小功率調(diào)頻發(fā)射機(甲放)

1、 (a) 高高 頻頻 振振 蕩蕩 頻頻 率率 調(diào)調(diào) 制制 調(diào)調(diào) 制制 信信 號號 緩緩 沖沖 放放 大大 倍倍 頻頻 高高 頻頻 功功 放放 組成框圖 發(fā)射功率發(fā)射功率 一般是指發(fā)射機輸送到天線上的功率。 總效率總效率 發(fā)射機發(fā)射的總功率 與其消耗的總功率 PC 之比，稱為發(fā)射機的總效率 。APA 工作頻率或波段工作頻率或波段 發(fā)射機的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國家或有關(guān)部門所規(guī)定的范圍內(nèi)選取。 主要技術(shù)指標 整機電路的設(shè)計計算順序一般是從末整機電路的設(shè)計計算順序一般是從末級單元電路開始，向前逐級進行。而級單元電路開始，向前逐級進行。而電路的裝調(diào)順序一般從前級單元電路電路的裝調(diào)順序一般從前級單

2、元電路開始，向后逐級進行。開始，向后逐級進行。 1、單元電路設(shè)計與調(diào)試、單元電路設(shè)計與調(diào)試RB2VQRB1C1VCCL1CC2C3EBCBRETRCDCcC4AL2C5C6DCR3R2R1vLC 振蕩器調(diào)頻電路*其中，晶體管T、L1、C1、C2、C3組成電容三點式振蕩器的改進型電路 即克拉潑電路，接成共基組態(tài)，CB為基極耦合電容，其靜態(tài)工作點由RB1、RB2、RE及RC所決定， 即由公式（4-2-1）（4-2-4）決定。ICQ一般為(14)mA。ICQ偏大，振蕩幅度增加，但波形失真加重，頻率穩(wěn)定性變差。L1、C1與C2、C3組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端的電壓構(gòu)成振蕩器的反饋電壓，以滿足相位平

3、衡條件Sj=2np。 比值C2/C3=F，決定反饋電壓的大小，反饋系數(shù)F一般取1/81/2。 為減小晶體管的極間電容對回路振蕩頻率的影響，C2、C3的取值要大。 如果選C1C2，C1R2，R3R1，以減小調(diào)制信號v對VQ的影響。 C5與高頻扼流圈L2給v提供通路，C6起高頻濾波作用。變?nèi)荻O管DC通過Cc部分接入振蕩回路，有利于提高主振頻率fo的穩(wěn)定性，減小調(diào)制失真。圖4.2.2為變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路的等效電路， 接入系數(shù)p及回路總電容CS分別為CcCjC1L1jccCCCpjcjc1CCCCCCSC j 變?nèi)荻O管的變?nèi)荻O管的Cj-v 特性曲線特性曲線 圖4.2.3 變?nèi)荻O管的Cj

4、-v特性曲線 變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線如圖4.2.3所示。設(shè)電路工作在線性調(diào)制狀態(tài)，在靜態(tài)工作點Q處，曲線的斜率為VCkC1-3、 LC調(diào)頻調(diào)頻振蕩器振蕩器主要性能參數(shù)及其測試方法主要性能參數(shù)及其測試方法 主振頻率主振頻率 LC振蕩器的輸出頻率fo稱為主振頻率或載波頻率。用數(shù)字頻率計測量回路的諧振頻率fo，高頻電壓表測量諧振電壓vo，示波器監(jiān)測振蕩波形。 頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度 主振頻率fo的相對穩(wěn)定性用頻率穩(wěn)定 度表示。 小時/ominmaxoofffff 最大頻偏最大頻偏 指在一定的調(diào)制電壓作用下所能達到的最大頻率偏移值。將 稱為相對頻偏。 omff 變?nèi)荻O管特性曲線變?nèi)荻O管特性曲線

