小功率调频发射机

1、摘 要调频发射机的用处很大，在很多领域都有了很广泛的应用。这个实验是关于小功率调频发射机工作原理分析及其模拟调试，通过这次实验我们可以更好地巩固和加深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。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。本次设计我是结合Multisim软件来对小功率调频发射机电路的设计与调试方法进行研究。Multisim是一款仿真软件，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。首先设计出总的电路图，在分别计算各电路的静态工作点，但是通过实际仿真，还是与理论计算值有出入。关键词

2、 ：LC振荡器；调频；功率放大器IABSTRACTFM transmitter has proved very useful, have a very wide range of applications in many fields. This experimental analysis and simulation debugging through this experiment, we can better consolidate and deepen further understanding of the low-power FM transmitter works and non

3、-linear electronic circuits on the low-power FM transmitter works. Learn basic experimental skills, and improve the ability to apply the theoretical knowledge to solve practical problems. The design is combined with Multisim software to conduct research on low-power FM transmitter circuit design and

4、 debugging methods. Multisim is a simulation software, suitable for board-level analog / digital circuit board design. It contains a graphical input of the circuit schematic, circuit hardware description language input methods, simulation and analysis capabilities. The overall circuit design first,

5、were calculated quiescent operating point of the circuit, but by the actual simulation, or with the theoretical values differ.Key words LC oscillator；FM；Power amplifierII目 录第1章 设计要求1第2章 设计原理2第3章 单元电路设计33.1 LC振荡与调频电路33.1.1 LC振荡电路器件选择33.1.2 LC振荡电路参数计算33.1.3 仿真波形43.2 缓冲隔离级电路53.2.1 缓冲隔离级电路器件选择53.2.2 缓冲隔

6、离级电路参数计算53.2.3 缓冲隔离级电路电路图53.3 末级功放电路63.3.1 末级功放电路器件选择63.3.2 末级功放电路参数计算63.3.3 末级功放电路图7第4章 仿真与调试8结束语9致 谢10参考文献11附录12i第1章 设计要求主要技术指标：输出功率，工作频率，总效率，负载电阻，最大频偏。课程设计要求：要求有课程设计说明书，并对总个所设计系统进行仿真调试，说明书中要有仿真结果和调试环节。第2章 设计原理图1 调频发射机工作原理10MpF信号LC调频振荡器缓冲隔离功率激励末级功放80 mW总设计框图如图1所示，图中LC调频电路和功率激励电路是系统的主要部分。LC振荡调频电路完成

7、输出正弦波信号。而缓冲隔离电路是为了减小功放极对振荡极的影响等功能。功放激励是为末级功放提供激励功率。但是如果你的发射功率不是很大，且振荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求，则功率激励级可以省去。本题要求整机效率较高，则我们采取了丙类功放和宽带功放的结合。（1）高频振荡级LC调频振荡器：产生频率的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏fm10kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。由于是固定的中心频率，可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

8、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。C根据本课题的频率可取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：第3章 单元电路设计3.1 LC振荡与调频电路3.1.1 LC振荡电路器件选择 图2所示为LC正弦波振荡器。其中晶体管Q1组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉波电路，它被接成共基组态，C3为基极耦合电容，其静态工作点由R1,R2,R3及R4决定即小功率振

9、荡器的静态工作电流ICQ一般为14MA。 ICQ偏大，振荡幅度增加，但波形失真加重，频率稳定性变差。L1,C4,C2,C1组成并联谐振回路，其中C3 两端的电压构成振荡器的反馈电压Vbe,以满足相位平衡条件=2n.比值C2/C4=F决定反馈电压的大小，当AVof=1时，振荡器满足振荡平衡条件为AVof>1.为减小晶体管的极间电容对回路得影响 C4的取值最大。图中LC振荡电路是应用克拉波振荡电路。调频电路由变容二极管C4通过C5部分接入振荡回路，有利于主振频率f 0的稳定性，减小调制失真。 图2 LC振荡电路电路图3.1.2 LC振荡电路参数计算(1)确定电路形式，设置静态工作点。选用改进

10、型电容三点式振荡器与变容二极管调频电路。(2)三点式振荡器设计：基极偏置电路元件R1、R2、R3、R4、C1的计算。晶体管与C1、C2、C4、C5、L1组成改进型电容三点式振荡器，为共基组态，C1为基级耦合电容。其静态工作点由R1、R2、R3、R4共同决定。晶体管选择2N3019。小功率振荡器的集电极静态工作电流ICQ一般为(14)mA。ICQ偏大，振荡幅度增加，但波形失真严重，频率稳定性降低。ICQ偏小对应放大倍数减小，起振困难。为了使电路工作稳定，振荡器的静态工作点取,测得三极管的=60。可得R3+R4=3k，为了提高电路的稳定性，R4的值可适当增大，取R4=1k，则R3=2k。 （1）

