高頻-小型調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄 摘要.1 關(guān)鍵詞.1 引言.11.調(diào)幅發(fā)射機(jī)的電路型式選擇.1 1.1主振器.1 1.2高頻電壓放大器.2 1.3振幅調(diào)制器.2 1.4高頻功率放大器.22.設(shè)計(jì)方案選擇.3 2.1設(shè)計(jì)選擇的原因.3 2.2功率分配及電源電壓的確定.3 2.3各級晶體管的選擇.3 2.4放大級管子的選擇.43.工作原理.4 3.1調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框圖.4 3.2調(diào)幅發(fā)射機(jī)的電路形式.4 3.2.1高頻振蕩器電路.4 3.2.2隔離放大電路.5 3.2.3受調(diào)放大級電路.6 3.2.4話筒和音頻放大電路.7 3.2.5傳輸線與天線.84.調(diào)幅發(fā)射機(jī)各級電路的計(jì)算及調(diào)試.8 4.1各級

2、電路的計(jì)算.8 4.1.1被調(diào)級參數(shù)的計(jì)算.8 4.1.2放大級的計(jì)算.9 4.1.3振蕩級的計(jì)算.9 4.2電路的調(diào)試.9 4.2.1本振級調(diào)試.9 4.2.2放大級調(diào)整.10 4.2.3末級調(diào)試.10 4.2.4系統(tǒng)調(diào)試.105. 總結(jié).10參考文獻(xiàn).11附錄：發(fā)射機(jī)電路原理圖.12小型調(diào)幅發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)【摘要】高頻電子線路課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是在學(xué)生掌握和具備電子技術(shù)基礎(chǔ)知識與單元電路的設(shè)計(jì)能力之后，讓學(xué)生綜合運(yùn)用高頻電子線路知識，進(jìn)行實(shí)際高頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)測，利用orcad、multisim等相關(guān)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實(shí)踐技能，讓學(xué)生了解高頻

3、電子通信技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。此設(shè)計(jì)思路為將超外差式調(diào)頻接收機(jī)分成攝入調(diào)諧賄賂、高頻放大、混頻、本機(jī)振蕩、中頻放大、鑒頻、低頻功放等幾個(gè)個(gè)部分，分別講天線接收到的高頻信號進(jìn)行選頻、放大、混頻，最后解調(diào)出低頻調(diào)制信號等功能。將設(shè)計(jì)參數(shù)要求分解到各模塊的設(shè)計(jì)中以分別實(shí)現(xiàn)?！娟P(guān)鍵詞】振蕩器 高頻功率放大器 調(diào)幅【引言】發(fā)射機(jī)的主要任務(wù)是完成有用的低頻信號對高頻載波的調(diào)制，將其變?yōu)樵谀骋恢行念l率上具有一定帶寬、適合通過天線發(fā)射的電磁波。通常，發(fā)射機(jī)包括三個(gè)部分：高頻部分，低頻部分，和電源部分。高頻部分一般包括主振蕩器、緩沖放大、倍頻器、中間放

4、大、功放推動級與末級功放。主振器的作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波。為了提高頻率穩(wěn)定性，主振級往往采用石英晶體振蕩器，并在它后面加上緩沖級，以削弱后級對主振器的影響。低頻部分包括話筒、低頻電壓放大級、低頻功率放大級與末級低頻功率放大級。低頻信號通過逐漸放大，在末級功放處獲得所需的功率電平，以便對高頻末級功率放大器進(jìn)行調(diào)制。因此，末級低頻功率放大級也叫調(diào)制器。調(diào)制是將要傳送的信息裝載到某一高頻振蕩(載頻)信號上去的過程。所以末級高頻功率放大級則成為受調(diào)放大器。1.調(diào)幅發(fā)射機(jī)的電路型式選擇調(diào)幅發(fā)射機(jī)是由主振器，緩沖級，高頻電壓放大 器，振幅調(diào)制器，高頻功率放大器等電路組成。 1.1主振器主振器就是高頻振蕩

