高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告-調(diào)頻發(fā)射機(jī)

1、 惠州學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 調(diào)頻發(fā)射機(jī)課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告 姓名： 班別： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：組員： 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)課程設(shè)計(jì)一、 主要技術(shù)指標(biāo)：1. 中心頻率：2. 頻率穩(wěn)定度 3. 最大頻偏 4. 輸出功率 5. 天線形式 拉桿天線（75歐姆）6. 電源電壓 二、 設(shè)計(jì)和制作任務(wù)：1. 確定電路形式，選擇各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，并畫(huà)出電路圖。2. 計(jì)算各級(jí)電路元件參數(shù)并選取元件。3. 畫(huà)出電路裝配圖4. 組裝焊接電路5. 調(diào)試并測(cè)量電路性能6. 寫(xiě)出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)三、 設(shè)計(jì)提示：通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，并組成框圖如下所示：調(diào)頻震蕩級(jí)緩沖級(jí)功率輸出級(jí)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

2、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。上述框所示小功率發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選擇各級(jí)電路形式和各級(jí)元器件參數(shù)的計(jì)算。1.頻振蕩級(jí)：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?？死瓭姡╟lapp）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： 實(shí)用電路 交流

3、通路如圖可知，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C3C1 ，C3C2，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)?？墒牵尤隒3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)槭街校珻1，2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

4、來(lái)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(guò)小，振蕩器就會(huì)因不滿足振幅起振條件而停振。2.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。并聯(lián)諧振回路如圖所示如圖，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(zhǎng)中心損耗電阻，回路中總導(dǎo)納為 Y（jw）=1/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：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 其中，Qe為有載品質(zhì)因數(shù)，定義為：Qo：為回路固有品質(zhì)因素，可見(jiàn)要增大Qe 除提高Qo

5、外，還應(yīng)采用Rs 大的電流源激勵(lì)，且盡可能增大RL值并聯(lián)諧振回路的幅頻和相頻特性曲線如下圖： 幅頻特性 相頻特性對(duì)該級(jí)管子的要求是： 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100pf200pf3.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)可采用共發(fā)射極電路，且工作在丙類狀態(tài)，輸出回路用來(lái)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：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(méi)在功率管的截至區(qū)內(nèi)若忽略

6、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(kāi)可得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)功率利用諧振回路的選頻作用，可以將失真的集電極電

7、流脈沖變換為不失真的余弦電壓，同時(shí)還可以將含有電抗分量的外接負(fù)載變換為諧振電阻Re，而且調(diào)節(jié) ，還能保持回路諧振時(shí)使Re等于放大管所需的集電極負(fù)載，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，因此在諧波功率放大器中，諧振回路起了選頻和匹配的雙重作用丙類工作時(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)被反向擊穿從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)，

8、型網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算如下：實(shí)現(xiàn)條件：ReRl元件表達(dá)式： 功率管應(yīng)滿足以下條件： 四、 參考電路鑒于上述設(shè)計(jì)考慮，如圖上的框圖是可供選擇的電路之一，在條件允許時(shí)，可采用MC2833單片集成電路來(lái)設(shè)計(jì)，該集成電路工作原理參見(jiàn)其它規(guī)格書(shū)，應(yīng)結(jié)合本課題需求對(duì)電路外圍元件參數(shù)作相應(yīng)的計(jì)算修改?？紤]到變?nèi)荻O管偏置電路簡(jiǎn)單起見(jiàn)，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為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T(mén)1管的偏置電阻。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

9、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)。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)通過(guò)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。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(lái)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

10、次諧波分量。常用的輸出回路還有L型、T型以及雙調(diào)諧回路等。五、 焊接電路板：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1. 要先檢查所有的元件是否可用，C9018應(yīng)分清基極，集電極，發(fā)射極，變?nèi)荻O管要使用萬(wàn)用表區(qū)分好正負(fù)極，避免接線時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤2. 排版時(shí)要注意橫平豎直，最好將三個(gè)三極管平行放置，這樣易于測(cè)試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4. 接地線時(shí)不能貪圖省事，用錫一直拉一排連接各管腳的地這樣不易更改線路，應(yīng)仍使用導(dǎo)線連接，便于修改5. 繞中周時(shí)應(yīng)有規(guī)律的繞，均勻的繞，從下到上或

