小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)研究

1、安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)研究DESIGN OF LITTLE POWER FM TRANSMITTER學(xué)院（部）： 通信工程 專業(yè)班級(jí)： 通信10-1班 學(xué)生姓名： 江傳民 指導(dǎo)教師： 鐘鳴宇 講師 2014年 5月 20 日30小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)摘要本設(shè)計(jì)為小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其實(shí)就是一個(gè)小型電臺(tái)，可以將聲音加載到無(wú)線電信號(hào)上發(fā)射出去,用合適的收音機(jī)就能接收，并且可以從揚(yáng)聲器中放出聲音。本次設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)由由三部分構(gòu)成：調(diào)頻振蕩級(jí)、緩沖隔離級(jí)、功率激勵(lì)和末級(jí)功放級(jí)。其基本工作原理是通過(guò)振蕩級(jí)產(chǎn)生穩(wěn)定的5MHz信號(hào)，麥克風(fēng)采集到人的音頻信號(hào)，將音頻信號(hào)加載到5MHz的

2、載波上，通過(guò)緩沖隔離級(jí)使末級(jí)功放和前一級(jí)的調(diào)頻振蕩相分開(kāi),避免末級(jí)功放對(duì)振動(dòng)頻率產(chǎn)生影響，提高頻率穩(wěn)定度,功率增益如果都集中在末級(jí)功放容易產(chǎn)生自激，故先通過(guò)功率激勵(lì)級(jí)對(duì)信號(hào)的微弱電壓進(jìn)行放大，末級(jí)功放一般工作在丙類狀態(tài),工作效率A大于50%，信號(hào)功率大于500mW。關(guān)鍵詞:發(fā)射機(jī)，調(diào)頻，無(wú)線話筒，小功率 LOW POWER FM TRANSMITTERABSTRACTThe design for the low power FM transmitter, is in fact a small radio station, voice can be loaded into the launch

3、out radio signals, use a suitable radio can receive, and can emit sound from the speaker. The design of the transmitter by consists of three parts: FM oscillation, cushioning isolation levels, power drive and at the end of the power amplifier.Its basic working principle is through the oscillation ma

4、gnitude 5 MHZ signal stability, the microphone to the audio signal, the audio signal is loaded on the carrier to 5 MHZ, through buffer isolation level the level at the end of the power amplifier and the former separate from primary frequency modulation of the oscillation, avoid the last stage amplif

5、ier influence on the vibration frequency, to improve the frequency stability, power gain if are concentrated in the last stage amplifier is easy to produce self-excited, so the first of the weak voltage signal through the power stage of amplification, the last stage amplifier generally work in c cla

6、ss status, the efficiency eta A greater than 50%, signal power is greater than 500 mw, finally will signal the antenna to launch out.KEYWORDS: transmitter;FM, wireless microphone;low power目錄摘要（中文）IABSTRACT（英文）II1 緒論11.1 FM發(fā)射機(jī)的概念11.2 FM發(fā)射機(jī)的現(xiàn)狀21.3 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)32 總體方案設(shè)計(jì)52.1調(diào)頻振蕩級(jí)52.2緩沖級(jí)52.3功率激勵(lì)和末級(jí)功放級(jí)52.2整機(jī)電路框

7、圖63 單元電路設(shè)計(jì)73.1 功率激勵(lì)和末級(jí)功放設(shè)計(jì)73.1.1末級(jí)功放級(jí)73.1.2功率激勵(lì)級(jí)83.1.3末級(jí)功放電路參數(shù)計(jì)算93.1.4功率激勵(lì)級(jí)電路參數(shù)計(jì)算123.2緩沖隔離級(jí)153.2.1 緩沖隔離級(jí)電路原理153.2.2靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算153.3調(diào)頻振蕩級(jí)173.3.1 調(diào)頻的方案分析與選擇173.3.2變?nèi)荻O管相關(guān)特性183.3.3變?nèi)莨苷{(diào)相電路參數(shù)計(jì)算193.3.4三級(jí)單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路203.4 天線的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì)203.4.1.天線的輸入阻抗203.4.2.天線的增益213.4.3.天線的極化方式213.4.4.天線的設(shè)計(jì)方案214 整機(jī)電路模擬測(cè)試234.1 Prot

8、el和Multisim簡(jiǎn)介234.2調(diào)頻振蕩級(jí)電路測(cè)試234.3整機(jī)模擬24總結(jié)26參考文獻(xiàn)27致謝28附錄一 整機(jī)電路圖29附錄二 元器件參數(shù)表301 緒論1.1 FM發(fā)射機(jī)的概念二十世紀(jì)三十年代，短波（FM）收音機(jī)由美國(guó)發(fā)明家阿姆斯特朗發(fā)明，同年，他設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)發(fā)射機(jī)，建立了第一個(gè)短波廣播站，F(xiàn)M發(fā)射機(jī)第一次開(kāi)始商用。FM發(fā)射機(jī)技術(shù)由此開(kāi)始快速發(fā)展。無(wú)線通信是利用大氣空間作為傳輸信道來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)囊环N技術(shù)。為了避免與其他同頻率范圍內(nèi)信號(hào)源的相互干擾，控制信號(hào)在大氣空間傳送過(guò)程中的衰落，同時(shí)降低收發(fā)設(shè)備成本，日常有用的低頻信號(hào)先要調(diào)制到有一定頻段的高頻載波上，經(jīng)過(guò)功率放大后由天線發(fā)送

9、到大氣空間，接收機(jī)的天線接收到射頻信號(hào)后對(duì)其進(jìn)行放大，通過(guò)下變頻解調(diào)出需要的低頻信號(hào)。要實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，必然會(huì)用到發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)的主要功能是對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，上混頻到射頻信號(hào)，并將信號(hào)功率足夠放大供天線發(fā)射出去。發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)的選擇主要考慮以下因素：輸出雜散頻譜必須控制在系統(tǒng)要求的范圍內(nèi)，不能造成對(duì)相鄰信道的影響；在盡可能提高輸出功率效率的前提下，滿足系統(tǒng)線性度的要求；盡量減小片外器件的數(shù)量，以提高集成度，同時(shí)降低功耗。發(fā)射機(jī)的調(diào)制方式主要分調(diào)幅、調(diào)頻和脈沖(數(shù)字)調(diào)制等。發(fā)射機(jī)的頻率準(zhǔn)確度與頻率穩(wěn)定度也是相對(duì)于射頻載波而言的。頻率準(zhǔn)確度是指實(shí)際工作頻率對(duì)于標(biāo)稱工作頻率的準(zhǔn)確程度。頻率準(zhǔn)確度越高