5、 特性曲線Cj-v 如圖4.2.3示。 性能參數(shù)VQ、Cj0、 及Q點處的斜率kc等可以通過Cj-v 特性曲線估算。 jC 圖4.2.4是變?nèi)荻O管2CC1C的Cj-v 曲線。由圖可得 VQ= 4V時 CQ=75pF， 調(diào)制靈敏度調(diào)制靈敏度 單位調(diào)制電壓所引起的最大頻偏稱為調(diào)制靈敏度，以 表示，單位為 kHz/V，即fSmmVfSf 為調(diào)制信號的幅度； 為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化 時引起的最大頻偏。 回路總電容的變化量為mVmfjCj2CpCS在頻偏較小時， 與 的關(guān)系可采用下面近似公式，即SSQom21CCffmfSC p- f ，jC- f 。 為靜態(tài)時諧振回路的總電容， 即SQCQCQC1QC

6、CCCCCS C1- - f調(diào)制靈敏度 mQo2VCCfSfSS 為回路總電容的變化量；SC式中， 調(diào)制靈敏度 可以由變?nèi)荻O管Cj-v 特性曲線上VQ處的斜率kc及式(4-2-15)計算。 越大，說明調(diào)制信號的控制作用越強，產(chǎn)生的頻偏越大。 fSfSfS 1-4、設(shè)計舉例、設(shè)計舉例 例 設(shè)計一LC高頻振蕩器與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。kHz10mf振蕩器的靜態(tài)工作點取 ， ，測得三極管的 由式(4-2-1) 式(4-2-4) 計算出各電阻值。 V6CEQV60。mA2CQI 主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標 主振頻率 fo =5MHz，頻率穩(wěn)定度510 4/小時，主振級的輸出電壓Vo1V，最大頻偏 。 已

7、知條件已知條件 +VCC = +12V，高頻三極管3DG100，變?nèi)荻O管2CC1C。 (1) 確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點 (2) 計算主振回路元件值計算主振回路元件值 由式(4-2-5)得 ，若取C1=100pF，則L110H實驗中可適當調(diào)整L1的圈數(shù)或C1的值。11o21CLf電容C2、C3由反饋系數(shù) F 及電路條件C1C2，C1C3 所決定，若取C2=510 pF， 由 ，則 取 C3=3000 pF，取耦合電容 Cb=0.01F。2/18/1/32CCF (3) 測變?nèi)荻O管的測變?nèi)荻O管的Cj-v 特性曲線，設(shè)置變?nèi)莨艿撵o特性曲線，設(shè)置變?nèi)莨艿撵o態(tài)工態(tài)工

8、 作點作點VQ本題給定變?nèi)荻O管的型號為 2CC1C ，已測量出其Cj-v 曲線如圖4.2.4所示。取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓VQ=4V，由特性曲線可得變?nèi)莨艿撵o態(tài)電容CQ=75pF。 (4) 計算調(diào)頻電路元件值計算調(diào)頻電路元件值變?nèi)莨艿撵o態(tài)反向偏壓VQ由電阻 R1與R2分壓決定，已知 VQ=4V，若取 R2=10k ，隔離電阻 R3=150k。k201R為減小振蕩回路高頻電壓對變?nèi)莨艿挠绊懀?應(yīng)取小，但 過小又會使頻偏達不到指標要求?？梢韵热?，然后在實驗中調(diào)試。當VQ=- 4V時，對應(yīng)CQ=75pF， 則 CC 18.8 pf .取標稱值20pF )(jccCCCpp2 . 0pp(5) 計算調(diào)

9、制信號的幅度計算調(diào)制信號的幅度 為達到最大頻偏 的要求，調(diào)制信號的幅度Vm，可由下列關(guān)系式求出。由式(4-2-14) 得mfSSQom21CCff由Cj-v 曲線得變?nèi)莨?2CC1C 在VQ= 4V 處的斜率5 .12jCVCkpF/V， 由式(4-2-9) 得調(diào)制信號的幅度Vm=Cj / kc= 0.92V。 由式(4-2-12)得調(diào)制靈敏度Sf 為9 .10mmVfSfkHz/V 1-5、調(diào)頻振蕩器的裝調(diào)與測試、調(diào)頻振蕩器的裝調(diào)與測試 A。安裝要點。安裝要點 電路元件不要排得太松，引線盡量不要平行，否 則會引起寄生反饋。 多級放大器應(yīng)排成一條直線，盡量減小末級與前級之間的耦合。 地線應(yīng)盡可

