北京信息科技大學(xué)高頻課設(shè)報告小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、高頻電子線路課 程 設(shè) 計 報 告課程名稱 _高頻電子線路課程設(shè)計 題 目 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn) 指導(dǎo)教師 完成日期 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名 班級/學(xué)號 同組人班級學(xué)號：同組人姓名：開始時間：完成時間：課設(shè)目的：通過具體的電路設(shè)計和調(diào)試安裝實踐，進(jìn)一步加深對基礎(chǔ)電路，高頻電路的了解，理解所學(xué)的專業(yè)知識，提高動手能力，提高解決實際問題的綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。課設(shè)要求：1、理解并掌握本課程設(shè)計所涉及的知識；2、熟悉工程設(shè)計方法；3、設(shè)計并理解調(diào)頻發(fā)射機(jī)的調(diào)頻和發(fā)射過程；4、掌握高頻電路的調(diào)試方法；5、連接本系統(tǒng)硬件電路；6、完成本系統(tǒng)的調(diào)試和測試。課設(shè)指標(biāo)：1、發(fā)射功率為100mw，負(fù)

2、載電阻51歐姆。2、工作中心頻率5mhz，f20khz 。3、功放總效率 50%。指導(dǎo)教師意見-年-月-日成績：-年-月-日高頻電路課程設(shè)計任務(wù)書目錄1設(shè)計要求2設(shè)計的作用、目的3設(shè)計的具體實現(xiàn)3.1 系統(tǒng)概述3.2單元電路設(shè)計與分析（配電路原理圖）3.2直流工作點預(yù)算(有計算過程).3.3 計算電路工作頻率(振蕩器頻率)3.4 電路的安裝與調(diào)試步驟.4 測試結(jié)果與分析 4.1測試內(nèi)容（列舉測試項目） 4.2 測量參數(shù)記錄(表格) 1各晶體管直流工作點（列表） 2 前級各輸出電壓波形（注明電壓位置）3.末級輸出記錄(頻率、幅度、波形) 4.3 問題及分析5心得體會及建議5.1 心得體會5.2

3、建議6 附錄1 課設(shè)電路成品照片.2 電路測試數(shù)據(jù)記錄.7參考文獻(xiàn)一、 簡要說明與調(diào)幅系統(tǒng)相比，調(diào)頻系統(tǒng)由于高頻振蕩器輸出的振幅不變，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力與較高的效率，在無線通信、廣播電視、遙控遙測等方面獲得廣泛應(yīng)用。圖2所示的為調(diào)頻發(fā)射與接收系統(tǒng)的基本組成框圖，其中圖(a)所示的為直接調(diào)頻發(fā)射機(jī)的組成框圖，圖(b)所示的為外差式調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖，調(diào)頻發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下： 圖2 調(diào)頻發(fā)射、接收系統(tǒng)組成框圖1發(fā)射功率 一般是指發(fā)射機(jī)輸送到天線上的功率。只有當(dāng)天線的長度與發(fā)射頻率的波長可以比擬時，天線才能有效地把截波發(fā)射出去。波長與頻率的關(guān)系為式中，為電磁波傳播速度，若接收機(jī)的靈敏度

4、，則通信距離s與反射功率的關(guān)系式為表1列出了小功率發(fā)射機(jī)的功率與通信距離s的關(guān)系。表1 發(fā)射功率與通信距離s的關(guān)系501002004006002.843.384.024.825.272工作頻率或波段 發(fā)射機(jī)的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國家或地區(qū)或有關(guān)部門所規(guī)定的范圍內(nèi)選取。對于調(diào)頻發(fā)射機(jī)，工作頻率一般在超短波范圍內(nèi)，即。3總功率 發(fā)射機(jī)發(fā)射的總功率與其消耗的總功率之比稱之為發(fā)射機(jī)的總功率，即。 4. 非線性失真 當(dāng)最大頻偏為75khz，調(diào)頻信號的頻率100hz7500hz時，要求調(diào)頻發(fā)射機(jī)的非線性失真系數(shù)應(yīng)小于% 5. 雜音電平 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的寄生調(diào)幅應(yīng)小于載波電平的5%10%，雜音電平應(yīng)小于6

5、5db。 二、 設(shè)計目的通過具體的電路設(shè)計和調(diào)試安裝實踐，進(jìn)一步加深對基礎(chǔ)電路，高頻電路的了解，理解所學(xué)的專業(yè)知識，提高動手能力，提高解決實際問題的綜合能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。三、 設(shè)計要求1、理解并掌握本課程設(shè)計所涉及的知識；2、熟悉工程設(shè)計方法；3、設(shè)計并理解調(diào)頻發(fā)射機(jī)的調(diào)頻和發(fā)射過程；4、掌握高頻電路的調(diào)試方法；5、連接本系統(tǒng)硬件電路；6、完成本系統(tǒng)的調(diào)試和測試。四、 給定條件1、發(fā)射功率為100mw，負(fù)載電阻51歐姆。2、工作中心頻率，最大頻偏。3、總效率。五、 系統(tǒng)框圖六、 計算元器件值1、 計算t1的靜態(tài)工作點2、 計算t2的靜態(tài)工作點3、 計算t3的靜態(tài)工作點4 計算電路振蕩頻率f=