10、、建立通信就越快，以至于不尋找對(duì)方就可實(shí)現(xiàn)通信，提高通信的快速性。頻率穩(wěn)定度是指各種外界因素的影響下發(fā)射機(jī)頻率穩(wěn)定的程度。如果頻率穩(wěn)定度很高，建立通信后接收機(jī)不需要因頻率變化而進(jìn)行微調(diào)，從而提高了通信的可靠性。無(wú)線通信的有效距離及通信的可靠性均與發(fā)射天線的輻射功率有密切的關(guān)系。因而發(fā)射機(jī)必須保證輸出足夠大的功率。發(fā)射機(jī)的總效率是指發(fā)射機(jī)傳送到天線饋線上的功率與整機(jī)輸入功率的比值。在大功率發(fā)射機(jī)中，提高效率可以減小電源消耗，具有較大的經(jīng)濟(jì)意義。發(fā)射機(jī)的帶外輻射統(tǒng)稱為雜散輻射，如果發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)不當(dāng)或使用不當(dāng)，會(huì)使雜散輻射電平過(guò)高，干擾其他通信鏈路。當(dāng)發(fā)射機(jī)使用寬帶天線且?guī)捀采w這些雜散頻率時(shí)，干擾會(huì)

11、更嚴(yán)重。為了盡量避免發(fā)生這種干擾，有關(guān)的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)射機(jī)的雜散輻射都給出了一定的限制。隨著科技的發(fā)展，信息的容量越來(lái)越大，信息的種類也越來(lái)越繁復(fù),在無(wú)線電通訊和廣播中，語(yǔ)言、音樂(lè)、文字、圖像等信息轉(zhuǎn)換成電波信號(hào)然后傳送出去是如何進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的關(guān)鍵問(wèn)題。這些信號(hào)頻率比較低，如果采用直接發(fā)送的方式，效率低，距離近，受到的環(huán)境干擾大。因此，只有先對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和加工，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和加工的過(guò)程稱之為調(diào)制，基本原理都是將低頻信號(hào)加載到高頻載波上，通過(guò)天線發(fā)射出去，這樣信號(hào)才能傳送到更遠(yuǎn)的地方, 調(diào)制信號(hào)的方法有三種，調(diào)幅（AM），調(diào)頻（FM），和調(diào)相（PM），而在接收端用特定的接收機(jī)把帶有這種低頻

12、信號(hào)的高頻信號(hào)接收下來(lái)，通過(guò)解調(diào)濾波等步驟還原出原來(lái)的低頻信號(hào)，達(dá)到傳遞信息的目的,從而完成通訊。低頻小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)是將待傳送的音頻信號(hào)通過(guò)一定的方式調(diào)制到高頻載波信號(hào)上，放大到額定的功率，然后利用天線以電磁波的方式發(fā)射出去，覆蓋一定的范圍。隨著器件技術(shù)的發(fā)展，調(diào)頻發(fā)射機(jī)的體積越來(lái)越趨于微型化，工作電壓越來(lái)越低，信號(hào)覆蓋的范圍越來(lái)越廣。就目前接、發(fā)射技術(shù)來(lái)說(shuō)，調(diào)頻發(fā)射因?yàn)槠鸬锰飒?dú)厚的性能優(yōu)勢(shì)，在接收機(jī)技術(shù)上可以有廣闊的發(fā)展前景是因?yàn)榘l(fā)送信號(hào)的頻率比較高，那么如何能夠最大限度的減少干擾，如何把這種信號(hào)很好的解出來(lái)，這成了調(diào)頻技術(shù)的一種考驗(yàn)。本文主要就是研究利用頻率調(diào)制技術(shù)調(diào)制高頻信號(hào)，并把它發(fā)

13、送出去。 圖1-1 5W的小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)1.2 FM發(fā)射機(jī)的現(xiàn)狀無(wú)線電技術(shù)誕生以來(lái)，信息傳輸和信息處理始終是其主要任務(wù)。要將無(wú)線電信號(hào)有效地發(fā)射出去，天線的尺寸必須和電信號(hào)的波長(zhǎng)為同一數(shù)量級(jí)，為了有效地進(jìn)行傳輸。必須將攜帶信息的低頻電信號(hào)調(diào)制到幾十MHz至幾百M(fèi)Hz以上的高頻振蕩信號(hào)上，再經(jīng)天線發(fā)送出去，調(diào)頻是信號(hào)發(fā)射必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。調(diào)頻發(fā)射機(jī)目前處于快速發(fā)展之中，在很多領(lǐng)域都有了很廣泛的應(yīng)用，可以用于演講、教學(xué)、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,FM發(fā)射機(jī)取得了許多巨大的進(jìn)步.就其設(shè)備中的放大器件來(lái)說(shuō)經(jīng)歷了全電子管到半固態(tài)電子管,再到后來(lái)的全固態(tài)。放大器件已經(jīng)全部由全固

14、態(tài)晶體管放大器組成,并以其穩(wěn)定、可靠、高效率、低成本等明顯優(yōu)點(diǎn)，逐步取代了電子管。調(diào)頻技術(shù)在全國(guó)有廣泛的應(yīng)用空間，無(wú)論是在電視電路還是在其它領(lǐng)域內(nèi)均有涉及，而且在重點(diǎn)省份，超外差接收機(jī)還需要進(jìn)口。2007-2011年超外差接收板行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模有特別在的增速，2012-2016年超外差接收板行業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)能變化趨勢(shì)中，行業(yè)人員持樂(lè)觀態(tài)度，他們并對(duì)相應(yīng)出現(xiàn)的需求量進(jìn)行了分析，做出了估計(jì)，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀及產(chǎn)品策略進(jìn)行了細(xì)致的規(guī)劃。調(diào)頻發(fā)射機(jī)目前最普遍的應(yīng)用是在廣播上，關(guān)于廣播調(diào)頻發(fā)射機(jī)的技術(shù)發(fā)展也十分迅速。調(diào)頻廣播可以解決大面積情況的小功率覆蓋問(wèn)題，廣播頻率專業(yè)化情況下分區(qū)覆蓋、如交通頻率應(yīng)用于道路