10、能粗，以減小分布電感引起的高頻損耗 。 為減小電源內(nèi)阻形成的寄生反饋，應(yīng)采用濾波電容 C及濾波電感 L組成的型或型濾波電路。 安裝時應(yīng)合理布局，減小分布參數(shù)的影響。b。 測試點選擇測試點選擇 正確選擇測試點，減小儀器對被測電路的影響。 在高頻情況下，測量儀器的輸入阻抗(包含電阻和電容)及連接電纜的分布參數(shù)都有可能影響被測電路的諧振頻率及諧振回路的Q值，為減小這種影響，應(yīng)使儀器的輸入阻抗遠大于電路測試點的輸出阻抗。 所有測量儀器如高頻電壓表、示波器、掃頻儀、數(shù)字頻率計等的地線及輸入電纜的地線都要與被測電路的地線連接好，接線接線盡量短。C。 調(diào)試方法調(diào)試方法（1）先調(diào)整靜態(tài)工作點）先調(diào)整靜態(tài)工作點

11、。（3）測量頻偏）測量頻偏 加入幅度為V的調(diào)制信號以后，可以采用頻偏儀測量頻偏。也可以用示波器測量 C點的波形，觀察波形在X 方向的相移。（2）觀測動態(tài)波形并測量電路的性能參數(shù)）觀測動態(tài)波形并測量電路的性能參數(shù)。與低頻電路的調(diào)試基本相同，所不同的是按照理論公式計算的電路參數(shù)與實際參數(shù)可能相差較大，電路的調(diào)試要復雜一些。 f m的測試：用示波器測試波形相移可反映頻偏大?。翰ㄐ蜗嘁瓶煞从愁l偏大?。涸O(shè)設(shè) f m20KHz，fo6.5MHz即即fo(t)（6.48MHz，6.52MHz），），1s內(nèi)在示波內(nèi)在示波器上按照最大頻偏算（示波器的特性）的器上按照最大頻偏算（示波器的特性）的總相移總相移SS(

12、w2-w1)*1s2* f m*2p p80K p p，1s內(nèi)內(nèi)共有共有6.5M個波形（載波），故平均個波形（載波），故平均每個周期相移每個周期相移 SS/6.5M（4/325） p p 若觀察第若觀察第20個周期波形，相移個周期波形，相移20* 0.25 p p 可通過此法判斷可通過此法判斷 f m是否達到指標。是否達到指標。2、高頻功率放大器設(shè)計高頻功率放大器設(shè)計 利用寬帶變壓器寬帶變壓器作耦合回路的功率放大器稱為寬帶寬帶功率放大器功率放大器。它不需要調(diào)諧回路，可在很寬的頻率范圍內(nèi)獲得線性放大。但效率 較低，一般只有20%左右。它通常作為發(fā)射機的中間級，以提供較大的激勵功率。 利用選頻網(wǎng)絡(luò)

13、選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路的功率放大器稱為諧振諧振功率放大器功率放大器。根據(jù)放大器電流導通角的范圍，可以分為甲類、乙類、丙類和丁類等功率放大器。丙類功放的電流導通角50%，負載 RL=51。2-4、高頻功率放大器的調(diào)整、高頻功率放大器的調(diào)整寄生振蕩及其消除寄生振蕩及其消除(1) 參量自激型寄生振蕩 當功放的輸出電壓 足夠大時，晶體管的許多參數(shù) （如集電結(jié)電容 ）將隨著工作狀態(tài)的變化而變化，產(chǎn)生許多新的頻率分量存在于晶體管的輸出和輸入端，而形成自激振蕩。圖 (a) 為1/2基波的影響，圖 (b)為 3倍頻的影響。CmVcbC 參量自激的特點是：必須在外加信號激勵下才產(chǎn)生，因此斷開激勵信號觀察振蕩是否繼

