C0成反比。3.2.2 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路原理圖圖表 3 2-1變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路原理圖3.3 緩沖隔離級3.3.1 緩沖隔離級電路設(shè)計思路從振蕩器的什么地方取輸出電壓也是十分重要的。一般盡可能從低阻抗點取出信號，并加入隔離、緩沖級如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對振蕩器幅度、波形以及頻率穩(wěn)定度

19、的影響。射極輸出器的特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)接近于1。由于待傳輸信號是高頻調(diào)頻波，主要考慮的是輸入抗高，傳輸系數(shù)大且工作穩(wěn)定。選擇電路的固定分壓偏置與自給偏壓相結(jié)合，具有穩(wěn)定工作點特點的偏置電路。如下圖所示。射極加RW2可改變輸入阻抗。3.3.2 緩沖隔離級電路原理圖圖表 3 3-1 緩沖隔離級電路原理圖3.4 功率激勵與末級功放級3.4.1 功率激勵與末級功放級電路設(shè)計思路發(fā)射機(jī)的輸出應(yīng)具有一定的功率才能將信號發(fā)射出去，但是功率增益又不可能集中在末級功放，否則電路性能不穩(wěn)，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機(jī)的各組成部分的作用，適當(dāng)?shù)睾侠淼胤峙涔β试鲆?。如果調(diào)頻振蕩器的輸出比較穩(wěn)定，

20、又具有一定的功率，則功率激勵級和末級功放的功率增益可適當(dāng)小些。功率激勵級一般采用高頻寬帶放大器，末級功放可采用丙類諧振功率放大器。緩沖級可以不分配功率。僅從輸出功率Po250mW一項指標(biāo)來看，可以采用寬帶功放或乙類、丙類功放。由于還要求總效率大于50%，故采用一級寬帶放大器加一級丙類功放實現(xiàn)。3.4.2 功率激勵與末級功放電路原理圖圖表 3 41功率激勵與末級功放電路原理圖4 參數(shù)選擇4.1 蕩級電路參數(shù)選擇 參數(shù)計算與選擇本西勒振蕩器采用的是負(fù)電源供電，C2、Lc1、C3構(gòu)成直流電源濾波器。R1、R2、R4為晶體管的直流偏置電路，用以確定靜態(tài)工作點。R3、Lc2構(gòu)成放大器的負(fù)載，Lc2為高頻

21、扼流圈。C1為基極旁路電容，C8、C9為輸出電容分壓器，以減小實際負(fù)載對振蕩回路的影響。C4，C5構(gòu)成正反饋電路，反饋電壓取自C5兩端電壓，C4-C9與L組成諧振回路，故振蕩電路構(gòu)成了改進(jìn)型電容式三點式振蕩器(西勒振蕩電路）。由此可得諧振回路的總電容等于C=1/(1/C4+1/C5+1/C6)+C7+1/(1/C8+1/C9) =1/(1/8.2+1/20+1/2.2)+5+1/(1/10+1/10) PF=11.6PF求得該振蕩器的振蕩頻率為f=1/(2)=70MHZ帶入求得L=466uH 仿真結(jié)果圖表4 11 振蕩級仿真結(jié)果4.2 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路參數(shù)選擇l 晶體管選取通過查手冊：高

22、頻晶體管2sc2668，Vceo=30v，Ic=20mA，Pc=100mW，hFE=40200，fT=550MHz，fo=70Mhz，而該管的fT70MHz，fo 0或0數(shù)學(xué)表達(dá)式： =-arctan(2Q*f/fo) (Wc)=-arctan【2Q*(Wc-Wo)/Wc】l 變?nèi)荻O管的選取由變?nèi)荻O管CjV特性曲線可知，可以選用變?nèi)荻O管2cc1c，并且取靜態(tài)反向偏壓VQ=4V，由特性曲線得變?nèi)荻O管的靜態(tài)電容為CjQ=75pF。變?nèi)荻O管的靜態(tài)偏壓VQ由R7，R8所決定，VQ=9*RCj/（RCj+R7+R8）=4V。當(dāng)未加調(diào)制電壓時，Cj=CjQ,Wo=1L*QjQ。因為： (Wc)=

23、-arctan【2Q*(Wc-Wo)/Wc】當(dāng)(Wc)30度時，(Wc)=-2Qe(Wc-Wo)/Wc。取(Wc)=-25度，U1/U2=(Cj+C5)=1.075RL=n2=(1.0750)2*(100k+100k)=231.1kRp=L/C*r (取r=10)Re=RpRLQe=ReC/L = 231.1L/(231.1C*r+L) 注（C=CjQ+C5）則 -25-2Qe*【70M1L*C】經(jīng)過計算可得 L=18.3H4.3緩沖級電路參數(shù)選擇l 估算偏置電路元件： (1)已知條件：Vcc=+12V，負(fù)載電阻RL=325(寬帶放大器輸入電阻)，輸出電壓振幅等于高頻寬帶放大器輸入電壓振幅，即