15、沿線的交通信息；地形、地理等原因造成的覆蓋率低，改善人口密集區(qū)域情況下的收聽(tīng)，一般使用小功率同步布點(diǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)容易、建網(wǎng)費(fèi)用低、投資回收快、聽(tīng)眾無(wú)需更換接收機(jī)，同時(shí)一些發(fā)射點(diǎn)、天饋系統(tǒng)、傳輸鏈路等設(shè)施設(shè)備，將來(lái)數(shù)字化廣播實(shí)現(xiàn)時(shí)可以繼續(xù)使用，不會(huì)重復(fù)投資造成浪費(fèi)；再次是易于規(guī)劃，提高頻譜利用率，消除陰影區(qū)，在改善場(chǎng)強(qiáng)不均勻度方面，使用低高度垂直極化天線，極大地減小對(duì)空輻射和根部近場(chǎng)輻射，節(jié)約能源，滿足電磁環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，避免對(duì)航空頻段造成干擾。缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，一方面是本身的技術(shù)缺陷，相干區(qū)的技術(shù)處理難度大，并且這種情況不可避免，另外在管理和維護(hù)方面不集中，造成設(shè)備安全運(yùn)行保障性不夠強(qiáng)。

16、鑒于調(diào)頻同步廣播的諸多優(yōu)點(diǎn)，歐美一些國(guó)家（如法國(guó)、意大利、美國(guó)等），早在80年代晚期就開(kāi)始了FM同步廣播技術(shù)的研究，已建成若干實(shí)用的幾百到兩千公里的單頻網(wǎng)（覆蓋高速公路和補(bǔ)點(diǎn)）。廣電總局科技司分別布署了杭甬高速公路，北京市城區(qū)兩個(gè)調(diào)頻同步廣播的試點(diǎn)，分別由浙江臺(tái)、北京臺(tái)跟眾力傳播公司、青島廣電所合作實(shí)施，并且已于2000年通過(guò)驗(yàn)收。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋的試驗(yàn)，深圳電臺(tái)自1998年起也進(jìn)行了調(diào)頻同步廣播試驗(yàn)，2005年已建成5個(gè)發(fā)射點(diǎn)的同步廣播系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了同步廣播設(shè)定的任務(wù)目標(biāo)，由眾力公司設(shè)計(jì)實(shí)施，河南電臺(tái)3個(gè)點(diǎn)系統(tǒng)試驗(yàn)播出，截止到2008年初，我國(guó)在建和已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)頻同步廣播臺(tái)站有2

17、0多家。同頻激勵(lì)和系統(tǒng)方案的主要廠家，國(guó)外的有意大利泰可諾公司DEX30數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器，已有10多年的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)；國(guó)內(nèi)的有杭州眾傳公司、北京吉兆電子有限公司，以及南京同頻公司等多家，河南省已有省經(jīng)濟(jì)臺(tái)、信息臺(tái)、許昌臺(tái)等多家省市級(jí)電臺(tái)涉足同頻廣播。1.3 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)發(fā)射頻率：小功率發(fā)射機(jī)的工作頻段應(yīng)控制在不需要申報(bào)的頻段，頻率太高對(duì)硬件要求較高，太低則會(huì)使天線過(guò)長(zhǎng),本次設(shè)計(jì)的頻率f0=5MHz； 最大頻偏：即頻率的變化范圍,fm10kHz；頻率穩(wěn)定度：最大頻偏與中心頻率之比,fmf05104小時(shí)；總效率：66%-67%左右(功率的效率值)；輸出功率：高頻功放的輸出功率是指放大器的負(fù)載RL上得到的

18、最大不失真功率。也就是集電極的輸出功率，即集電極效率：常將集電極的效率視為高頻功放的效率，用表示，當(dāng)集電極回路諧振時(shí)，的值由下式計(jì)算：功率增益：功放的輸出功率Po與輸入功率Pi 之比稱為功率增益，用AP(單位：dB)表示AP=Po/Pi非線性失真：非線性失真系數(shù)g 應(yīng)小于1%;雜音電平：雜音電平應(yīng)小于65dB。2 總體方案設(shè)計(jì)由于考慮到阻抗匹配，功率控制等一系列問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)需要從后向前進(jìn)行設(shè)計(jì),方便完成阻抗的匹配計(jì)算, 本次發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分，調(diào)頻振蕩級(jí)，緩沖隔離級(jí)以及功率激勵(lì)和末級(jí)功放級(jí)，本次設(shè)計(jì)先設(shè)計(jì)末級(jí)功放級(jí),再設(shè)計(jì)緩沖級(jí),最后設(shè)計(jì)調(diào)頻振蕩級(jí)。2.1調(diào)頻振蕩級(jí)本級(jí)用于產(chǎn)生高頻穩(wěn)定的

19、振蕩信號(hào)，一般采用改進(jìn)的LC振蕩電路，LC振蕩器的電路種類比較多，根據(jù)不同的反饋方式，又可分為互感反饋振蕩器，電感反饋三點(diǎn)式振蕩器，電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，其中互感反饋易于起振，但穩(wěn)定性差，適用于低頻，而三點(diǎn)式振蕩器穩(wěn)定性好，輸出波形理想，振蕩頻率可以做得較高。選擇電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，而電容反饋三點(diǎn)式振蕩器又分為，克拉潑振蕩器和西勒振蕩器。調(diào)頻發(fā)射機(jī)對(duì)頻率穩(wěn)定度有很高的要求，為使信號(hào)不發(fā)生失真，一般采用改進(jìn)型的克拉波電路。本次設(shè)計(jì)采用的振蕩電路就是使用改進(jìn)型的克拉波電路。 產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波后，本級(jí)還需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，常見(jiàn)的頻率調(diào)制方式有兩種，分別為直接調(diào)制和間接調(diào)制，各有優(yōu)劣。本設(shè)計(jì)采用的是