6、? 七、 工作原理1、 lc振蕩與調(diào)頻電路：圖3中產(chǎn)生頻率=5mhz的高頻振蕩信號。變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏=10khz。發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級決定。2、 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，工作狀態(tài)的變化（如諧振阻抗變化）會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，或波形失真或輸出電壓減小，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級。緩沖隔離級常采用射級跟隨器電路。為減少射極跟隨器對前級振蕩器的影響，通常要加耦合電容。3、 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,且震蕩級的輸出功率能夠滿足末級功放的輸入要求，則功率輸入激勵級可以省去。4、

7、 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，則應(yīng)采用丙類功放；若整機(jī)效率要求不高，如50，波形失真要小，則可以采用甲類功放。但是本題要求50，故選丙類功放較好。八、 調(diào)試過程(1)當(dāng)連接完電路的第一級時，檢查一下有沒有短路之類的錯誤，然后測試電路有沒有起振，加上調(diào)制信號后看是否有頻偏。(2)在連接完所有的電路，檢查連線是否有短路，電路是否連接正確。如果連接正確，則開始對第一級電路進(jìn)行調(diào)試，測量第一級三極管靜態(tài)工作點，觀察第一級的輸出波形。(3)接著對第二級電路進(jìn)行調(diào)試，測量第二級三極管的靜態(tài)工作點，并觀察其輸出波形。(4)接著對第三級

8、電路進(jìn)行調(diào)試，測量第三級三極管的靜態(tài)工作點，并觀察其輸出波形。對最后的耦合級進(jìn)行調(diào)試，觀察第四級加信號源前的波形。(5) 通過調(diào)耦合級直至輸出波形沒有失真，觀察輸出波形。九、 分析測試變量理論值測試值vbq(t1)2.718v2.65vveq(t1)2.018v2.03vicq(t1)2.018ma2.03mavbq(t2)6.667v6.34vveq(t2)5.967v5.68vicq(t2)5.967ma5.68mavbq(t3)3.214v3.07vveq(t3)2.514v2.54vicq(t3)6.888ma6.96ma測試點幅度頻率波形t1的集電極352mv5.869mhzt2的發(fā)

9、射極556mv5.882mhzt3的集電極10.35v5.767mhzt4的基極5.56v5.882mhzt4的集電極沒記錄負(fù)載處162mv5.855mhz十、 總結(jié)通過本次課程設(shè)計，我對小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計及實現(xiàn)有了深刻的認(rèn)識。進(jìn)一步掌握了發(fā)射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，鞏固了課本所學(xué)的電容三點式振蕩電路、變?nèi)荻O管調(diào)頻電路、電壓跟隨器、甲類放大器和丙類功放等部分知識，并通過實際電路調(diào)試學(xué)到了很多實用知識。概括為以下兩部分：1.調(diào)試過程中學(xué)到的知識：1) lc振蕩電路部分: 本實驗用的是克拉撥電路實現(xiàn)。實驗中，必須滿足振蕩器應(yīng)滿足的起振條件且有正反饋，理論上才可以實現(xiàn)振蕩。根據(jù)電路整體要求，選取載波頻率

10、為5mhz，由所給電路參數(shù)計算的理論值約為5mhz，但是實際測試時，頻率大于5mhz，這與元器件本身誤差、面包板電阻、示波器的影響等有關(guān)。有時候電路不能起振了，首先檢查三極管是否正常工作（即靜態(tài)工作點是否設(shè)置合理）、檢查是不是電路某器件連接不牢固、檢查器件參數(shù)是否誤差太大等，可以嘗試更換器件看是否能恢復(fù)起振。2) 變?nèi)荻O管調(diào)頻部分：調(diào)頻電路主要由二極管和20pf電容組成，通過20k和10k電阻分壓給二極管提供合適電壓（-4v），使其滿足線性調(diào)頻條件。一開始，因為頻偏由頻率計可以很容易測出，但要通過示波器來看是否調(diào)頻成功的話，只看頻率變化不太明顯，要看到調(diào)頻波的“晃動”必須掃描很多周期才能看出

11、來，所以必須先調(diào)節(jié)示波器掃描周期才能觀察到明顯的現(xiàn)象。3) 射極跟隨器部分：調(diào)頻振蕩級信號需放大到一定的功率，功放級一般輸出較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化，會影響振蕩頻率的穩(wěn)定性，會使波形產(chǎn)生失真，或減小振蕩器的輸出。為減少級間影響，應(yīng)插入緩沖隔離級，將振蕩級與功放級隔離開，采用射極跟隨器電路。4) 甲放部分：為避免一級功放增益太大而產(chǎn)生自激，在末級功放前加一級功率放大器，為末級功放提供激勵信號。本實驗中是利用寬帶變壓器作耦合回路的功率放大器（稱為寬帶功率放大器）。此部分波形開始是失真的，調(diào)節(jié)變壓器調(diào)節(jié)波形至不失真，不過可以看出，寬帶功放可以放大很大。5) 末級功放部分：此處使用的是丙類功放，負(fù)載