5、器，根據(jù)載波頻率的高低，頻率穩(wěn)定度來確定電路型式。高頻電子線路所討論的工作頻率是幾百千赫到幾百兆赫，而課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的最高頻率受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，一般選在30兆赫以下。頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)，表示一定時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電源電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對變化程度，振蕩頻率的相對變化量越小，則表明振蕩頻率穩(wěn)定度越高。 改善頻率穩(wěn)定度，從根本上來說就是力求減少振蕩頻率受溫度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(shí)保持諧振頻率不變的能力。這就是通常所謂的提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)

6、性，除了采用高Q值和高穩(wěn)定的回路電容和電感外，還可以采用與正溫度系數(shù)電感作相反變化的負(fù)溫度系數(shù)電容，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，或采用部分接入的方法以減小不穩(wěn)定的晶體管極間電容和分布電容對振蕩頻率的影響（詳見參考資料）。 1.2高頻電壓放大器高頻電壓放大器的任務(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。需要使用幾級放大器要看振幅調(diào)制器選擇什么樣的電路型式。如果選用集成模擬乘法器作振幅調(diào)制器，輸入信號是小信號。當(dāng)振蕩器輸出電壓能夠滿足要求時(shí)，可以不加高頻電壓放大器。如果采用集電極調(diào)幅電路，就要使用一至二級高頻電壓放大器，以滿足集電極調(diào)幅的大信號輸入。諧振放大器的調(diào)試方法與阻容耦合放大器

7、相同，首先應(yīng)調(diào)整每一級所需的直流工作點(diǎn)，但要注意一點(diǎn)：在多級諧振放大器中，由于增益高，容易引起自激振蕩。因此，在測試其直流工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先用示波器觀察放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。如果已經(jīng)有自激振蕩，應(yīng)先設(shè)法排除它，然后再測試其直流工作點(diǎn)。否則，所測數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。對于調(diào)諧放大器的頻率特性、增益及動態(tài)范圍的調(diào)整及測試，一般有兩種方法，一種是逐點(diǎn)法；一種是掃頻法。后者比較簡單、直觀。但由于其頻標(biāo)較粗，對于窄帶調(diào)諧放大器難以精確測試。 1.3振幅調(diào)制器振幅調(diào)制器的任務(wù)是將所需傳送的信息“加載”到高頻振蕩中，以調(diào)幅波的調(diào)制形式傳送出去。通常采用低電平調(diào)制和高電平調(diào)制兩種方式。采用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)制

8、的方法是屬于低電平調(diào)制，輸出功率小，必須使用高頻功率放大器才能達(dá)到發(fā)射功率的要求。采用集電極調(diào)幅電路實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方式屬于高電平調(diào)制。如果集電極調(diào)幅電路的輸出功率能夠滿足發(fā)射功率的要求，就可以在調(diào)制級將信號直接發(fā)射出去。 1.4高頻功率放大器高頻功率放大器是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的末級，它的任務(wù)是要給出發(fā)射機(jī)所需要的輸出功率。本設(shè)計(jì)研究的是小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，通常采用丙類功率放大器，如果一級不能滿足指標(biāo)要求，可以選用兩級。一般末級功率放大器工作在臨界狀態(tài)，中間級可以工作在弱過壓狀態(tài)。2.設(shè)計(jì)方案選擇2.1設(shè)計(jì)選擇的原因根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，其工作頻率為7MHz，輸出載波頻率為0.5W。由于輸出功率小，所以它具有結(jié)

9、構(gòu)簡單，體積小和質(zhì)量輕等特點(diǎn)?；谝陨弦?，可選用最基本的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由主振、放大和被調(diào)級構(gòu)成。由于晶體穩(wěn)定性好，Q值很高，故頻率穩(wěn)定度也很高。因此，主振級采用晶體振蕩器，滿足所需的頻率穩(wěn)定度。末級采用串聯(lián)饋電的方式。由于電源靠近的一端，雜散電容小，從而對回路的影響也小，使電路穩(wěn)定工作。為了有較高的效率，本級采用基極電流的直流分量在基極偏置電阻上產(chǎn)生所需要的負(fù)偏壓，使其工作在丙類狀態(tài)。輸出回路采用變壓器耦合式諧振回路，利用電感抽頭實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，調(diào)整末級功放管的工作狀態(tài)，從而達(dá)到有效的集電極調(diào)幅，有最佳的功率輸出。由于本機(jī)輸出載波功率為0.5W，所以，只需一級功率放大器就能達(dá)到要求；而其工