11、（2）为了提高电路的稳定性，根据公式（2）取流过电阻R2上的电流 （3）由（3）可得到电阻R2的阻值 （4） 取标称值 R2=8.2kR1=28KC3为基极旁路电容，可取C3=10nF电路中选C4<<C2,C4<<C1，则回路的谐振f0 主要由C4决定，即 C6为耦合电容。所以主振频率：=10 MHz （5）取C4=10pF,则L125H电容C2,C1由反馈系数F及电路条件C4<<C2,C4<<C1所决定，若C1=510PF,由C1/ C2=1/8-1/2,则取C1=2000PF,取耦合电容C1=0.01F 3.1.3仿真波形通过multisim

12、仿真的波形如图3所示图3 LC振荡电路仿真波形3.2缓冲隔离级电路3.2.1缓冲隔离级电路器件选择 缓冲隔离级常采用射级跟随器电路，如图4所示。3.2.2缓冲隔离级电路参数计算晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中心，取VCEO=VCC/2,ICQ=(310)mA.对于图3的电路，若取VCEQ=6V,IEQ=4 mA则取R7=1K电阻，RP1=1K电位器。R 6= VBQ/10IBQ=（VCC-VCEQ+VBE）/10ICQ10KR 5=（VCC-VBQ）/VBQ）RP1=7.9K为减小射极跟随器对前级振荡器的影响，耦合电容不能太大，一般为数十皮法；C7为0.02F左右。3.2.3缓冲隔离级电

13、路电路图 根据工作原理及参数分析得如图4所示为缓冲隔离极电路。图4 缓冲隔离极电路3.3末级功放电路3.3.1末级功放电路器件选择为了获得较高的效率及最大输出功率Pom将丙类功放的工作状态选为临界状态。功放级将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。任务中要求整机效率较高，则应采用丙类功放3.3.2末级功放电路参数计算丙类功率放大器的基极偏置电压VBE是利用发射机电流的分量Ieo在射极电阻R21上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号Vi为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压uC、电流iC1。(

14、1)集电极基波电压的振幅 （6）式中，Icm1为集电极基波电流的振幅；Rl为集电极负载阻抗。(2)输出功率PO （7）(3)直流功率PV （8）(4)集电极耗散功率PT （9）(5)集电极的效率 （10）取=70，由式：Rl=(Vcc-Vces)×（Vcc-Vces）/2Pc (11)得此时的集电极的等效负载电阻： Rl=(Vcc-Vces)×（Vcc-Vces）/2P0=550 (12)集电极电流脉冲的最大值Icm及其直流分量Ico分别为： Icm=Ic1m/1 =95 mA/0.44=216 mA (13) Ico=Icm×=216 mA /0.25=54 m

15、A (14)得电源供给的直流功率：Pd =Vcc×Ico=0.65W （15）Pc = - =0.15W （16）得集电极的效率：=Pc /Pd=82%发射机输出最大功率：Pom=85W负载电阻：R=513.3.3末级功放电路图末级功放电路采用丙类功放电路，以提高整机效率。如图5所示： 图5末级功放电路第4章 仿真与调试将万用表接入电路中测得输出电压如图6，图6输出电压由公式:P=U2/RL计算出输出功率为168mW,大于实验要求的80mW，满足要求。输出波形如图7所示图7 输出波形结束语经过两周的小功率调频发射机的设计，我深刻认识到自己所学知识是有多么的不全面，并且对知识了解不够透

16、彻，对一个知识点往往是只知其一，不知其二。通过这次实验使得我对LC振荡器了解更加透彻，并且关于静态工作点的设置有所加强。但是本次实验还是有许多问题，没有得到解决，以致于老师布置的任务要求没全部完成，对于功率放大部分还有很多的不清楚，不透彻。我深深地感受到了自己所学到知识的有限，明白了只学好课本上的知识是不够的，要通过图书馆和互联网等各种渠道来扩充自己的知识。通过这次实验我们可以更好地巩固和加深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。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。总之，经过这次课程设计，学海无涯这四个字更是深刻地留在了我的脑海里面。课程设计期间，我还向老师请教了问题，老师给我提出了很好的建议，在此谢谢你知识的传播，在我们的身上有了成效。致 谢感谢张松华老师对我的理论指导，本次课程设计，没有