14、續(xù)存在，是判斷自激型寄生振蕩的有效方法。參量寄生振蕩使輸出電壓的峰值可能顯著增加(比正常值大5倍6倍) ，回路可能處于失諧狀態(tài)，集電極的耗散功率會很大，有可能導致晶體管損壞。 消除參量寄生振蕩的常用辦法是：在基極或發(fā)射極接入防振電阻(幾歐姆至幾十歐姆)，或引入適當?shù)母哳l電壓負反饋，或降低回路的QL值，如果可能的話，減小激勵信號電平。 2-4、高頻功率放大器的調(diào)整、高頻功率放大器的調(diào)整 (2) 反饋型寄生振蕩 反饋型寄生振蕩又分為低頻寄生振蕩低頻寄生振蕩與高頻或高頻或超高頻寄生振蕩超高頻寄生振蕩。圖4.3.10分別為疊加有低頻自激與高頻自激信號的輸出波形。 低頻寄生振蕩一般是由功放輸入輸出回路中

15、的分布電容引起的。 消除低頻寄生振蕩的辦法是設(shè)法破壞它的正反饋支路，例如減少基極回路線圈的電感量或串入電阻RF，降低線圈的Q值。高頻寄生振蕩一般是由電路的分布參數(shù)(分布電容、引線電感等)的影響所造成的。例如引線較長時，其產(chǎn)生的分布電感(使放大器原有的電感相當于開路)與電路中的分布電容構(gòu)成了振蕩回路。消除高頻寄生振蕩的有效辦法是：盡量減少引線的長度、合理布局元器件或在基極回路接入防振電阻。3、整機設(shè)計舉例、整機設(shè)計舉例V12CCVmW500AP 51LRkHz10mf%50A例例 設(shè)計一小功率調(diào)頻發(fā)射機設(shè)計一小功率調(diào)頻發(fā)射機 已知已知 ，晶體管 3DG100， = 60。 主要技術(shù)指標主要技術(shù)指

16、標 發(fā)射功率 ， 負載電阻(天線) ， 工作中心頻率 f0=5 MHz ，最大頻偏 ，總效率 。調(diào)制信號緩沖隔離LC 振蕩與調(diào)頻1.25mW0dB1.25mW13dB25mW13dB500mW功率激勵末級功放 LC振蕩與調(diào)頻電路 產(chǎn)生頻率 的高頻振蕩 信 號 。 變 容 二 極 管 線 性 調(diào) 頻 ， 最 大 頻偏 。發(fā)射機的頻率穩(wěn)定度由該級決定。MHz50fkHz10mf 緩沖隔離級 將振蕩級與功放級隔離，以減小功放級對振蕩級的影響。緩沖隔離級常采用射極跟隨器電路。 末級功放 將前級送來的信號進行功率放大，使負載(天線)上獲得滿足要求的發(fā)射功率。如果要求整機效率較高，則應(yīng)采用丙類功率放大器

17、功率激勵級 為末級功放提供激勵功率。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級的輸出功率能夠滿足末級功放的輸入要求，則功率激勵級可以省去。 (2) 增益分配功率增益 如果集中在末級功放，則電路性能不穩(wěn)，容易產(chǎn)生自激。因此要根據(jù)發(fā)射機各組成部分的作用，合理地分配功率增益。緩沖級可以不分配功率增益。設(shè)各級功率增益如圖 4.4.2 所示。(1) 擬定發(fā)射機的組成方框圖 4、整機、整機 電路的裝調(diào)與測試電路的裝調(diào)與測試 R4 1k28kR2 8.2kR1R3T1C1 0.01F510pFC32000pFC4C533pFC620pF4.7FC8 5100pF10kDC150kR520kR6R11*47H2kC2100pFL110H47HC7R72CC1C8kR8R9R101k0.047FRP11kR123kR14360R135C103DG100C9T33DA18.2k6T2TC110.01