24、Uom=1.0V，晶體管為3DG100（3DG6）。3DG100的參數(shù)如表C所示。因為取0=60，晶體管的靜態(tài)工作點應(yīng)位于交流負(fù)載線的中點，一般取UCEQ=0.5Vcc，ICQ=(310)mA。根據(jù)已知條件選取ICQ=4mA,，VCEQ=0.5Vcc=6V，則 (2)R10、Rw2：取R10=1k，Rw2為1k的電位器。 (3) R8、R9VEQ=6.0VVBQ= VEQ+0.7=6.7VIBQ=ICQ/0 =66.67uA 取標(biāo)稱值R9=10k。取標(biāo)稱值R8=8.0k。(4)輸入電阻Ri, 若忽略晶體管基取體電阻的影響， （RL=325） (5)輸入電壓Uim (6)耦合電容C8、C9為了減

25、小射極跟隨器對前一級電路的影響，C8的值不能過大，一般為數(shù)十pF，這里取C8=20pF，C9=0.02uF。4.4 功率激勵級參數(shù)選擇功率激勵級功放管為3DG130。4.4.1計算電路參數(shù) (1)有效輸出功率PH與輸出電阻RH寬帶功率放大器的輸出功率PH應(yīng)等于下級丙類功放的輸入功率Pi=25mW， 其輸出負(fù)載RH等于丙類功放的輸入的輸入阻抗|Zi|=86。即PH=25mW，RH=86 (2)實際輸出功率PO設(shè)高頻變壓器的效率=80%，則Po= PH/=31.25mW (3)集電極電壓振幅Ucm與等效負(fù)載電阻若取功放的靜態(tài)電流ICQ=ICm=7mA，則 Ucm= 2Po /ICQ=2Po /IC

26、m=8.93V 約為1.3K(4)高頻變壓器匝數(shù)比N1/N2取變壓器次極線圈匝數(shù)N2=2，則初級線圈匝數(shù)N1=6。 (5)發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻R13 取標(biāo)稱值360 (6)功放輸入功率Pi本級功放采用3DG130晶體管，若取功率增益AP=13dB(20倍)，則輸入功率 (7)功放輸入阻抗Ri (取 )若取交流負(fù)反饋電阻為10，則 (8)本級輸入電壓振幅Uim4.4.2計算電路靜態(tài)工作點(1)、 (2)R11、R12 (I1=510倍IBQ )若取基極偏置電路的電流I1=5=5*0.23mA=1.15mA，則取標(biāo)稱值R12=3k。 為了調(diào)節(jié)電路的靜態(tài)工作點，R11可由5.1 k的電阻與10 k的

27、電位器組成。(3)高頻旁路電容C10=0.02uF。(4)輸入耦合電容C9=0.02uF。此外,還可以在直流電源VCC支路上加高頻電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò),通常采用LC的型低通濾波器。電容可取0.01uF,電感可取47uH的色碼電感或環(huán)形磁芯繞制?？稍谳敵鲎儔浩鞔渭壟c負(fù)載之間插入LC濾波器，以改善負(fù)載輸出波形。4.5 末級功放級參數(shù)選擇4.5.1基本關(guān)系式如圖所示，丙類功率放大器的基極偏置電壓-VBE是利用發(fā)射機(jī)電流的分量Ie0在射極電阻R14上產(chǎn)生的壓降來提供的，故稱為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號Vi為正弦波時，集電極的輸出電流iC為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓Uc、

28、電流iC1。(1)集電極基波電壓的振幅 Ucm= Icm1RP式中，Icm1為集電極基波電流的振幅；RP為集電極負(fù)載阻抗。(2)輸出功率PoPo= Ucm.Icm1= Ucm/(2 RP)(3)直流功率PvPv= Vcc.Ic0(4)集電極耗散功率PTPT= Pv- Po(5)集電極的效率= Po/ Pv(6)集電極電流分解系數(shù)()n()= Icmn/icmmax(7)導(dǎo)通角 （一般取） 4.5.2確定丙類放大器的工作狀態(tài)為了獲得較高的效率和最大的輸出功率Po，選丙類放大器的工作狀態(tài)為臨界狀態(tài)，=70，功放管為3DA1。(1)最佳匹配負(fù)載(2)由Po=0.5 Ucm.Icm1= Ucm2/(2

29、 RP)可得： 集電極最大輸出電壓Ucm=10.5V(3)集電極基波電流振幅：Icm1=95.24mA(4)集電極電流最大值Icm= Icm1/1(70)=95.24/0.44=216.45mA(5)集電極電流直流分量Ic0= Icm*0(70)=216.45*0.25=54.11mA(6)電源供給的直流功率Pv= Vcc* Ic0=649.35mW(7)集電極的耗散功率PT=Pv-Po=649.35-500=149.35mW(小于PCM =1W)(8)總效率=Po/Pv=500/649.35=77.00%(9)輸入功率Pi=25mW 若設(shè)本級功率增益Ap=13dB(20倍)，則輸入功率Pi=