11、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，繞完后要用萬(wàn)用表測(cè)試其是否導(dǎo)通6. 電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚(yú)夾加電時(shí)易發(fā)生短路碰電六、 調(diào)試電路1. 給電路板通電，電壓為9V，不加音頻信號(hào)，注意接地，測(cè)試三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，看是否符合理論要求2. 分別調(diào)節(jié)L1 L2 L3使輸出中心頻率達(dá)12MHz。并出現(xiàn)不失真的波形（正弦波），調(diào)節(jié)L1主要改變中心頻率，調(diào)節(jié)L2主要調(diào)節(jié)峰峰值的大小，波形失真則可以調(diào)節(jié)L3，但由于這三級(jí)電路互為諧振回路，三者之間會(huì)相互影響，一次調(diào)節(jié)其中一個(gè)會(huì)對(duì)其余兩個(gè)造成影響。因此這三者應(yīng)統(tǒng)調(diào)

12、。如調(diào)解L1使中心頻率達(dá)到12MHz后，調(diào)節(jié)L2使?jié)M足峰峰值要求時(shí)，隨著Vpp的上升，中心頻率也會(huì)有所上升，這時(shí)應(yīng)回頭再微調(diào)L1，確保中心頻率的值3. 加上1kHz的音頻信號(hào)，用頻偏移測(cè)出角頻在調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)了許多問(wèn)題，由于虛焊，導(dǎo)致電路板運(yùn)行不穩(wěn)定，輸出頻率與電壓值經(jīng)常發(fā)生跳變，為了解決虛焊問(wèn)題，電路板不加音頻信號(hào)，加上9V電壓并接地，同時(shí)在輸出級(jí)用示波器觀察，接觸各個(gè)焊點(diǎn)，如果示波器的波形發(fā)生跳變，則表示這點(diǎn)很可能發(fā)生虛焊，逐一修改解決虛焊問(wèn)題，依然有跳變情況，再一次檢查發(fā)現(xiàn)，仍有一處錯(cuò)焊，改正線路后，頻率穩(wěn)定度總算明顯提高。但是中心頻率達(dá)不到要求，最多只能達(dá)到10MHz左右，而試著拆下

13、中周重新繞漆包線，由于頻率低于要求指標(biāo)，減少了線圈數(shù)，頻率這次跳到13MHz，超過(guò)了指標(biāo)要求，經(jīng)過(guò)數(shù)次調(diào)整，達(dá)到的要求的12MHz。第二次調(diào)試時(shí)C9018靜態(tài)工作點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)有達(dá)到理論值的4V，負(fù)載處輸出也達(dá)不到指標(biāo)水平。嘗試了將Rb和L3間的電阻短接，在C9018發(fā)射極并上小電阻，依然沒(méi)有明顯成效，后來(lái)經(jīng)老師指點(diǎn)，換了多種方法，最后在R11處并了3個(gè)200歐電阻，調(diào)節(jié)L1 L2 L3，終于使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，最后測(cè)得Vpp=5.00v，中心頻率為12.017MHz，頻偏65kHz，完成了相應(yīng)的技術(shù)調(diào)試七、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目理論值（由設(shè)計(jì)圖計(jì)算）實(shí)際值（由最后測(cè)量結(jié)果計(jì)算）電感L1（uH）3.3

14、0.713電感L2（uH）1.761.76電感L3（uH）1.851.58中心頻率f0（MHz）1212.017最大頻偏10kHz65kHz電壓（輸出）Vpp5.00V輸出功率mW30125八、 實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料1. 調(diào)頻有2種實(shí)現(xiàn)方法，直接調(diào)頻和間接調(diào)頻直接調(diào)頻調(diào)頻信號(hào)的特點(diǎn)是它的瞬時(shí)頻率接調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，直接調(diào)頻法就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器，被控的振蕩器可以是LC振蕩器，晶體振蕩器或張弛振蕩器間接調(diào)頻 將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，用其值進(jìn)行調(diào)相，使得到所需的調(diào)頻信號(hào)，這種通過(guò)調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法稱為間接調(diào)頻正選振蕩器中實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻常用變?nèi)荻O管 變?nèi)莨茏鳛檎袷幓芈房傠娙莸闹苯诱{(diào)頻電路 如圖，Cj為變