10、作在較低的7MHz頻率,一般晶體振蕩器都能實(shí)現(xiàn)，且具有一定的輸出電壓，而且頻率穩(wěn)定度高，無須進(jìn)行倍頻。為了提高工作效率，采用丙類集電極調(diào)幅方式。因而，本機(jī)由最基本的發(fā)射機(jī)所應(yīng)有的三級構(gòu)成。2.2功率分配及電源電壓的確定本機(jī)輸出的最大功率(Po)max=(1+ma)2×Po=4×Po4×0.5W=2W。設(shè)輸出變壓器的效率，則末級功率放大器管最大輸出功率為(Po)max=2W/0.8=2.5 W,取功率放大器管功率增益為Ap13 dB(20倍)，則末級的最大激勵(lì)功率應(yīng)為125mW,而振蕩器輸出功率較小，一般為幾十毫瓦即可。對于小型發(fā)射機(jī)，電源電壓一般為915 V，所以

11、取標(biāo)準(zhǔn)電源12 V。2.3各級晶體管的選擇 一般選取晶體管的原則是BVceo、Pcm 、Icm必須滿足要求。末級功率放大器管：工作頻率為7 MHz ，最大輸出功率為2.5W，且集電極瞬時(shí)電壓 , 其最大值為：。當(dāng)ma1時(shí)，4×Vcc 4×1248 V，可選用3DA1B，其參數(shù)為：BVceo50V，Pcm=7.5W，Icm=0.75A，f=70MHz10f0，Ap=13dB。2.4放大級管子的選擇集電極瞬時(shí)電壓為 ，其最大值為，當(dāng)ma1時(shí)，Vc,max 24V。集電極輸出的功率為156.25mW（末級激勵(lì)功率125mW），若取Ap10 dB（10倍），則末級激勵(lì)功率為156.

12、25mW/10=15.6mW，可選用3DG12B，其參數(shù)為Icm300mA，fT200MHz，BVceo45V，Pcm=0.7W。振蕩管的選擇，要求BVceo50， fT10f0，仍選用3DG12B。3.工作原理3.1調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框圖圖3-1 調(diào)幅發(fā)射機(jī)方框圖3.2調(diào)幅發(fā)射機(jī)的電路形式3.2.1高頻振蕩器電路圖3-2 高頻振蕩器電路電路如上圖所示，振蕩器是無線電發(fā)射的心臟部分高頻振蕩器的主要作用是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的載波,它的頻率叫做載頻。 由于晶體穩(wěn)定性好，Q值高，故頻率穩(wěn)定度也高。因此，主振級(高頻振蕩器)采用晶體振蕩器，滿足所需的頻率穩(wěn)定度。此電路中其工作在較低的7MHZ頻率，一般晶體振蕩器都

13、能實(shí)現(xiàn)，且具有一定的輸出電壓，而其頻率穩(wěn)定度高，無須進(jìn)行倍頻。頻率輸出需要通過C4微調(diào)。C1、C2為回路電容，改變C8可以改變耦合程度，R1、R2為偏置電阻，R3為集電極負(fù)載電阻，R4為發(fā)射極電阻，C3為旁路電阻，Z1為高頻扼流圈，C6、C7為電容去耦電容。高頻振蕩器所輸出的波形如下圖所示：圖3-3 高頻振蕩器輸出波形3.2.2隔離放大電路 圖3-4 隔離放大電路電路如上圖所示。該電路采用自給負(fù)偏壓方式，通過R4可改變電位器改變負(fù)偏壓大小?；芈分C振在工作頻率，通過改變變壓器B1耦合輸出。Z2、Z3為高頻扼流圈，C10為旁路電容，C11、C12為回路電容，C16、C17為耦合電容，C14、C15

