课程设计---小功率调频发射机.doc

小功率调频发射机高频课程设计报告学院 _物理与信息工程学院_专业 _信息工程类_ 1.课程设计目的：1.1认识小功率调频发射机的电路设计及制作过程，掌握小功率调频发射机的调试过程，进一步理解非线性电子线路的实际应用。1.2熟悉相关仪器的使用和调试方法，尤其是以前不熟悉的一些仪器的使用方法。1.3巩固和加强所学知识，将理论知识运用到实际的电路中去，加强实践动手和运用理论知识解决实际问题的能力。2.课程设计题目描述和要求：小功率发射器通常采用直接调方式产生，它主要由调频振荡级，缓冲级和末级的功放级组成。其中调频振荡级主要是产生频率稳定，中心频率符合指标要求的正弦波信号（在本设计中取12m hz），且其频率受到外加音频信号电压（调制信号）调变。缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时对前后级起有一定的隔离作用，为避免末级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度。功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。2.1.主要技术指标： 1、中心频率 f=12mhz 2、频稳度 f/f10+4 3、最大频偏 fm=10khz 4、输出功率 po30mw 5、天线负载 75欧姆6、电源电压 vcc=9v3.课程设计报告内容：3.1发射器三个级的设计原理分析通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如下所示。其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；，功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。输出功率级缓冲级调频震荡级上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。 1振荡级：由于要求振荡频率固定为12m hz ，考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。 2.缓冲级：由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，因此可采用以lc并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。对该级管子的要求是 至于谐振回路的计算，一般先根据计算出lc的乘积值，然后选择合适的c再求出l。本课题的c可取100pf200pf。 3.功放输出级：为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，从结构简单、调节方便起见，本课题可采用型网络，计算元件参数时通常取在10以内。 功放管要满足以下条件：3.2发射器电路图的组成及器件采用 考虑到变容二极管偏置电路简单起见，采用共基电路。因要求的频偏不大，故采用变容二极管部份接入振荡回路的直接调频方式。c3为甚极高频旁路电容，r1、r2、r3、r4、r5为t1管的偏置电阻。采用分压式偏置电路既有利于工作点稳定，且振荡建立后自给负偏置效应有利于维持振荡幅度的稳定。一般选ic为3ma左右，太小不易起振，太大输出振荡波形将产生失真。调节c9、cp可使高频线性良好。r7、r9为变容二极管提供直流偏置。调制音频信号c4、lc加到变容二极管改变振荡频率实现调频。振荡电压经电容c10耦合加至t2缓冲放大级。t2缓冲放大级采用谐振放大，l2和c11应谐振在振荡载波频率上。如果发现通过频带太窄或出现自激可在l2两端并联上适当电阻以降低回路q值。该级可工作于甲类以保证足够的电压放大。t3管工作在丙类状态，既有较高的效率，同时可以防止t3管产生高频自激而引起的二次击穿损坏。调节偏置电阻可改变t3管的导通角。l3、l4、c15和c16构成型输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，即将天线阻抗变换为功放管所要求的负载值，并滤除不必要的高次谐波分量。 参考电路图 注意：在电路图中，l2,l3,l4均为可调节电感，在实际电路中根据所需的中心频率进行适当的取值，并在调试过程中可进行调节以符合实际电路的要求。3.3.电路板的焊接 考虑到高频电路的高频特性，进行电路排版时尽量缩短高频部分元件引线，电阻、电容尽可能卧式安装，并且尽量不使电路中出现飞线现象。由于在高频中对焊接的质量有更高的要求，因此要更加注意不能产生虚焊或是脱焊现象。3.4.发射器的调试发射器的调试采用分级调试后再级联调试的方式。1. 振荡级的调试：将电容c14连线前端断开，用示波器测试断点处（即r12与r13之间的点）的波形和频率，调整l2，使频率符合所要求的12m hz的中心频率。记下此时的频率与振幅数值。2. 缓冲级的调试：用高频信号发生器产生频率和振幅与步骤1相同的信号，将该信号通过c14加到缓冲级(此时需将c16前端断开)，用示波器测试断点处的波形，调整l3使输出波形振幅达到最大。记下此时的频率与振幅。3. 末级功放的调试：用高频信号发生器产生频率和振幅与步骤2记下的相 同的信号，从c16输入，测试输出负载的波形，频率，振幅等相关参数。4. 总体调试：待三个级均调试完成后，将断点全部连上。在输入端加入频率为1k，vpp为1v的低频信号，测试负载的相关参数。若功率未达到要求，调整l3,l4使输出能够达到所要求的指标。5. 连接频偏仪测出角频偏。6. 测试结果理论值实际值电感(h)调试前调试后l23.33.21.7l31.71.71.7l41.81.41.4频率0（mhz）1212.525最大频偏m（+10khz30khz幅度v8.16各分级所测得的参数第一级第二级第三级电压峰峰值 vpp2.32(v)7.40(v)2.8(v)频率 f（mhz）12.11412.00012.5257. 结果分析：从表中的数据可以看出，本电路基本满足了系统的要求，并且在相位噪声、非线性失真、音频频率响应和调频信噪比等方面都有很好的特性。4.心得与小结：1. 通过本实验的关于小功率调频发射机工作原理分析及其设计安装与调试，加深了我对小功率调频发射机工作原理的理解，同时对非线性电子线路的理论与实践应用知识有了新的认识，并且提高基本的实验技能与试验分析技巧，提高运用理论知识解决实际问题的能力。在实验过程中，通过选取元件、确定电路形式、以及计算等等，提高我的实践动手操作能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障。2. 进行电路调试，当电路中有多个级时，应采用分级调试的方式，在总体调试之前因为分级的调试留下必要的断点和测试点，在分级调试完成之后再进行整体的电路调试。同时，在进行整体电路设计时还应注意在电路板上留下必要的测试点。3. 本电路中，对于最后的调试，若发现输出的波形峰峰值过低而不符合要求，并且通过对l2,l3的调试均不能使输出达到要求的话，可采用在t2和t3的发射极的电阻上各并联一个电容，以使其提高的方法。4. 在高频电路中，优秀的电路排布与良好的焊接对电路的性能发挥有很大的影响，元器件排布应以并行排布为原则