20、間接調(diào)頻，這樣易于保持中心頻率的穩(wěn)定度，雖然間接調(diào)頻不易獲得最大頻偏但是在設(shè)計(jì)中采用的是三級(jí)單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路，這樣既可以保持中心頻率又可以獲得最大頻偏。2.2緩沖級(jí)本級(jí)的作用是將振蕩級(jí)與功放級(jí)隔離，以減小功放級(jí)對(duì)振蕩級(jí)的影響。從振蕩器的什么地方取輸出電壓也是十分重要的。一般盡可能從低阻抗點(diǎn)取出信號(hào)，并加入隔離緩沖級(jí)如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對(duì)振蕩器幅度、波形以及頻率穩(wěn)定度的影響。因?yàn)楣Ψ偶?jí)輸出信號(hào)較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會(huì)影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器的輸出電壓。整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為減小級(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí)，緩沖隔離級(jí)電路采用射極跟

21、隨器電路。2.3功率激勵(lì)和末級(jí)功放級(jí)本級(jí)也可以分為兩個(gè)部分：功率激勵(lì)部分和末級(jí)功放部分。當(dāng)從調(diào)頻振蕩級(jí)輸出的電壓過(guò)于微弱，功率激勵(lì)級(jí)將為末級(jí)功放提供激勵(lì)功率，使振蕩級(jí)的輸出能夠滿足末級(jí)功放的輸入要求，一般激勵(lì)級(jí)工作在丙類狀態(tài)，對(duì)效率要求不高。如果振蕩級(jí)功率足夠，功率激勵(lì)級(jí)可以省去。本次設(shè)計(jì)考慮到如果功率增益都集中在末級(jí)功率放大器，會(huì)影響電路整體性能，容易產(chǎn)生自激振蕩，因此要根據(jù)實(shí)際的情況，合理的分配功率增益。末級(jí)功放是將前級(jí)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機(jī)效率較高應(yīng)采用丙類功率放大器，若整機(jī)效率要求不高如A50%選用丙類功率放大器較好。使功率放大到可

22、以傳遞出去信息?？刹捎霉采浼?jí)放大電路，工作在丙類狀態(tài)，效率大于50%。2.2整機(jī)電路框圖整機(jī)的設(shè)計(jì)電路框圖如圖2-1所示調(diào)制信號(hào)13dB13dB0dBmW500mW25mW1.25mWmW1.25LC振蕩與調(diào)頻緩沖隔離功率激勵(lì)末級(jí)功放圖2-1 整機(jī)設(shè)計(jì)電路框圖由整機(jī)電路框圖可以了解小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的工作流程和原理，音頻信號(hào)輸入到LC振蕩電路中，LC振蕩電路產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的正弦波，通過(guò)緩沖隔離級(jí)電壓放大倍數(shù)基本不變，通過(guò)功率激勵(lì)級(jí)放大13dB（20倍），再通過(guò)末級(jí)放大放大13dB（20倍），最后用過(guò)天線將信號(hào)發(fā)射出去。3 單元電路設(shè)計(jì)單元電路的設(shè)計(jì)要從后向前進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，先設(shè)計(jì)功率激勵(lì)和

23、末級(jí)功放級(jí)，再設(shè)計(jì)緩沖隔離級(jí)，最后設(shè)計(jì)調(diào)頻振蕩級(jí)。3.1 功率激勵(lì)和末級(jí)功放設(shè)計(jì)功率激勵(lì)級(jí)是為了放大微弱信號(hào)，使其滿足末級(jí)功放的要求，本機(jī)設(shè)計(jì)思路是從末級(jí)功放電路設(shè)計(jì)開(kāi)始，逆向設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)調(diào)頻振蕩級(jí)。末級(jí)功放和功率激勵(lì)級(jí)的輸出應(yīng)該要達(dá)到一定的功率，激勵(lì)級(jí)的增益不能太小，太小會(huì)使末級(jí)功放無(wú)法起振，也不能太大，太大會(huì)造成效率的低下浪費(fèi)。如果功率增益都集中在末級(jí)功率放大器，會(huì)影響電路整體性能，容易產(chǎn)生自激振蕩，因此要根據(jù)實(shí)際的情況，合理的分配功率增益。如果調(diào)頻振蕩器功率較大，在滿足設(shè)計(jì)需求的情況下，可以去掉功率激勵(lì)部分，也可以適當(dāng)減少功率激勵(lì)級(jí)和末級(jí)功放的功率增益。3.1.1末級(jí)功放級(jí)末級(jí)功放采用

24、丙類功率放大器,效率大于50%，丙類放大器的優(yōu)點(diǎn)是效率很高，一般可以達(dá)到85%，但是其晶體管工作延伸到非線性區(qū)域，電流波形的失真比較明顯，因此丙類功率放大器不能用于低頻放大。圖3-1為輸入電壓與集電極電流脈沖的波形關(guān)系。圖3-1 輸入電壓與集電極電流脈沖的波形關(guān)系圖3-2為丙類功法的負(fù)載特性。圖3-2 丙類功法負(fù)載特性3.1.2功率激勵(lì)級(jí)功率激勵(lì)級(jí)一般采用高頻寬帶放大器，由于對(duì)效率的要求不高，寬頻放大器一般工作在甲類狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生失真，效率低于50%。寬帶放大器不需要調(diào)諧回路，晶體管工作在線性區(qū)域，所以波形不會(huì)產(chǎn)生失真，但是其效率比較低，一般只有20%左右，放大的倍數(shù)也受到限制。它通常作為發(fā)射

25、機(jī)的中間級(jí)，考慮到前級(jí)的信號(hào)電壓是否足夠，以提供較大的功率激勵(lì)，為末級(jí)功放分擔(dān)功率增益。在信號(hào)進(jìn)入末級(jí)功放前，如果振蕩級(jí)輸出的信號(hào)功率過(guò)低，將無(wú)法使末級(jí)功放工作，這個(gè)時(shí)候需要加上一個(gè)寬帶功放，工作在甲類狀態(tài)，甲類狀態(tài)的功率效率低于50%，但是足夠?qū)⑽⑷醯碾娏餍盘?hào)放大一定倍數(shù)。由于寬帶放大器的頻率范圍很寬，在這個(gè)范圍內(nèi)信號(hào)將獲得線性放大，三極管工作在線性區(qū)域，波形都不會(huì)失真。圖3.3為甲類功放的負(fù)載特性。圖3-3 甲類功放負(fù)載特性末級(jí)功放和功率激勵(lì)級(jí)電路圖如圖3-4所示。T33DA1T43DG130R20360R183kR195R2122R178.2kC170.02FC180.01FC190.0