15、容管的結(jié)電容，它與L共同構(gòu)成振蕩器的振蕩回路，其振蕩頻率近似等于回路的諧振頻率 因?yàn)?，為PN結(jié)的內(nèi)建電位差，Cj（0）為v=0時(shí)的結(jié)電容，n為變?nèi)葜笖?shù)。為保證變?nèi)莨茉谡{(diào)制信號(hào)電壓變化范圍內(nèi)保持反偏，必須加上反偏電壓Vq，即其中，調(diào)頻特性曲線作圖后可知，除N=2時(shí)為理想直線其余均為非線性曲線當(dāng)時(shí)，=m，當(dāng)N一定時(shí)，m增大，可增大相對(duì)頻偏調(diào)頻波的相對(duì)角頻偏與m成正比是直線調(diào)頻電路的一個(gè)重要特征變?nèi)莨懿糠纸尤胝袷幓芈返闹苯诱{(diào)頻電路 變?nèi)莨茏鳛檎袷幓芈房傠娙荩淖畲髢?yōu)點(diǎn)是調(diào)制信號(hào)對(duì)震蕩頻率的調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，即調(diào)頻靈敏度高，也是本課題選用的方法，如圖所示：相應(yīng)的調(diào)頻方程為一般接入電路中的C2取值較大，C1

16、取值較小，C2課使減小，振蕩頻率增高，C1可是增大，振蕩頻率降低，電路可提供的最大角頻偏為，其中，P=（1+P1）（1+P2+P1P2）, P1=/c2, P2=C1/雖然減小1/P倍，但溫度引起的Vq不穩(wěn)定而造成的負(fù)載頻率的變化也同樣減少1/P，即載波穩(wěn)定度提高了P倍，同時(shí)，加到變?nèi)莨苌系母哳l振蕩電壓振幅相應(yīng)的減小，這對(duì)調(diào)制失真是有利的間接調(diào)頻電路有三種實(shí)現(xiàn)方法：矢量合成法，可變相移法和可變延時(shí)法2. 擴(kuò)展最大頻偏的方法一個(gè)調(diào)頻波，設(shè)它的瞬間角頻率為，倍頻器可以在保持調(diào)頻波的相位對(duì)角頻偏不變即=的條件下成倍地?cái)U(kuò)展其最大角頻偏混頻器可以在保持最大角頻偏不變的條件下，不失真地改變調(diào)頻波的相對(duì)角頻

17、偏對(duì)于直接調(diào)頻電路，先在較高頻處調(diào)頻，而后用混頻器降低載波頻率，對(duì)于間接調(diào)頻，應(yīng)在較低頻處調(diào)頻，而后用倍頻器，獲得較大的絕對(duì)頻偏九、 結(jié)束語(yǔ)這個(gè)電子制作是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理分析及其安裝調(diào)試，通過(guò)這次制作我可以更好地鞏固和加深對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理和非線性電子線路的進(jìn)一步理解。學(xué)會(huì)基本的電子制作技能，提高運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在制作過(guò)程中，通過(guò)選取元件、確定電路形式、以及計(jì)算等等，提高了動(dòng)手能力，同時(shí)通過(guò)調(diào)試來(lái)發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤并分析及排除這些故障，使我對(duì)小功率放大器的知識(shí)得到了加深！焊接電路板要注意以下幾點(diǎn)： 1、要先檢查所有的元件是否可用，焊接三極管時(shí)應(yīng)分清基極，集電極，

18、發(fā)射極； 2、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； 3、接地線時(shí)不能貪圖省事，用錫一直拉一排連接各管腳的地這樣不易更改線路，應(yīng)仍使用導(dǎo)線連接，便于修改； 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，繞完后要用萬(wàn)用表測(cè)試其是否導(dǎo)通； 5、電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚(yú)夾加電時(shí)易發(fā)生短路碰電； 在調(diào)試過(guò)程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： (1) 用電壓表測(cè)一下三個(gè)三極管的管腳電壓是否滿足該設(shè)計(jì)的要求。 （2

19、）用頻率計(jì)測(cè)出T1、T2、T3的發(fā)射極所發(fā)射的頻率是否在12M HZ，如果不是，試著調(diào)節(jié) L1、L2、L3。 (3) 如果在天線處觀察波形的峰峰值不在4V的話，則應(yīng)該在T2和T3的發(fā)射極的電阻上各 并聯(lián)一個(gè)電容，以使其提高。 現(xiàn)在來(lái)說(shuō)說(shuō)電路中一些元件的作用，其中C3為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T(mén)1管的偏置電阻，R7、R9為變?nèi)荻O管提供直流偏置。T3管工作在丙類狀態(tài)，媽有較高的效率，賜教可以防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏軒電阻可改變T3管的導(dǎo)通角。L3、L4、C15和C16構(gòu)成型輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，并濾除不必要的高次諧波分量。集成調(diào)頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、典型應(yīng)用，并作綜述。發(fā)射