[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

1、 課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱(chēng) 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 課題名稱(chēng) 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2011年 09 月 08 日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)課程名稱(chēng) 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 題 目 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子信息工程 班 0881 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 10 指導(dǎo)老師 審 批 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期：2011 年 08 月 29 日設(shè) 計(jì) 完成日期：2011 年 09 月 08 日 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一小功率調(diào)頻 發(fā)射機(jī)。主要技術(shù)指標(biāo)：發(fā)射功率pa=3w；負(fù)載電阻（天線）rl=75；中心工作頻率fo=88mhz；調(diào)制信號(hào)幅度v

2、m=1v；最大頻偏fm=75khz；總效率50%。二、設(shè)計(jì)要求：1、 給出整體設(shè)計(jì)框圖；2、 繪制各單元電路電路圖，并計(jì)算和選擇各器件參數(shù)；3、 繪制總電路原理圖，設(shè)計(jì)完成在實(shí)驗(yàn)箱完成整機(jī)聯(lián)調(diào)； 4、 寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告； 主要設(shè)計(jì)條件提供計(jì)算機(jī)和必要的實(shí)驗(yàn)儀器 說(shuō)明書(shū)格式1 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)封面；2 任務(wù)書(shū)；3 說(shuō)明書(shū)目錄；4 設(shè)計(jì)總體思路及方案比較；5 單元電路設(shè)計(jì)；6 總電路設(shè)計(jì)；7 設(shè)計(jì)調(diào)試體會(huì)與總結(jié)；8 附錄(總電路原理圖)；9 參考文獻(xiàn)。 進(jìn) 度 安 排第一周：星期一 ： 安排任務(wù)、講課； 星期二 星期五：查資料、設(shè)計(jì)；第二周：星期一星期二：整機(jī)調(diào)試； 星期三星期四：寫(xiě)總結(jié)報(bào)告； 星期五：

3、答辯。 參 考 文 獻(xiàn)1、 無(wú)線接收發(fā)射應(yīng)用集成電路手冊(cè) 趙負(fù)圖 化學(xué)工業(yè)出版社2、 晶體管收音機(jī)手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社3、 接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 美。j。e斯蒂芬.宇航出版社4、 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 陳大欽.高等教育出版社 目 錄一設(shè)計(jì)目的6 二基本原理與方案比較62.1fm調(diào)制原理62.2調(diào)頻方式選擇9三單元電路的設(shè)計(jì)10四總電路圖17五心得體會(huì)18一設(shè)計(jì)目的無(wú)線電發(fā)射與接收設(shè)備是高頻電子線路的綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、無(wú)線安全防范系統(tǒng)、無(wú)線遙控和遙測(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、無(wú)線電制導(dǎo)系統(tǒng)等，必不可少的設(shè)備。本次設(shè)計(jì)要達(dá)到以下目的：1. 進(jìn)一步認(rèn)識(shí)射頻發(fā)射系統(tǒng)；2. 掌握

4、調(diào)頻（或調(diào)幅）無(wú)線電發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)；3. 學(xué)習(xí)無(wú)線電通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。二基本原理與方案比較2.1fm調(diào)制原理載波，調(diào)制信號(hào)；通過(guò)fm調(diào)制，使得頻率變化量與調(diào)制信號(hào)的大小成正比。即已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)角頻率已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)相位為實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法分為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩大類(lèi)。2.1.1 直接調(diào)頻直接調(diào)頻的基本原理是利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的振蕩頻率，使其反映調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律。要用調(diào)制信號(hào)去控制載波振蕩器的振蕩頻率，就是用調(diào)制信號(hào)去控制決定載波振蕩器振蕩頻率的元件或電路的參數(shù)，從而使載波振蕩器的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律線性地改變，就能夠?qū)崿F(xiàn)直接調(diào)頻。直接調(diào)頻可用如下方法實(shí)現(xiàn)：(1)改變振蕩回路的元件參數(shù)