26、1FC210.01FC200.01FR2251L510uH+12vTR2TR1ui圖3-4 末級(jí)功放和功率激勵(lì)級(jí)電路功率激勵(lì)級(jí)的功放管選用高頻率的小功率三極管，這里選用3DG130（也可以選用9018）。3DG130的參數(shù)如表3-1所示。表3-1 3DG130參數(shù)表PCMICMVCEShfefTAP700mW300mA0.6V30150MHz13dB3.1.3末級(jí)功放電路參數(shù)計(jì)算（1）基本公式1)集電極基波電壓的振幅Ucm （3-1）式中，Icm1為集電極基波電流的振幅；RP為集電極的負(fù)載阻抗。2)輸出功率PO （3-2）3)直流功率PV （3-3）4)集電極耗散功率PT （3-4）5)集電極

27、的效率 （3-5）6)集電極電流分解系數(shù) （3-6）7)導(dǎo)通角（一般?。?（3-8）（2）末級(jí)功放級(jí)的計(jì)算為了獲得更高的效率和最大輸出功率，但也不能使輸出波形產(chǎn)生太多的失真，使功率管工作在臨界條件下，導(dǎo)通角，選用高頻3DA1功率放大管。3DA1的參數(shù)如表3-2所示。表3-2 3DA1參數(shù)表PCMICMVCEShfefTAP1W750mA1.5V1070MHz13dB由晶體管3DA1計(jì)算其最佳匹配負(fù)載RP而輸出功率P=0.5UcmIcm1=Ucm2/(2RP) 計(jì)算可得：集電極最大輸出電壓Ucm=10.50V由公式1）得：Icm1=95.20mA由公式6）得集電極電流最大值Icm=Icm1/1(

28、700)=95.2/0.44=216.5mA。則集電極電流直流分量Ico=Icm0(700)=216.50.25=54mA。由公式3）電源供給的直流功率Pv=VccIco650mW。由公式4）PT=Pv-P=650-500=150mW(小于PCM =1W)，可見(jiàn)耗散功率遠(yuǎn)小于總功率。由公式5）計(jì)算出總效率=Po/Pv=500/649.40=77.00% ，效率滿足設(shè)計(jì)要求。已知本級(jí)功率增益Ap=13dB(20倍)，則輸入功率Pi=P/Ap=25mW，由此得出輸入功率Pi=25mW?；鶚O余弦脈沖電流的最大值Ibm Ibm=Icm/=21.50mA已知3DA1的hfe10，故設(shè)三極管的電壓系數(shù)為1

29、0基極基波電流的振幅Ibm1=Ibm1(700)=21.500.44=9.50Ma基極電流直流分量Ib0=Ibm0(700)=21.500.25=5.40mA基極輸入電壓的振幅Ubm=2Pi/Ibm1=5.30V丙類功放的輸入阻抗（3）諧振回路及耦合回路的參數(shù)計(jì)算1) 此處要先計(jì)算出最佳的匹配負(fù)載，輸出變壓器線圈匝數(shù)比N5/N3可以取N5=2，N3=3。2)設(shè)諧振回路電容C20=100PF由此可計(jì)算出諧振回路電感L3)輸出變壓器初級(jí)線圈總匝數(shù)比N3+N4= N N為線圈總匝數(shù)本設(shè)計(jì)采用外徑內(nèi)徑高度=10mm6mm5mm的NXO-100環(huán)形鐵氧體來(lái)繞制輸出耦合變壓器。由電感強(qiáng)度和線圈匝數(shù)的關(guān)系式

30、 所示，計(jì)算得N=8，則N4=5或，則N為變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)；=100H/m為磁導(dǎo)率；A=25mm2為磁芯截面積；Oe取值210，本關(guān)系式中Oe取2。在這里應(yīng)該明確的是，變壓器的匝數(shù)的計(jì)算值只能作為參考，在實(shí)際情況下，由于分布參數(shù)的影響，與設(shè)計(jì)值可能會(huì)有很大的誤差。我們通常采用磁芯位置可調(diào)節(jié)的高頻變壓器方便及時(shí)調(diào)整線圈匝數(shù)。（4）基極偏置電路計(jì)算將發(fā)射極電阻R21 設(shè)為已知， 取R21=20，由公示可知：基極偏執(zhí)電壓取標(biāo)稱值，取C18=0.01uF，電容C20=0.01F（用于濾波，降低波形噪聲）（5）元件清單C20=100pF C18=0.01uF R21=20 L10HN3=5，N4=3，

31、N5=2 三極管為3DA1。3.1.4功率激勵(lì)級(jí)電路參數(shù)計(jì)算（1）電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算1)基極電壓電流VBQ、IBQ2)基極偏置電阻R17、R18 (I1=510倍IBQ)設(shè)基極偏置電路的電流I1=5IBQ=50.23mA=1.20mA，則R18約為2.75 k，取標(biāo)稱值R18=3k。為了提高電路的調(diào)節(jié)控制，控制電路的靜態(tài)工作點(diǎn)， R17可由兩個(gè)電阻組成，電阻值為5.1k的電阻與10k的電位器。3)高頻旁路電容C17=0.02uF（也可以為0.01 uF），輸入耦合電容C12=0.02uF（也可以為0.01 uF），這兩個(gè)電容用于濾波，用于提升波形質(zhì)量，減低波形噪聲。此外，還可以在直流電源VC

32、C加一個(gè)高頻電源去耦合濾波網(wǎng)絡(luò)來(lái)提升輸出的波形質(zhì)量，便宜且濾波效果可以滿足本設(shè)計(jì)要求，一般采用LC的型低通濾波器。型低通濾波器的電容可取0.01F（0.02F也可），電感可使用電感值為47H的色碼電感，也可以在輸出變壓器次級(jí)與負(fù)載之間加入一個(gè)LC濾波器，目的是要改善負(fù)載的輸出波形。（2）交流電路的相關(guān)參數(shù)計(jì)算1)有效輸出功率P1與輸出電阻R1根據(jù)阻抗匹配的原理，寬帶功率放大器的輸出負(fù)載R1應(yīng)該等于末級(jí)功放的輸入阻抗。由上文已知末級(jí)功放輸入阻抗|Zi|=86，那么輸出負(fù)載R1就應(yīng)該為86。其輸出功率P1應(yīng)等于下級(jí)丙類功放的輸入功率，已知輸入功率Pi=25mW，即P1=25mW，R1=86。2)計(jì)

