小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電科11級(jí)課程設(shè)計(jì)

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè)計(jì)課程名稱 咼頻電子線路課程設(shè)計(jì)課題名稱 小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)1102班學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師 浣喜明2014年 03月 06日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱通信電子線路課程設(shè)計(jì)題 目小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)扌旨導(dǎo)老師浣喜明審 批任務(wù)書下達(dá)日期：2014年2月24日設(shè)計(jì)完成日期：2014年3月05日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)。主要技術(shù)指標(biāo)：發(fā)射功率Pa=3W；負(fù)載電阻（天線）Rl=75Q;中心工作頻率fo=88MIH;調(diào)制信號(hào)幅度 Vm=10mV最大頻偏 f m=75KH;總效率n 70%二、設(shè)計(jì)要求：1、給出

2、整體設(shè)計(jì)框圖；2、繪制各單元電路電路圖，并計(jì)算和選擇各器件參數(shù)；3、繪制總電路原理圖；4、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；主要設(shè)計(jì)條件提供計(jì)算機(jī)和必要的實(shí)驗(yàn)儀器說(shuō)明書格式1. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書封面；2. 任務(wù)書；3. 說(shuō)明書目錄；4. 設(shè)計(jì)總體思路及方案比較；5. 單元電路設(shè)計(jì)；6. 總電路設(shè)計(jì)；7. 設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié)；8參考文獻(xiàn)。進(jìn)度安排第一周：星期一：安排任務(wù)、講課;星期二 星期三：查資料； 星期四：方案設(shè)計(jì)； 星期五：電路設(shè)計(jì)第二周：星期一星期二：電路設(shè)計(jì)星期三星期四：寫總結(jié)報(bào)告; 星期五：答辯。參考文獻(xiàn)1、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)陳大欽主編，高等教育出版社出版2、高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，楊翠娥主編，哈爾濱工程大

3、 學(xué)出版社出版3、通信電路沈偉慈主編，西安電子科技大學(xué)出版社出版4、高頻電子線路胡宴如主編，高等教育出版社出版5、電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試謝自美主編 ，華中理工大學(xué)出 版社6、高頻電子線路曾興雯主編，高等教育出版社出版目錄一 資料整理-2 -1發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) -2 -2變?nèi)荻O管主要特性 -3 -3寬帶功率放大器 -4-4丙類功率放大器 -5 -二 總體方案設(shè)計(jì) -6 -1系統(tǒng)框圖-6 -2 單元電路設(shè)計(jì) -6 -1) 功放級(jí)電路設(shè)計(jì)和分析 -6 -2) 功放電路參數(shù)計(jì)算 -8 -3) 甲類功率放大器 -10 -4) 緩沖隔離級(jí)-12 -5) 調(diào)頻震蕩級(jí)-13 -三整機(jī)電路圖 -17-四總結(jié)

4、與體會(huì) -18 -附錄-19 -參考文獻(xiàn)-20 -資料整理1發(fā)射機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)射功率一般是指發(fā)射機(jī)輸送到天線上的功率。工作頻率或波段發(fā)射機(jī)的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國(guó)家或有關(guān) 部門所規(guī)定的范圍內(nèi)選取?？傂?發(fā)射機(jī)發(fā)射的總功率Pa與其消耗的總功率 P C之比，稱為發(fā)射機(jī)的總效率a 。非線性失真要求調(diào)頻發(fā)射機(jī)的非線性失真系數(shù)應(yīng)小于1 %。雜音電平 雜音電平應(yīng)小于 -65 dB。輸出功率高頻功放的輸出功率是指放大器的負(fù)載 RL上得到的最大不失真功率。也就是集電極的輸出功率，即1P。二Vciml2ClmClmRo 二VC1mRo效率 常將集電極的效率視為高頻功放的效率，用n表示，當(dāng)集電極回 路

5、諧振時(shí)，n的值由下式計(jì)算：上 V2 RlPd1 CoVCC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AR單位：dB）表示AP=fd/ Pi2變?nèi)荻O管主要特性主振頻率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(jì)測(cè)量回路的諧振頻率 fo，咼頻電壓表測(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。fo f fmax fmin/小時(shí)fo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“ fmfo稱為相對(duì)頻偏。變?nèi)荻O管特性曲線特性曲線q- v如圖1-1示。性能參數(shù)VQqo、及Q點(diǎn)處的斜率kc等可以通過(guò)C-

6、v特性曲線估圖1-1變?nèi)荻O管的C- v特性曲線變?nèi)荻O管的Cj-v特性曲線如圖1-1所示。設(shè)電路工作在線性調(diào)制 狀態(tài)，在靜態(tài)工作點(diǎn)Q處，曲線的斜率為kc 二 AC/ AV圖1-1是變?nèi)荻O管2CC1C勺Cj-v曲線。由圖可得VQ =時(shí)CQ = 75pF,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Sf表示單位為kHz/V，即QmSfVQm為調(diào)制信號(hào)的幅度;：Cj為變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容變化時(shí)引起的最大頻偏。I回路總電容的變化量為C 廠 p2 Cjfo調(diào)制靈敏度1 C2石Sf在頻偏較小時(shí)，fm與 CZ的關(guān)系可米用下面近似公式，即 p1- f t，f0 C2Cq VQm式中 Ct為回路總電容

