小功率调频发射机的设计与制作

小功率调频发射机的设计和制作小功率调频发射机的设计与制作一、设计任务与要求1、主要技术指标：1、中心频率： 2、频率稳定度 3、最大频偏 4、输出功率 5、电源电压 二、 原理及图1、 小功率调频发射机原理：拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下，应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减小级间的相互感应、干扰和自激。在实际应用中，很多都是采用调频方式，与调幅相比较，调频系统有很多的优点，调频比调幅抗干扰能力强，频带宽，功率利用率大等。调频可以有两种实现方法，一是直接调频，就是用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。另一种就是间接调频，先对调制信号进行积分，再对载波进行相位调制。两种调频电路性能上的一个重大差别是受到调频特性非线性限制的参数不同，间接调频电路提供的最大频偏较小，而直接调频可以得到比较大的频偏。所以，通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如图1所示。输出功率级缓冲级调频震荡级 图1 调频发射机组成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。（1）振荡级振荡电路主要是产生频率稳定且中心频率符合指标要求的正弦波信号，目前应用较为广泛的是三点式振荡电路和差分对管振荡电路。三点式振荡电路又可分为电感和电容三点式振荡电路，由于是固定的中心频率，因而采用频率稳定度较高的克拉拨振荡电路来作振荡级。(2)缓冲级 因为本次实验对该级有一定的增益要求，而中心频率是固定的，因此用LC并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。缓冲放大级采用谐振放大，L2和C10谐振在振荡载波频率上。若通频带太窄或出现自激则可在L2两端并联上适当电阻以降低回路Q值。该极工作于甲类以保证足够的电压放大。对缓冲级管子的要求是:所以可选用普通的小功率高频晶体管，如9018等另外，, 若取流过偏置电阻R9,R10的电流为I1=10IbQ则R10=VbQ/I1, R8=(Vcc-VbQ)/I1所以选R10,R8均为10K.为了减小缓冲级对振荡级的影响，射随器与振荡级之间采用松耦合，耦合电容C9可选为180pf对于谐振回路C10,L2,由 故本次实验取C10为100PF，（3）功放输出级为了获得较大的功率增益和较高的集电极功率，设计中采用共发射极电路，同时使其工作在丙类状态，组成丙类谐振功率放大器由设计电路图知L3、C12 和C13为匹配网络，与外接负载共同组成并谐回路为了实现功率输出级在丙类工作，基极偏置电压VB3应设置在功率管的截止区同时为了加强交流反馈，在T3的发射极串接有小电阻R14在输出回路中，从结构简单和调节方便考虑，设计采用型滤波网络，如右图。L3，C12，C13构成型输出，Q3管工作在丙类状态，调节偏置电阻可以改变Q3管的导通角。导通角越小，效率越高,同时防止T3管产生高频自激而引成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。 在选择功率管时要求： 由于要使功放级工作在丙类，就要使，解得，为了使功放的效率较大，可以减小Q3管的导通角，这里取R13=11R12，第二级集电极的输出电流已经扩大了几十倍，为防止第三级的输入电流过大而烧坏三极管，需要相应的增大第三级的输入电阻。取R13=220K，R12=20K，改变R14可调整放大倍数，取较小的反馈电阻有利于提高增益。因为选定，所以发射极电压VE为0.05V，因此R14可选为100。由于 , 且 ,一般取 Qe = 810 所以解得：L3=1.06H 计算得，C13680PF，C12220PF.2、小功率调频发射机电路图图2 小型调频发射机原理图 三、 调频发射机调试步骤1、调试步骤及原理电路的调试顺序先分级调单元电路的静态工作点，测量其性能参数；然后在逐级进行联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试。（1）第一级调试为了检查电路是否正确，应该对三极管Q1和变容二极管的静态工作点进行测量，然后调节中周L1，使振荡频率为12MHz，测量结果如表1所示。 表1E（v）B（v）C（v）Cj负（v）f（MHz）Vpp（V）Q13.804.205.124.5812.010.12（2）第二级调试对三极管的各个静态工作点测量，然后调节中周L2，使该级的LC谐振回路谐振在12MHz上，而且为了使第三级有更大的功率放大，该级的Vpp尽量调到靠近4V。测量结果如表2所示。表2E（v）B（v）C（v）f（MHz）Vpp（V）Q23.524.214.7711.983.8（3）第三级调试同样先对三极管的各个静态工作点测量，由于各级之间存在一定的影响，所以在调节中周L3时，会对前面两级的频偏产生影响，结果如表3所示。表3E（v）B（v）C（v）f（MHz）Vpp（V）Q30.070.721.5011.987.92（4）整机调试把1KHz，0.2V的调制信号加到调制信号输入端，把输出端的已调信号送到频偏仪进行解调，再把结果送到示波器，观察频偏大小和波形是否有失真，结果如表4所示。表4解调后的f频偏fm有无失真1.001KHz23KHz失真较大2、调试过程在调试过程中，由于虚焊导致电路板运行不稳定，输出频率与电压值经常发生跳变，为了解决虚焊问题，电路板不加音频信号，加上电源并接地，同时在输出级用示波器观察，接触各个焊点，如果示波器的波形发生跳变，则表示这点很可能发生虚焊，逐一修改解决虚焊问题。在整机调试中发现波形会失真，而这可能是导线对电路的影响。四、结果频率幅度频偏11.96MHz7.92V23KHz五、课程设计心得与体会通过这次的小功率调频发射机工作原理分析及其安装调试实践学习，让我学到了很多东西，通过亲自动手使我进一步地巩固和加深了对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一步理解，更深层次的掌握了谐振功率放大器的工作原理，以及滤波匹配网络参数的计算。为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。同时也学会了基本的电子制作技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。在制作过程中，通过选取元件、确定电路形式、计算等等，提高了动手能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障，使我对小功率放大器的知识得到了加深。在焊电路方面，通过一次又一次的焊接，把以前忘光的焊接知识补了回来同时也将拖焊的技术进一步的加强而且焊点也更加的美观了，通过这次实验充分认识到了焊接技术的重要性和学到了一些新的高频电路不同于低频电路的焊接知识，横平竖直排布，三极管平行排布等。同时也明白了焊接一定要细心，就如老师所说的，焊接的好坏，极大程度的影响着整个实验的成败。在调试电路的过程中，发现调试也是一个实验中非常重要的一环，而不是简单的对一个电路的一些数据测量，检查电路能否能用，因为制作一块电路，很少可能一次就能成功的，除非你是流水线式的生产，所以，调试部分必不可少。而且调试也是对自己对这个电路是否真正的了解一个很好的检测，对于不同的状况能够大概的推测出问题的原因出在哪里并作出相应的检测和修正，才能说明自己真正的懂了。同时我还学会了如何去绕电感，如何去调节线圈的匝数。并且对调试电路时所用到的仪器使用的更加娴熟。