33、算實(shí)際輸出功率P，設(shè)變壓器的效率=80%，則實(shí)際輸出功率Po=P1/=31.24mW。3)計(jì)算Ucm與R1 Ucm為集電極電壓振幅，R1為等效負(fù)載電阻。經(jīng)過(guò)計(jì)算，功放管的靜態(tài)電流ICQ =7mA，Icm= ICQ,，則Ucm=2P/ICQ=2P/Icm=9.02V， ，取標(biāo)稱值1.3k。4)高頻變壓器匝數(shù)比N1/N2取變壓器次級(jí)線圈匝數(shù)N2=2，則初級(jí)線圈匝數(shù)N1=6。5)發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻R20 這里取標(biāo)稱值R20=360。6)功放輸入功率Pi本級(jí)功放采用3DG130晶體管，由表3-1 3DG130的參數(shù)表可知，取功率增益AP=13dB(20倍)，則輸入功率7)功放輸入阻抗Ri(取rbb=

34、25 =30)輸入阻抗Ri=340 ，由交流負(fù)反饋的電阻設(shè)為108)本級(jí)輸入電壓振幅Uim（3）元件清單三極管為3DG130 參數(shù)見(jiàn)表3-1 ，C17=0.02F ，C12=0.02F ， R18=3K R交負(fù)=10 ，N1=6，N2=2 ,R20=360 3.2緩沖隔離級(jí)當(dāng)輸出的信號(hào)發(fā)生變化時(shí),其諧振阻抗也會(huì)發(fā)生變化,如果沒(méi)有緩沖隔離電路,調(diào)頻振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定將會(huì)受到末級(jí)功放級(jí)的影響,致使波形產(chǎn)生失真或使振蕩級(jí)的輸出電壓降低。故因在調(diào)頻振蕩級(jí)后加入一個(gè)緩沖隔離電路，其電路特性是輸入阻抗高，輸出阻抗低，電壓放大倍數(shù)接近于1。3.2.1 緩沖隔離級(jí)電路原理本設(shè)計(jì)采用射極跟隨器，電路如圖3-5所示

35、。圖3-5 射極跟隨器射極跟隨器既可以使用在低頻電路中，也同樣適用于高頻電路，它具有簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的隔離效果，實(shí)用簡(jiǎn)單。如圖3-5中，調(diào)節(jié)射極電阻RE2，可以改變輸入阻抗，從而改變隔離級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。射極輸出器的輸入電阻Ri為Ri=RB/RL，式中，RL=(RE1+RE2)/RL,RB=RB1/RB2；輸出電阻R0R0=(RE1+RE2)/r0，式中，r0很小，通過(guò)計(jì)算可以得出射極跟隨器的放大倍數(shù)接近于1。電壓放大倍數(shù)AV由公示計(jì)算，gm稱之為晶體管的跨導(dǎo)，表征電壓變化引起的電流變化，gmRL遠(yuǎn)大于1，通過(guò)計(jì)算不難發(fā)現(xiàn)，電壓放大倍數(shù)略小于1但接近于1。3.2.2靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算晶體管的靜

36、態(tài)工作點(diǎn)位于交流負(fù)載線的中點(diǎn)，靜態(tài)工作點(diǎn)Q表示此時(shí)電路處于直流通路的狀態(tài)，沒(méi)有交流電壓和信號(hào)。這里取VCEQ=1/2VCC ，ICQ=310mA. 對(duì)于下圖所示電路，取VCEQ=6V，ICQ=3mA,uiT23DG100R138kR1410kR151kR183kR161kC160.01PFVCCC120.02uF圖3-6 射極跟隨器已知電源電壓Vcc=+12V，寬帶放大器輸入電阻RL=325，Uom=1.0V，晶體管為3DG100（也可以選取s系列的高頻功放管），寬帶電壓器的振幅和輸出電壓振幅是相等的。表3-3 3DG100參數(shù)表PCMICMVCEShfefTAP100mW30mA1.5V30

37、200150MHz13dB0=60。(1)根據(jù)已知條件選取ICQ=4mA，VCEQ=0.5Vcc=6V，則(2)R15、R16：取R15=1k，R16為1k的電位器。(3)R13、R14VEQ=6.0VVBQ=VEQ+0.7=6.7VIBQ=ICQ/0=66.67uA取標(biāo)稱值R14=10k取標(biāo)稱值R13=8kW(4)輸入電阻Ri如果忽略晶體管基級(jí)電阻的影響，則有（R18=325） (5)輸入電壓Uim (6)耦合電容C12、C16C12的值不能過(guò)大，要盡量的減少對(duì)上級(jí)電路的影響，一般為數(shù)十pF，這里取C12=20PF、C16=0.02F（7）元件清單C12=20PF C16=0.02F R13

38、=8k R14=10k R15=1k R16為1k的電位器 三級(jí)管為3DG100，參數(shù)見(jiàn)表3-33.3調(diào)頻振蕩級(jí)3.3.1 調(diào)頻的方案分析與選擇對(duì)于LC串聯(lián)諧振電路常見(jiàn)的有兩種調(diào)頻方式，分別為直接調(diào)頻和間接調(diào)頻，各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們應(yīng)該在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下進(jìn)行選擇。直接調(diào)頻：可以通過(guò)控制調(diào)節(jié)電感L（或電容C）從而改變諧振頻率，稱為直接調(diào)頻，此方法電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)性好，控制方便，計(jì)算量也少，但是其頻率穩(wěn)定度不高，受外界環(huán)境影響較大，且調(diào)節(jié)電感或電容都會(huì)有一定的限制，如果對(duì)頻偏要求較高，直接調(diào)頻對(duì)頻率的調(diào)節(jié)范圍還是過(guò)窄，在某些對(duì)頻率穩(wěn)定度要求較高的電路上應(yīng)用效果較差。間接調(diào)頻：間接調(diào)頻比較復(fù)雜，但