5、實(shí)現(xiàn)調(diào)頻在lc振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是lc振蕩回路的電感l(wèi)和電容c。在rc振蕩器中，決定振蕩頻率的主要元件是電阻和電容。因而，根據(jù)調(diào)頻的特點(diǎn)，用調(diào)制信號(hào)去控制電感、電容或電阻的數(shù)值就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。調(diào)頻電路中常用的可控電容元件有變?nèi)荻O管和電抗管電路。常用的可控電感元件是具有鐵氧體磁芯的電感線圈或電抗管電路，而可控電阻元件有二極管和場(chǎng)效應(yīng)管。(2)控制振蕩器的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻在微波發(fā)射機(jī)中，常用速調(diào)管振蕩器作為載波振蕩器，其振蕩頻率受控于加在管子反射極上的反射極電壓。因此，只需將調(diào)制信號(hào)加至反射極即可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。若載波是由多諧振蕩器產(chǎn)生的方波，則可用調(diào)制信號(hào)控制積分電容的充放電電流，從而控

6、制其振蕩頻率。 2.1.2間接調(diào)頻如圖1所示，不直接針對(duì)載波，而是通過(guò)后一級(jí)的可控的移相網(wǎng)絡(luò)。 將先進(jìn)行積分，而后以此積分值進(jìn)行調(diào)相，即得間接調(diào)頻。圖1 間接調(diào)頻實(shí)現(xiàn)可控移相網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法如下圖2所示。將變?nèi)荻O管接在高頻放大器的諧振回路里，就可構(gòu)成變?nèi)荻O管調(diào)相電路。電路中，由于調(diào)制信號(hào)的作用使回路諧振頻率改變，當(dāng)載波通過(guò)這個(gè)回路時(shí)由于失諧而產(chǎn)生相移，從而獲得調(diào)相。圖2 單級(jí)回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路 2.1.3系統(tǒng)框圖采用fm調(diào)制的調(diào)頻發(fā)射機(jī)其原理框圖如下圖所示，它由調(diào)制器、前置功放、末級(jí)功放和直流穩(wěn)壓電源等部分組成。fm調(diào)制器前置功放末級(jí)功放直流穩(wěn)壓源發(fā)射天線圖3 fm發(fā)射機(jī)原理方框圖2.2調(diào)頻

7、方式選擇實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法很多，大致可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是直接調(diào)頻，另一類(lèi)是間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是用調(diào)制信號(hào)電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率（實(shí)質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件），變?nèi)荻O管調(diào)頻便屬于此類(lèi)。間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理（如積分）后，再對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，以達(dá)到調(diào)頻的目的。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到的頻偏大，線路簡(jiǎn)單，故應(yīng)用較廣；間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高，但不易獲得較大的頻偏。考慮到電路的復(fù)雜度故采用直接調(diào)頻的方案。2.3直接調(diào)頻方案選擇 直接調(diào)頻最常見(jiàn)有變?nèi)荻O管調(diào)頻，使用vco實(shí)現(xiàn)變?nèi)荻O管直接調(diào)頻。許多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機(jī)都采用變?nèi)荻O管

8、直接調(diào)頻技術(shù)，即在工作于發(fā)射載頻的lc振蕩回路上直接調(diào)頻，采用晶體振蕩器和鎖相環(huán)路來(lái)穩(wěn)定中心頻率。較之中頻調(diào)制和倍頻方法，這種方法的電路簡(jiǎn)單、性能良好、副波少、維修方便，是一種較先進(jìn)的頻率調(diào)制方案。 另外一種更為簡(jiǎn)單的直接調(diào)頻方法是用三極管直接調(diào)頻。原理是三極管組成共基極超高頻振蕩器，基極與集電極的電壓隨基極輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變高頻振蕩的頻率，最終實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)制。由于采用變?nèi)荻?jí)管調(diào)頻，對(duì)高頻軛流圈的參數(shù)要求比較苛刻。這樣會(huì)使設(shè)計(jì)電路變得困難。因此采用三極管直接調(diào)制的方法，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)fm調(diào)頻，而且使電路變得非常簡(jiǎn)潔。方案一：以調(diào)幅方式形式做成的三級(jí)發(fā)射機(jī)其性能是比較好的，在