30、Po/Ap=25mW(10)基極余弦脈沖電流的最大值Ibm (設(shè)晶體管3DA1的=10)Ibm= Icm/=21.64mA(11)基極基波電流的振幅Ibm1= Ibm1(70)=21.64*0.44=9.52mA(12)基極電流直流分量Ib0= Ibm0(70)=21.64*0.25=5.41mA(13)基極輸入電壓的振幅Ubm=2Pi/ Ibm1=5.30V(14)丙類功放的輸入阻抗4.5.3計算諧振回路及耦合回路的參數(shù)輸出變壓器線圈匝數(shù)比N5/N3(解決最佳匹配負(fù)載問題)取N5=2，N3=3。諧振回路電容C11=100pF諧振回路電感L輸出變壓器初級線圈總匝數(shù)比N=N3+N4,設(shè)N=8，則

31、N4=54.5.4基極偏置電路(1)發(fā)射極電阻R14由公式可得 取標(biāo)稱值 (2)高頻旁路電容C12=0.01uF。 (3)高頻扼流圈ZL2=47uH。 (4)可變電容CT=(520)pF。5 結(jié)論正確選擇測試點,減小儀器對被測電路的影響。在高頻情況下，測量儀器的輸入阻抗及連接電線的分布參數(shù)都有可能影響被測電路的諧振頻率及諧振回路的Q值，為了減小這種影響，應(yīng)使儀器的輸入阻抗遠(yuǎn)大于測試點的輸出阻抗。由于功率放大器運用的是折線分析方法，其理論計算為近似值。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)的影響和級間的互相影響，所以電路的實際工作狀態(tài)與理論工作狀態(tài)相差較大。由于工作頻率的升高，分布參

32、數(shù)及各種耦合與干擾對高頻電路的影響，比低頻電路更加明顯。因此，理論估算的工作狀態(tài)與實際電路仿真到的狀態(tài)之間，往往會存在一定的差異。有時，在仿真過程中元件參數(shù)甚至需要較大的修改，才能達(dá)到預(yù)期的效果。所以，高頻電路的仿真過程與其設(shè)計過程同樣重要，有時比設(shè)計過程更復(fù)雜，除了需要經(jīng)驗以外，更需要細(xì)致耐心、棄而不舍的精神。不能急躁，更不能盲目地更改元件參數(shù)，否則事倍功半，達(dá)不到預(yù)期效果。電路的安裝、調(diào)試順序一般從前級單元電路開始，向后逐級進(jìn)行。即先將各單元電路彼此斷開，從第一級開始調(diào)整單元電路的靜態(tài)工作點，以及交流狀態(tài)下的性能指標(biāo)；然后與下一級連接，進(jìn)行逐級聯(lián)調(diào)，直到整機(jī)仿真；最后進(jìn)行整體電路技術(shù)指標(biāo)測

33、試。在逐級聯(lián)調(diào)時，往往會出現(xiàn)調(diào)試合格的單元電路在聯(lián)調(diào)時性能參數(shù)發(fā)生很大變化的現(xiàn)象，這時，切不可盲目更改元件參數(shù)。故障原因多是由于單級調(diào)試時沒有接負(fù)載，而與下一級連接后，下一級的等效輸入阻抗必然對本級性能產(chǎn)生一定的影響；或是所接負(fù)載與實際電路中的負(fù)載不等效；或是整機(jī)的聯(lián)調(diào)又引入了新的分布參數(shù)。因此，整體仿真時需仔細(xì)分析故障原因。在整體仿真時，重點應(yīng)關(guān)注整體性能是否達(dá)到指標(biāo)要求。在整體各項指標(biāo)均達(dá)到要求的前提下，中間各別單元電路輸出波形的輕度失真是允許的。隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在電路設(shè)計中可利用合適的仿真軟件來輔助設(shè)計，縮短設(shè)計時間。但同時也必須注意到，在電路的實際安裝、調(diào)試中，尤其是高頻模擬電路的安裝、調(diào)試過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)仿真中所不能發(fā)現(xiàn)的故障現(xiàn)象，這是由于實際電路環(huán)境中各種條件，如電路板材質(zhì)、元器件參數(shù)、溫度、濕度、輻射等等因素的不確定性所導(dǎo)致的結(jié)果。而這些條件在仿真軟件中是很難模擬的。6 心得體會緊張而又繁忙的通信基本電路課程設(shè)計過去了，通過這兩周的課程設(shè)計的實習(xí)中,使我受益匪淺。這次課設(shè)，使我真正的意識到自己對高頻電子線路相關(guān)知識的缺乏。設(shè)計電子線路最重要的一個方面就是要認(rèn)真，其次是要有耐心，；再次是要有清晰的思維，能夠理清各個器件之間的關(guān)系，明確各個器件的功能；最后還要和同學(xué)多交流合作，多參考書籍。