39、是其頻率穩(wěn)定度高，可控范圍大，其原理是先對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分，再進(jìn)行調(diào)相，通過(guò)調(diào)相使之成線性關(guān)系，完成對(duì)頻率的控制。外界環(huán)境都是比較復(fù)雜的，在實(shí)際設(shè)計(jì)中如果載頻波動(dòng)很大,則可能使調(diào)頻信號(hào)的頻譜落到接收機(jī)通帶之外，產(chǎn)生失真，波形噪聲過(guò)于嚴(yán)重的情況。因此對(duì)于調(diào)頻電路的頻率穩(wěn)定度有一定的要求，并且還要滿足最大頻偏fm10kHz。間接調(diào)頻的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度較高，因?yàn)檫@種方式分開(kāi)了調(diào)制器和振蕩器，對(duì)振蕩器影響減小，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，制作難度提高，造成整體電路的分布參數(shù)增加，在計(jì)算電路性能是誤差會(huì)比較大。本次設(shè)計(jì)考慮對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求較高,故采用間接調(diào)頻，產(chǎn)生5MHz的正弦波，最大頻偏fm10kHz。變?nèi)荻O管工

40、作在線性區(qū)域。間接調(diào)頻如圖3-7所示： 調(diào)相器積分uucuuo圖3-7間接調(diào)頻設(shè)計(jì)圖3.3.2變?nèi)荻O管相關(guān)特性變?nèi)荻O管的主要參數(shù)有三個(gè)：主振頻率，頻率穩(wěn)定度，最大頻偏。主振頻率：LC振蕩器的輸出頻率fo稱為主振頻率。用數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量回路的諧振頻率fo，高頻電壓表測(cè)量諧振電壓Vo，示波器監(jiān)測(cè)振蕩波形。頻率穩(wěn)定度：主振頻率fo的相對(duì)穩(wěn)定性用頻率穩(wěn)定度表示。 最大頻偏指在一定的調(diào)制電壓作用下所能達(dá)到的最大頻率偏移值。將稱為相對(duì)頻偏。圖3-8為變?nèi)荻O管的特性曲線。圖3-8變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線設(shè)電路工作在線性調(diào)制狀態(tài)，二極管工作在線性區(qū)域，則在靜態(tài)工作點(diǎn)Q處，曲線的斜率為本次設(shè)計(jì)采用單回路

41、變?nèi)莨?，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)相位變化完成對(duì)頻率的調(diào)節(jié)，但是單個(gè)的變?nèi)莨艿念l率偏移不夠大，故使用三個(gè)回路進(jìn)行疊加，構(gòu)成三級(jí)單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路，優(yōu)點(diǎn)是其電路的頻率穩(wěn)定性搞，但應(yīng)注意其靜態(tài)工作點(diǎn)不應(yīng)太高，太高會(huì)使三極管的工作區(qū)域進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致輸出的波形失真，太低則會(huì)使三極管處于截止區(qū)，使電路不易起振。3.3.3變?nèi)莨苷{(diào)相電路參數(shù)計(jì)算設(shè)調(diào)制信號(hào)經(jīng)積分后得 （3-9）k為積分增益。再對(duì)載波進(jìn)行調(diào)相，如下圖公式所示 （3-10），注意到上式中進(jìn)行過(guò)積分和調(diào)相后與上述表示式完全相同。由此可見(jiàn)，調(diào)相是實(shí)現(xiàn)間接調(diào)頻的關(guān)鍵，只要使相位偏移和頻率變化成線性關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻。本次設(shè)計(jì)采用的是變?nèi)荻O管調(diào)相電路，電

42、路如圖3-9所示。R1R3R4R2C1C3C4C2CjLucuvccuo圖3-9 變?nèi)荻O管調(diào)相電路觀察圖3-9中，電感L與變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj是并聯(lián)的，它們一起構(gòu)成了一個(gè)并聯(lián)諧振回路， R3、C4 對(duì)信號(hào)先進(jìn)行一次積分，而調(diào)制信號(hào)電壓u經(jīng)耦合電容C3加到R3、C4上，R3和C4 組成了一個(gè)積分電路。 因此加到變?nèi)荻O管的調(diào)制信號(hào)為u，調(diào)制信號(hào)控制著變?nèi)荻O管的電容Cj隨積分后的電壓的變化而變化，當(dāng)相位發(fā)生改變時(shí)，既變?nèi)荻O管的電壓發(fā)生變化，信號(hào)的相位就隨之改變，控制著諧振回路的諧振頻率隨調(diào)制信號(hào)積分電壓的變化。選擇合適的變?nèi)荻O管，調(diào)整恰當(dāng)?shù)碾娐穮?shù)，可以使調(diào)制信號(hào)與相位變化成線性關(guān)系，就可

43、以構(gòu)成一個(gè)間接調(diào)頻電路。3.3.4三級(jí)單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路根據(jù)回路相移的特性，其線性范圍是有限的，調(diào)節(jié)范圍也是很小的，因此圖3-9所示的單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路得到的頻偏是不大的，故還要使用擴(kuò)大頻率偏移的方法。除了改進(jìn)電路的模型之外，使用倍頻的方法可以擴(kuò)大頻率的偏移。如圖3-10所示，疊加三個(gè)變?nèi)荻O管調(diào)相電路，可以滿足設(shè)計(jì)要求的頻偏。圖3-10 實(shí)際間接調(diào)頻電路圖（三級(jí)單回路變?nèi)莨苷{(diào)相電路）3.4 天線的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì)天線（英語(yǔ)：antenna）是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在無(wú)界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。在無(wú)線電設(shè)備中用來(lái)發(fā)射或接收電磁波的部件。

44、無(wú)線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來(lái)傳遞信息的，都依靠天線來(lái)進(jìn)行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號(hào)的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。3.4.1.天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗就是指天線饋電端輸入電壓與輸出電流的比值。天線與饋線相連接時(shí)， 此時(shí)饋線上沒(méi)有駐波，饋線終端上沒(méi)有功率反射，頻率的變化對(duì)天線的輸入阻抗影響較小。使饋線的特征阻抗與輸入電阻最大程度的接近，同時(shí)要消除天線輸入阻抗中的電抗分量，從而使天線能夠正常工作，這個(gè)過(guò)程稱為天線的