12、為選頻網(wǎng)絡(luò)，輸入為三極管集電極輸出余弦脈沖電流輸出為諧振電壓，為一次諧波。此類放大器必須滿足基極加一定負(fù)壓，為自給偏壓電路。此部分調(diào)試的時候，開始回路處于失諧 狀態(tài)，回路的等效阻抗下降，這時集電極電壓減小，集電極電流增大，集電極的耗散功率增加，嚴(yán)重時將損壞晶體管也很容易損壞負(fù)載電阻，可以先將電壓源電壓降低到原來的降低到規(guī)定值的1/21/3，待找到諧振點后，再將vcc升到12v，然后微調(diào)回路參數(shù)調(diào)整輸出波形至不失真。2.心得體會：通過本次實驗，我深刻體會到理論與實踐之間的差距之大。實際電路中會有元器件參數(shù)、周圍環(huán)境、實驗所用測試儀器等等的影響因素，不是“理想”情況，所以和理論值會有所不同。理論上

13、設(shè)計出來的電路，選擇的元器件參數(shù)是一樣的情況下，不同人連接出來的電路調(diào)試的時候結(jié)果也會有不同，因為還有因為引線長短、引線位置等造成的寄生電容、不應(yīng)有的自激振蕩因素的影響。再就是調(diào)試電路的時候一定要先經(jīng)過理論分析，造成此結(jié)果的原因有哪些，再逐一排查，最終找到問題所在，要有耐心，不要因為結(jié)果沒達(dá)到預(yù)期而不知所措。本次實驗對我理論知識的認(rèn)知和實踐技能的提升都有很大幫助，我深刻認(rèn)識到自己實驗動手能力的不足，為以后類似的實驗課程打下了基礎(chǔ)，也是我明確了以后自己應(yīng)該在哪方面提高。附錄一、 原理圖二、 電路版圖三、 參考資料料電路分析、模擬電路、高頻電子線路四、 調(diào)試記錄1、振蕩電路部分調(diào)試：連接好振蕩電路

14、之后，接好vcc（12v）電壓和地，用萬用表測試三極管靜態(tài)工作點，即測量vbq1、veq1，結(jié)果分別為2.65v和2.03v，與理論值差不多；然后用示波器測量圖中c處的波形，為一個頻率為5.676mhz、幅度為360mv的正弦波，說明已經(jīng)起振。2、調(diào)頻電路部分調(diào)試：在振蕩電路基礎(chǔ)上連接好變?nèi)荻O管調(diào)頻部分。接好接好vcc（12v）電壓和地，用萬用表測量dc兩端的電壓為3.88v，與理論值4v接近，二極管電壓正確。加入調(diào)制信號（300mv,1khz的正弦波），用示波器測圖中a處輸出波形，為頻率為5.869mhz、幅度為352mv的正弦波。 3、連接緩沖隔離部分、甲放部分和末級功放部分電路，至此電

15、路連接完畢。4、靜態(tài)工作點測試：檢查電路連接是否正確，檢查無誤后進(jìn)行測試，接好vcc（12v）電壓和地。用萬用表測試第一級三極管靜態(tài)工作點，即測量vbq1、veq1，結(jié)果分別為2.65v和2.03v；用萬用表測試三極管靜態(tài)工作點，即測量vbq2、veq2，結(jié)果分別為6.34v和5.68v；用萬用表測試三極管靜態(tài)工作點，即測量vbq3、veq3，結(jié)果分別為3.07v和2.54v?？梢?，各級三極管靜態(tài)工作點設(shè)置相對合理。5、各級輸出信號測試：（1）第一級三極管集電極波形測試：在連接完電路之后，我們再重新測第一級波形時，第一級輸出為一個高頻與一個低頻波的疊加。通過學(xué)習(xí)指導(dǎo)材料，我們知道這可能是高頻寄

16、生振蕩造成的。高頻寄生振蕩一般是由電路的分布參數(shù)(分布電容、引線電感等)的影響所造成的，例如引線較長時，其產(chǎn)生的分布電感(使放大器原有的電感相當(dāng)于開路)與電路中的分布電容構(gòu)成了振蕩回路。于是我們檢查了電路的引線，把較長的引線改短，結(jié)果還是有寄生振蕩，后來重新連接了第三級和第四級電路，結(jié)果寄生振蕩消失，波形正常。在波形正常后，幅度有300多mv，有點偏小，我們分別更換了與振蕩頻率有關(guān)的l1、c4，結(jié)果幅度仍然與之前差不多，為352mv左右。（2）第二級三極管發(fā)射極波形測試：用示波器測第二級三極管的發(fā)射極波形，為幅度600多mv、頻率5.78mhz的正弦波。（3）第三級三極管集電極波形測試：用示波器測第三級三極