7、的變化量；調(diào)制靈敏度 Sf可以由變?nèi)荻O管Cj-v特性曲線上VQ處的斜率kc及上 式計(jì)算。Sf越大，說(shuō)明調(diào)制信號(hào)的控制作用越強(qiáng)，產(chǎn)生的頻偏越大。3寬帶功率放大器寬帶功放要為下一級(jí)丙類功放提供一定的激勵(lì)功率，將前級(jí)輸入 的信號(hào)進(jìn)行功率放大，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。為獲得最大不失真輸出功率，靜態(tài)工作點(diǎn) Q應(yīng)選在交流負(fù)載線AB 的中點(diǎn)。（如圖1-2 ）圖1-2甲類功放的負(fù)載特性4丙類功率放大器為達(dá)到效率大于50%勺要求，本級(jí)需要使用丙類功放圖1-3 （左）輸入電壓Vbe與集電極電流脈沖ic的波形關(guān)系（右）丙類功放負(fù)載特性總體方案設(shè)計(jì)1系統(tǒng)框圖根據(jù)任務(wù)要求，本發(fā)射機(jī)功率

8、FA不大，工作中心頻率fo也不高，為了 調(diào)試和設(shè)計(jì)方便，可將系統(tǒng)設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單一些。這樣的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 下還是非常穩(wěn)定的。以下給出系統(tǒng)框圖（2-1）：圖（2-1 ）發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖2單元電路設(shè)計(jì)1）功放級(jí)電路設(shè)計(jì)和分析根據(jù)高頻小功率發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)，和參數(shù)要求，整機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)該從末級(jí)開始往前設(shè)計(jì)，所以首先設(shè)計(jì)的是功放級(jí)：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A 70%，而對(duì)波形失真要求較小時(shí)，可以采用甲類功率放大器。但是設(shè)計(jì)要求總效率 a 70%，故選用丙類功率放大器較好。丙類功放的電流導(dǎo)通角9 1.5Vh

9、fe 10 fT=70MHz , Ap 13dB確定放大器的工作狀態(tài)為獲得較高的效率n及最大輸出功率P0。放大器的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)，取 =80o，得諧振回路的最佳負(fù)載電阻 Re為M-Vc/ .756。1。為減小晶體管的極間電容對(duì)回 路振蕩頻率的影響，C2、C3的取值要大。如果選C1C2，C1C3,則回 路的諧振頻率fo主要由C1決定。調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管Cj及耦合電容Cc組成，R1與R2為變?nèi)荻O 管提供靜態(tài)時(shí)的反向直流偏置電壓 Vq，即Vq=R2/(R1+R2)Vcc。電阻R3 稱為隔離電阻，常取R3R2, R3Ri,以減小調(diào)制信號(hào)V對(duì)Vq的影響 C5與高頻扼流圈L2給V提供通路，C6起

10、高頻濾波作用。變?nèi)荻O管Cj通過(guò)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。參數(shù)計(jì)算：為減少波形失真，我們?nèi) cQ=1mA Vceq=6V,已知晶體管3 =60。廠VCC VCEQ因Re+Rc=iceq =6 k Q為提高電路的穩(wěn)定性，Re的值可適當(dāng)增大，取RE=2kQ，則Rc=4kQ因Veq=Icq*Re=2V若取流過(guò) Rb2 的電流 Ib2=10Ibq=10Icq/ 3 =0.17mA則Rb2=Vbq/Ib2 15.9 k QRb2VbqRB1+RB2 =VCCRB1 = RB2 ( CQ 1)=54.8 k QRb1最好用20kQ電阻與47kQ電位器的串聯(lián)組

11、合，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)工作中心頻率f0=10MHz取 3=100p得L1=2.5uh，電容C2、C3 由反饋系數(shù)F及電路條件C1C2, C1C3決定，若取C2=800pF，由 F=C2/C3=1/21/8,則取 C3=4000pF，取耦合電容 Cb=0.01uF。R1, R2, R3為變?nèi)荻O管提供靜態(tài)偏壓 Vq ，其中R3做隔離用， 取200& R1,R2可以與一個(gè)可調(diào)電阻組合，使調(diào)節(jié)方便。因接入系數(shù)n= CC+CCj，一般接入系數(shù)-I，為減小振蕩回路輸出的高頻電壓對(duì)變?nèi)菥w管的影響，n值應(yīng)取小，但n值過(guò)小又會(huì)使頻偏 達(dá)不到指標(biāo)要求。可以先取 n=0.3,然后再調(diào)試。由變?nèi)荻O管 Cj-V特