45、阻抗匹配。一般移動(dòng)通信中的天線的輸入阻抗為50左右，本次設(shè)計(jì)天線的輸入阻抗為60。3.4.2.天線的增益衡量一個(gè)天線朝特定方向傳輸和接收信息的能力稱為天線的增益。要提高天線的增益強(qiáng)度，需要在保持水平面上的輻射是全方向的，但是盡可能的減小垂直面向輻射的波瓣寬度。表征天線增益的參數(shù)增益有兩個(gè)，dBd和dBi。dBd是用半波偶極子的天線增益為參考的出的天線增益dB值，dBi是用理想點(diǎn)源全向天線為參考得出的天線增益dB值，在各個(gè)方向是均勻相同的，兩者的關(guān)系是dBi=dBd+2.15。兩者都是相對(duì)值，只是參考的對(duì)象不同。在相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。但是天線是無(wú)源器件，天線并不增加激勵(lì)。

46、3.4.3.天線的極化方式天線極化是描述天線輻射電磁波矢量空間指向的參數(shù)。電場(chǎng)矢量在空間的取向固定不變的電磁波叫線極化。有時(shí)以地面為參數(shù)，電場(chǎng)矢量方向與地面平行的叫水平極化，與地面垂直的叫垂直極化。電場(chǎng)矢量與傳播方向構(gòu)成的平面叫極化平面。垂直極化波的極化平面與地面垂直；水平極化波的極化平面則垂直于入射線、反射線和入射點(diǎn)地面的法線構(gòu)成的入射平面。由于電波的特性，水平極化波傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生極化電流，大地相當(dāng)于一個(gè)大的電阻，從而消耗了電場(chǎng)能量，而垂直極化決定了這種方式不易產(chǎn)生極化電流，避免了能量的衰減。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，天線都采用垂直極化。3.4.4.天線的設(shè)計(jì)方案天線分為許多種類，常見(jiàn)的有拉桿天

47、線，偶極子天線等。拉桿天線價(jià)格低廉方便實(shí)用，但是作為發(fā)射天線時(shí)其覆蓋的面積很?。慌紭O子天線分為全波和半波兩種，信號(hào)強(qiáng)度大，但是價(jià)格高昂。小功率發(fā)射機(jī)使用拉桿天線即可。天線的長(zhǎng)度一般選取為波長(zhǎng)的1/4，這樣可以達(dá)到最好的傳播性能。在空氣中信號(hào)的傳播速度約為光速，本發(fā)射機(jī)的中心頻率為5MHz，因此，由公式c=f，其中c為光速，為波長(zhǎng)，f是頻率，由此計(jì)算可得到天線的長(zhǎng)度為15米，可見(jiàn)天線太長(zhǎng)，可以使用螺旋式天線。螺旋天線的有效性不如拉桿天線，其長(zhǎng)度也不能達(dá)到波長(zhǎng)的1/4，但是更實(shí)用，當(dāng)螺旋線圓周長(zhǎng)為一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，體積小，收取方便。4 整機(jī)電路模擬測(cè)試整機(jī)測(cè)試的順序應(yīng)該與設(shè)計(jì)相反，從前向后級(jí)調(diào)試。因?yàn)楸?/p>

48、次設(shè)計(jì)的電路中調(diào)頻振蕩級(jí)是產(chǎn)生信號(hào)的出發(fā)點(diǎn)，故需要先單獨(dú)對(duì)振蕩級(jí)進(jìn)行測(cè)試，緩沖隔離級(jí)和末級(jí)功放是無(wú)源電路，故不需要分別測(cè)試。本次設(shè)計(jì)使用Protel進(jìn)行電路圖繪制，使用Multisim進(jìn)行電路模擬。Protel在電路圖的繪制上有著相對(duì)快捷的操作和豐富的元器件庫(kù)，而Multisim在電路的搭建和仿真上有著便捷的操作和強(qiáng)大的仿真能力。4.1 Protel和Multisim簡(jiǎn)介Protel是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)

49、計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的基于PC平臺(tái)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件的描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式的搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim在繪制電路圖，進(jìn)行電路仿真方面都有很大的優(yōu)勢(shì)和相對(duì)便捷的操作。我們無(wú)需掌握深?yuàn)W的SPICE技術(shù)，就能很快的獨(dú)立完成電路的相關(guān)操作。4.2調(diào)頻振蕩級(jí)電路測(cè)試我們使用Multisim軟件對(duì)電路進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。首先將電源電壓輸入設(shè)計(jì)值

50、Vcc=12V，觀察信號(hào)輸出是否為穩(wěn)定的正弦波，如圖4-1所示。圖4-1 振蕩級(jí)波形輸出由圖4-1所示，調(diào)頻振蕩級(jí)輸出了穩(wěn)定的正弦波?？芍{(diào)頻振蕩級(jí)的電路在一般情況下可正常工作。4.3整機(jī)模擬因?yàn)榫彌_隔離級(jí)和末級(jí)功放是無(wú)源電路，故不需要分別測(cè)試，直接對(duì)整機(jī)電路進(jìn)行模擬。輸入電源電壓Vcc=12V，使用萬(wàn)用表測(cè)得其輸出電壓為2.925V（如圖4-2），根據(jù)電壓和功率的公式，測(cè)出其輸出功率為565mW，滿足設(shè)計(jì)中最低不小于500mW的輸出功率要求。圖4-2 整機(jī)輸出電壓整機(jī)輸出波形如圖4-3所示：圖4-3 整機(jī)輸出波形總結(jié)這三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我大學(xué)以來(lái)的重要課題，是我將大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的融匯在一起的重要機(jī)會(huì)。從開(kāi)始的無(wú)從入手，到一知半解，再到逐漸熟悉，我也經(jīng)歷了一次學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的過(guò)程。在老師的指導(dǎo)下，我認(rèn)真閱讀了小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)的相關(guān)書(shū)籍，重新溫習(xí)了模擬電路，高頻電路的相關(guān)知識(shí)，逐步對(duì)課題進(jìn)行深入，逐步對(duì)課題進(jìn)行擴(kuò)展，最終成功的完成了任務(wù)。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)困難很多，尤其是電路元器件參數(shù)設(shè)計(jì)和靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算，我都覺(jué)得無(wú)從下手，在請(qǐng)教了老師和查閱了大量的資料后，我才慢慢的完成任務(wù)，這個(gè)過(guò)程很辛苦，也很愉悅。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)好課本上的只是非常重要，調(diào)頻發(fā)射機(jī)的相關(guān)知識(shí)都是我們已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，如果對(duì)知識(shí)的掌握不夠牢固，就會(huì)產(chǎn)生困惑和 挫折。但是，僅僅是學(xué)習(xí)了課本上的知識(shí)，也是很