9、實(shí)際中做成原品后其頻率的穩(wěn)定對(duì)不夠高，在一般的情況下只能在68m96m見(jiàn)跳動(dòng)，而且還是調(diào)幅的不能變成調(diào)頻，故而不能選用。方案二：以晶體振蕩器做成的高精度高穩(wěn)定度的調(diào)頻電路雖然是以晶體振蕩器做成的高精度高穩(wěn)定度的調(diào)頻電路，很能達(dá)到我們的要求，但是還有沒(méi)有比這更優(yōu)更簡(jiǎn)單的電路呢？答案是肯定的，見(jiàn)方案三。 方案三：本調(diào)頻發(fā)射機(jī)主要由四個(gè)基本模塊組成，第一級(jí)是由駐極體話筒構(gòu)成的聲-電轉(zhuǎn)換電路；第二級(jí)超高頻振蕩調(diào)制器；第三級(jí)音頻放大電路；第四級(jí)高頻功率放大器；該電路由聲-電轉(zhuǎn)換、音頻放大器、高頻振蕩調(diào)制器和高頻功率放大器等部分組成。聲-電轉(zhuǎn)換器由駐極體話筒m1擔(dān)任，它拾取周?chē)h(huán)境聲波信號(hào)后即輸出相應(yīng)電信

10、號(hào)，經(jīng)c2送至q1的基極進(jìn)行頻率調(diào)制,q1組成共基極超高頻振蕩器，基極與集電極的電壓隨基級(jí)輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變高頻振蕩的頻率，最終實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)制。再經(jīng)c6輸入到晶體管q2，q2擔(dān)任音頻放大器，對(duì)已調(diào)音頻信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)c10輸入到晶體管q3，q3擔(dān)任功率放大器，對(duì)信號(hào)再次放大，使信號(hào)功率足夠大，達(dá)到發(fā)射遠(yuǎn)的目的。三單元電路的設(shè)計(jì)1.由于要接入麥克風(fēng)，所以要給麥克風(fēng)提供驅(qū)動(dòng)電壓但又不能太大，通過(guò)22k的電阻r1實(shí)現(xiàn)，c1的作用是濾波減小干擾，c2為耦合電容防止過(guò)大的電流將晶體三極管燒壞。 2. lc調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=88mhz左右的高頻振蕩信號(hào)，最大頻偏fm=75khz

11、，整個(gè)發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級(jí)決定。在調(diào)頻振蕩級(jí)可選用電感三點(diǎn)式，電容三點(diǎn)式和晶體振蕩器產(chǎn)生正弦波電壓。 fm調(diào)頻電路原理是三極管組成共基極高頻振蕩器，基極與集電極的電壓隨基極輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變高頻振蕩的頻率。本模塊由三極管等元件構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器，不僅能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的載波，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)制功能。 本方案采用較為穩(wěn)定的克拉潑電路如圖4所示三極管t2應(yīng)為甲類(lèi)工作狀態(tài)，其靜態(tài)工作點(diǎn)不應(yīng)設(shè)的太高，工作點(diǎn)太高振蕩管工作范圍易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗的降低將使振蕩波形嚴(yán)重失真，但工作點(diǎn)太低將不易起振。這是射頻發(fā)射器的頻率發(fā)生器，通過(guò)c3 、c4、 c5、 c7、l1組成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式（西

12、勒振蕩器），以為c3與l1并聯(lián)，所以又稱(chēng)為并聯(lián)型電容三點(diǎn)式振蕩器。由于c5、c7遠(yuǎn)大于c3，所以回路電容c計(jì)算公式如下：中心頻率；實(shí)際電路中通過(guò)調(diào)節(jié)電感值就可以得到所需要的頻率。這里c6是與下一級(jí)放大電路的耦合電容，作用是隔直流，保護(hù)電路 圖 43. 音頻放大電路設(shè)計(jì)音頻放大電路由共射放大電路構(gòu)成。由調(diào)制級(jí)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)非常弱，因此必須再加上一級(jí)共射放大的電路。然而要使共射放大電路工作在放大區(qū)，必須有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)q。 a、靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)的情況下進(jìn)行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流ic

13、以及各電極對(duì)地的電位ub、uc、ue。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓ue或uc，然后算出ic的方法，例如，只要測(cè)出ue，即可用：算出ic(也可根據(jù)，由uc確定ic)同時(shí)也能算出， 圖 5圖 6b、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)管子集電極電流ic（或uce）的調(diào)整與測(cè)試。 圖7 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)u0波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽合失真，此時(shí)uo的負(fù)半周將被削底，如上圖6所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被削頂（一般截止失真不如飽合失真明顯），如圖7所示。這些情況都不