14、為電源去耦電容 。隔離放大級的輸出波形如下圖所示：圖3-5 隔離放大器輸出波形此圖與圖一的區(qū)別是輸出波形幅度變大，而頻率不變。3.2.3受調(diào)放大級電路圖3-6 受調(diào)放大級電路電路如上圖所示。末級采用串聯(lián)饋電的方式。為了有較高的效率，本級利用集電極電流的直流分量在基極偏置電阻上產(chǎn)生所需要的負(fù)偏壓，使其工作在丙類狀態(tài)。輸出回路采用變壓器耦合式諧振回路，利用電感抽頭實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，調(diào)整末級功放的工作狀態(tài)，從而達(dá)到有效的集電極調(diào)幅，有最佳的功率輸出。為加強(qiáng)耦合度，可在變壓器初次級之間接一個(gè)小耦合電容C22,C20和C21為回路電容。受調(diào)放大電路的輸出波形如下所示：圖3-7 受調(diào)放大級的輸出波形3.2.4

15、話筒和音頻放大電路如下圖：音頻放大器采用LA4101。電源由14腳接入，3腳接地，10腳與地之間接去耦電容C20，12腳與地之間接有源濾波退耦電容C21。信號由9腳輸入，經(jīng)放大后由1腳經(jīng)數(shù)出電容C26送到受調(diào)放大級。6腳到地之間接入C19和Rf組成的負(fù)反饋電路，決定放大倍數(shù)的大小。Rf越小，電路增益越高；反之，增益越小。13、14之間接入自舉電容C24 、C22和C23，以防止產(chǎn)生寄生振蕩。圖3-8 話筒和音頻放大電路信號經(jīng)過話筒、音頻放大電路和調(diào)制器后的波形如下所示：圖3-9 調(diào)制器輸出波形3.2.5傳輸線與天線這部分的作用是把已調(diào)高頻信號由傳輸線送至天線，變成電磁波，輻射到空間去，實(shí)現(xiàn)無限

16、電波的發(fā)射。4.調(diào)幅發(fā)射機(jī)各級電路的計(jì)算及調(diào)試4.1各級電路的計(jì)算4.1.1被調(diào)級參數(shù)的計(jì)算已知條件：Vcc=12V，f0=7MHz，Ql=5，P0=0.5W， RL51，hfe=10, ，Q0=150，系數(shù)P1=0.15，P2=0.2，三級管型號3DA1B。通過計(jì)算，可得：Icm1=0.156A，Icm=0.238A，Ico=0.06A，P=Ico×Vcc=0.72W，Po= Icm1×Icm1×RL/2=0.622，Pc=P= - Po =0.098W，= Po / P=86.8%，Ap=1010（Po/PD）=13dB(20倍)，所以，激勵(lì)功率PiPo/20

17、=31.25mW，Ibm=Icm/hfe=0.0238A，Ibm1=0.01A，Vbm=2×Pi/Ibm1=6.24V，Vbb=1.86V，Ibo=6mAR5=|Vbb|/Ibo=310W,標(biāo)稱值可取R5390。取耦合電容C22=8pf，旁路電容C18=C190.033uF，高頻扼流圈Z4=Z5=100uH，從而得到各項(xiàng)功率的計(jì)算。4.1.2放大級的計(jì)算已知條件：Vcc=12V，f0=7mHZ，末級激勵(lì)功P1=31.25mW, ,系數(shù)P1=0.2，P2=0.4，管子選3DG12B，其Ap=10，Cbc=15pF。同理，取C1285.5pF，則L26uH，用Q表測得其圈數(shù)n=12匝，n

18、1=P1×n=2匝，n2=P2×n=5匝.C02×Cbc=30pF，折合到回路上從而算出回路所需電容為80.8pF。若取C12=68pF，C11=0.25pF，R5=1K，C14=0.047uF，C15=100uF， Z3=Z2=100uH，C100.033uF。4.1.3振蕩級的計(jì)算已知條件：Vcc=12V，f0=7mHZ，選晶體型號為3DG12B，IcQ3mA，VceQ=6V，VeQ=0.2Vcc。從而通過計(jì)算可得：R3=1.2kWR4=800，取標(biāo)稱值R4810，BQ=0.06mA,R2=5.1K，R1=15k。取C4=0.25pF，C5=20pF，則F0.