12、性曲線得到 V=-4V時(shí)，對(duì)應(yīng)C=75pF,貝U Cc= nCjQ 32.1pF ，取標(biāo)稱值 32pF。耦合電容C5取4.7uf，扼流圈L2取47uh,旁路電容C6取8000pf調(diào)制信號(hào)：頻偏與輸入電壓的關(guān)系=f = 一 foG = .：Cl / no Ci hCQV再由變?nèi)荻O管cj-v曲線得到斜率kC = bSC；厶/所以 Vm -G/Kc =1.3V三整機(jī)電路圖四總結(jié)與體會(huì)為期兩個(gè)星期的高頻課程設(shè)計(jì)已經(jīng)快要結(jié)束，雖然平時(shí)成績(jī)不好，但作 為組長(zhǎng)這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)調(diào)試讓我對(duì)高頻電路有了心得認(rèn)識(shí)。剛開始我們連發(fā)射機(jī)的基本構(gòu)成都不懂，但是通過(guò)上網(wǎng)查詢了大量的資 料自己也下功夫去閱讀課本抄寫相關(guān)公式

13、，參考了許多成功的設(shè)計(jì)，最 后終于把發(fā)射機(jī)的基本模塊學(xué)會(huì)了，接下來(lái)確定單元電路，為了減少難 度，我們直接使用發(fā)射機(jī)最長(zhǎng)用的基本模塊。但是最難的就是參數(shù)的確 定，高頻電路的參數(shù)很多而且很難計(jì)算，我閱讀課本上的章節(jié)，從頭看 到尾還是毫無(wú)頭緒，后來(lái)還是通過(guò)看以往的報(bào)告來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)積累對(duì)發(fā)射機(jī) 的了解，才理清了頭緒。就這樣我們一邊參考別人的設(shè)計(jì)一邊設(shè)計(jì)自己 的電路。其中雖然很辛苦，但最終看到自己設(shè)計(jì)出來(lái)的電路，還是感到 很高興。對(duì)于高頻這門課程我雖然學(xué)的不好，但是我已經(jīng)認(rèn)識(shí)到它對(duì)我們專業(yè)的 重要性。學(xué)習(xí)電子專業(yè)的目的基本就是讓不帶電的東西帶上電，從而更 加的自動(dòng)化、人性化、高效化。而高頻這門課就是教會(huì)我們

14、如何利用電 路來(lái)控制電流信號(hào)從而產(chǎn)生相關(guān)的作用，是我們專業(yè)的核心課程。因?yàn)?課程學(xué)得不好，所以課程設(shè)計(jì)一路來(lái)困難重重，但是后來(lái)對(duì)發(fā)射機(jī)的基 本原理了解后，就越來(lái)越順利了。設(shè)計(jì)過(guò)程是辛苦的，特別在毫無(wú)思路的時(shí)候，也會(huì)感到有點(diǎn)絕望。但是 通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)讓我更加了解這門課程的重要性，也增加了自己 對(duì)本專業(yè)和本課程的興趣，既然選擇了這一條擼，今后我就一定加倍努 力要成為一個(gè)又肯干又有能力的電子工程師，去創(chuàng)造高效、實(shí)用、節(jié)能 的產(chǎn)品。附錄元器件清單元件序號(hào)型號(hào)或參數(shù)數(shù)量元件序號(hào)型號(hào)或參數(shù)數(shù)量RB154.8K1C4100pF1RB215.9K1C533pF1RC14K1C632pF1RC22K1C7

15、4.7uF1R1180K1C88000pF1R224K1C90.047uF1R312K1C100.01uF1RB310.6K1C11330pF1RB413.4K1C120.022uF1RE30.8K1C0.01uF4RE48.2K1T13DG61R123K1T23DG61R1311T33DA11R143601T43DG121R15301L12.5uH1RP11.2K1L247uH1RL751L47uH2C10.01uF1Cj2CC1C1C2800pF1TR14T: 2T1C34000pF1TR22T(3T) : 1T1進(jìn)度安排第一周：星期一：安排任務(wù)、講課；星期二 星期五：查資料、設(shè)計(jì);第二周：星期一星期二：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試；星期三星期四：寫總結(jié)報(bào)告星期五：答辯參考文獻(xiàn)1 現(xiàn)代電子線路和技術(shù)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)明教程孫肖子 高等教育出版社2 電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真 路勇清華大學(xué)出版社3 電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)周鳴籟 蘇州大學(xué)出版社4 精選實(shí)用電子線路260例孫余凱 電子工業(yè)出版社 電子線路 謝自美電子工業(yè)出版社6高頻電子線路 高吉祥 電子工業(yè)出版社電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表項(xiàng)目評(píng)價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)