14、符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。待添加的隱藏文字內(nèi)容3圖5是電路的一級(jí)放大，由于通過(guò)調(diào)制電路的信號(hào)很小所以要用甲類(lèi)放大器，以防止失真或無(wú)法達(dá)到放大作用，這里負(fù)載采用l2、c8并聯(lián)諧振回路達(dá)到選聘和匹配作用。r5的作用是給基極提供偏置電壓，設(shè)置三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)和設(shè)置放大倍數(shù)。c12濾波減小干擾。4.高頻功率放大電路設(shè)計(jì)（1）基本關(guān)系式功率放大器的基極偏置電壓vbe是利用發(fā)射極電流的直流分量ieo（ico）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來(lái)提供的，故稱(chēng)為自給

15、偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，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vc1,電流ic1。圖6畫(huà)出了丙類(lèi)功率放大器的基極與集電極間的電流、電壓波形關(guān)系。分析可得下列基本關(guān)系式： 式中，為集電極輸出的諧振電壓及基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；為集電極回路的諧振阻抗。 式中，pc為集電極輸出功率 式中，pd為電源vcc供給的直流功率；ico為集電極電流脈沖ic的直流分量。放大器的效率為圖8是最后一級(jí)，設(shè)為丙類(lèi)放大，以提高發(fā)射功率使已調(diào)信號(hào)可以發(fā)射更遠(yuǎn)，集電極同樣采用l3、c11并聯(lián)諧振電路選頻匹配。后面通過(guò)旁路電容c14=220uf的極性電容濾

16、除無(wú)用的小信號(hào)，減小干擾。再通過(guò)c13將調(diào)制信號(hào)耦合到天線上去。 圖 8四總電路圖五心得體會(huì)通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的工作原理有了進(jìn)一步的了解，同時(shí)也使我對(duì)高頻這門(mén)課程產(chǎn)生更為濃厚的興趣。在調(diào)試的過(guò)程中，遇到了一些麻煩。使我意識(shí)到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有什么簡(jiǎn)易之分，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，不能忽視任何一個(gè)環(huán)節(jié)。比如在電路圖分析設(shè)計(jì)，pcb制作過(guò)程，以及焊接，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的忽視或者疏忽大意，都可能給后續(xù)過(guò)程造成麻煩。所以，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須時(shí)刻保持著認(rèn)真的態(tài)度，不可太隨意。當(dāng)調(diào)試遇到麻煩時(shí)，應(yīng)保持冷靜，既然出現(xiàn)問(wèn)題，一定是有原因的，只有保持冷靜，仔細(xì)去思考，才能盡快找出問(wèn)題所在，然后加以

17、克服解決。急躁是不能解決問(wèn)題的。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)其實(shí)我們所學(xué)的知識(shí)只要加以利用或者結(jié)合一些常識(shí)性東西，將會(huì)發(fā)揮巨大的威力。比如這次我們所設(shè)計(jì)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)正是廣播電臺(tái)的基礎(chǔ)。本次試驗(yàn)使我深刻認(rèn)識(shí)到一些課程設(shè)計(jì)之外的東西：懂就是懂，不懂就是不懂，做人要實(shí)事求是。投機(jī)取巧是不行的，想把一件事情做好，就得花時(shí)間去認(rèn)真做。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了更多東西，知道了單學(xué)理論不實(shí)踐是沒(méi)有用的，如果沒(méi)有實(shí)踐過(guò)就連元器件都不認(rèn)得。只有理論聯(lián)系實(shí)際才能提升自己的專(zhuān)業(yè)水平，才知道基礎(chǔ)的東西一定要牢固，有的東西一定要自己去推導(dǎo)，多去應(yīng)用，這樣到要用的時(shí)候才能夠用的很順手。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我不僅體會(huì)到了設(shè)計(jì)員的辛苦和對(duì)追求成功的執(zhí)著，也體會(huì)到了成功的喜悅，雖然這次我只是取得小小的（對(duì)我來(lái)說(shuō)）成功，但我卻非常開(kāi)心，至少這是自己經(jīng)過(guò)思考和努力得來(lái)的。這將給我未來(lái)的生活帶來(lái)更多的信心，也讓我找到了自己學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向，為了我的美好的生活，我將更努力的去提升自己的專(zhuān)業(yè)水平。 同時(shí)，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中浣喜明老師給了我很好的指導(dǎo)，同時(shí)從他的身上我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ 電氣與信息工