19、5mA，C4/C5<<C1，C4/C5<<C2，令C1=470pF，則C2940pF，取標(biāo)稱值C21000pF。4.2電路的調(diào)試4.2.1本振級調(diào)試按設(shè)計(jì)電路安裝后，將后級斷開，調(diào)整晶體管的工作點(diǎn)，使振蕩管靜態(tài)電流為3mA左右；適當(dāng)調(diào)整C4，輸出頻率為7MHz，幅度為3V的正弦波。4.2.2放大級調(diào)整將前級的振蕩輸出通過耦合電容接入放大器的輸入端，斷開末端，接入約80的假負(fù)載；在B1的次級，改變回路電容CL1，使電表讀數(shù)指示最小，即回路對工作頻率發(fā)生諧振；然后改變變壓器抽頭，使放大器工作在臨界狀態(tài)，在假負(fù)載上輸出約200MW的功率。4.2.3末級調(diào)試前兩級調(diào)試通過后，通

20、過耦合電容接入末級輸入，并按天線的等效電阻接入B2的次級，調(diào)整回路電容C20，使回路諧振，集電極電流指示最小，將調(diào)制信號短路，改變抽頭，使載波最大點(diǎn)工作于臨界狀態(tài)，輸出功率大于0.5W，且有較好的正弦波輸出。4.2.4系統(tǒng)調(diào)試由于將最后一級接上后，其輸入阻抗不可能就等于假負(fù)載的阻值，因而接入電路后，會改變前級的反射阻抗，使其回路失諧，影響工作波形和輸出，所以必須進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。重新改變抽頭位置，逐次對Cl1、Cl2進(jìn)行調(diào)整，且改變級間耦合電容，反復(fù)調(diào)試，達(dá)到要求為止。最后將末級電源斷開，接入另一級電源進(jìn)行模擬調(diào)制，調(diào)試時(shí)要注意觀察調(diào)制特性，即逐級改變末級直流電壓后，觀察末級集電極回路電表指示的變化。

21、若在均勻改變電源電壓的過程中，電流表指示均勻變化沒有突變的現(xiàn)象，則在允許調(diào)幅度的情況下，有較好的調(diào)制特性，如果調(diào)制特性不好，則說明末級工作狀態(tài)不對，應(yīng)改變B2的抽頭，重新使載波的最大點(diǎn)工作在臨界狀態(tài)。調(diào)好后，接入1KHz的調(diào)制信號，觀察調(diào)幅波形，改變音頻信號發(fā)生器輸出電壓，使音頻電壓幅值變化，觀察包絡(luò)的變化，則調(diào)試完畢。在調(diào)試過程中，會出現(xiàn)輸出功率不夠，輸出波形不純，有諧波分量等問題，需細(xì)心調(diào)試。5.總結(jié)(1)鞏固了高頻電路知識的該課程設(shè)計(jì)使我建立無線電發(fā)射機(jī)的整機(jī)概念，了解發(fā)射機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算發(fā)射機(jī)的各個(gè)單元電路：主振級、激勵(lì)級、輸出級、調(diào)制級、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)及音頻放大器。初步掌握小型調(diào)幅波發(fā)射機(jī)的調(diào)整及測試方法。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要首先將總體電路分成若干個(gè)不子模塊，使每個(gè)模塊有各自的不同的任務(wù)；再對各相對簡單的子模塊進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)；最后將各個(gè)子電路組合在一起完成整個(gè)電路。這樣做法分工明確，層次清晰，使設(shè)計(jì)者能更宏觀的把握設(shè)計(jì)的總體步驟 。而且設(shè)計(jì)單獨(dú)的子電路降低了工作難度，使設(shè)計(jì)工作更有條理性。在檢查電路時(shí)，也可根據(jù)各種情況分析是哪個(gè)子系統(tǒng)出了問題，再單獨(dú)檢查該出問題系統(tǒng)，可以提高檢查的效率。增強(qiáng)了用protel繪制原理圖的能力，對畫圖