小功率調頻發(fā)射機課程設計

1、東 北 石 油 大 學課 程 設 計課 程 高頻電子線路 題 目 小功率調頻發(fā)射機課程設院 系 電子科學學院 專業(yè)班級 電信08-5班 學生姓名 朱宇 學生學 070901140538 指導教師 2012年 2月 24日東北石油大學課程設計任務書課程 高頻電子線路題目 小功率調頻發(fā)射機的設計專業(yè) 電子信息工程 姓名 朱宇 學號070901140538主要內容、基本要求、主要參考資料等1、主要內容 利用所學的高頻電路知識，設計一個小功率調頻發(fā)射機。通過在電路設計、安裝和調試中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，加深對高頻電子線路課程理論知識的理解，提高電路設計及電子實踐能力。2、基本要求 設計一個小功率調頻發(fā)射

2、機，主要技術指標為： (1) 載波中心頻率f0=12MHz； (2) 發(fā)射功率； (3) 負載電阻； (4) 調制靈敏度；3、主要參考資料 1 陽昌漢. 高頻電子線路. 哈爾濱：高等教育出版社，2006. 2 張肅文，陸兆雄. 高頻電子線路(第三版). 北京：高等教育出版社，1993. 3 謝自美. 電子線路設計·實驗·測試. 武漢：華中科技大學出版社，2000. 4 高吉祥. 電子技術基礎實驗與課程設計. 北京：電子工業(yè)出版社，2002.完成期限 2月20日-2月24日 指導教師 專業(yè)負責人 2012 年 2 月 24 日摘 要隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，無線電發(fā)

3、射機在生活中得到廣泛應用，最普遍的有電臺、對講機等。人們通過無線電發(fā)射機可以把需要傳播出的信息發(fā)射出去，接收者可以通過特制的接收機接受信息，最普通的模式是：廣播電臺通過無線電發(fā)射機發(fā)射出廣播，收聽者通過收音機即可接收到電臺廣播。本設計為一簡單功能的無線電調頻發(fā)射器，相當于一個迷你型的電臺，通過該發(fā)射器可以把聲音轉換為無線電信號發(fā)射出去，該信號頻率可調，通過普通收音機接收，只要在頻率適合時即可收到發(fā)射器發(fā)送出的無線電信號，并通過揚聲器轉換出聲音。 本設計為本校院級電子設計大賽作品。在此寫成課程設計的模式，算是總結經驗，再次學習。由于時間倉促，不盡完美之處，請諒解。小功率調頻發(fā)射機課程設計一、 課

4、題小功率調頻發(fā)射機的設計和制作二、設計原理通常小功率發(fā)射機采用直接調頻方式，它的組成框圖如圖3.1所示。其中高頻振蕩級主要是產生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加音頻信號電壓調變；緩沖級主要是對調頻振蕩信號進行放大，以提供末級所需的激勵功率，同時還對前后級起有一定的隔離作用，為避免級功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級的頻率穩(wěn)定度；，功放級的任務是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進行發(fā)射。輸出功率級緩沖級調頻震蕩級上述框所示小功率發(fā)射機設計的主要任務是選擇各級電路形式和各級元器件參數(shù)的計算。1、 頻振蕩級由于是固定的中心頻率，可考慮采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉潑

5、振蕩電路。關于該電路的設計參閱高頻電子線路實驗講義中實驗六內容。2、緩沖級由于對該級有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可采用以LC并聯(lián)回路作負載的小信號諧振放大器電路。對該級管子的要求是fr(3-5)f0V(BR)CEO2VCC至于諧振回路的計算，一般先根據(jù)計算出LC的乘積值，然后選擇合適的C再求出L。C根據(jù)本課題的頻率可取100pF200pF。1、 功放輸出級為了獲得較大的功率增益和較高的集電極效率，該級可采用共發(fā)射極電路，且工作在丙類狀態(tài)，輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，從結構簡單、調節(jié)方便起見，本課題可采用型網絡，計算元件參數(shù)時通常取在10以內，計算公式請參閱教材第二章。功放管

6、要滿足以下條件：PCNP0ICNicmaxV(BR)CEO2VCCfr(3-5)f0三、 主要技術指標1. 中心頻率 f0=12MHz2. 頻率穩(wěn)定度:f/f0 10-43. 最大頻偏 Dfm10KHz4. 輸出功率 p030mv5. 天線形式 拉桿天線（75歐姆）6. 電源電壓VCC=12V四、電路設計鑒于上述設計考慮采用圖4-1所示電路。在條件許可時，亦可采用MC2833單片集成電路滅設計，該集成電路工作原理請參見其規(guī)格書，應結合本課題要求對電路外圍元件參數(shù)作相應計算修改?？紤]到變容二極管偏置電路簡單起見，采用共基電路。因要求的頻偏不大，故采用變容二極管部份接入振蕩回路的直接調頻方式。C3

7、為斟極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T1管的偏置電阻。采用分壓式偏置電路既有利于工作點穩(wěn)定，且振蕩建立后自給負偏置效應有籃球振蕩幅度的穩(wěn)定。一般選為3mA左右，太小不易起振，太大輸出振蕩波形將產生失真。調節(jié)C9、CP可使高頻線性良好。R7、R9為變容二極管提供直流偏置。調制音頻信號C4、加到變容二極管改變振蕩頻率實現(xiàn)調頻。振蕩電壓經電容C10耦合加至T2緩沖放大級。T2緩沖放大級采用諧振放大，L2和C11應諧振在振蕩載波頻率上。如果發(fā)現(xiàn)通過頻帶太窄或出現(xiàn)自激可在L2兩端并聯(lián)上適當電阻以降低回路Q值。該級可工作于甲類以保證足夠的電壓放大。T3管工作在丙類狀態(tài)，既有較高的效率，同時可

8、以防止T3管產生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調節(jié)偏置電阻可改變T3管的導通角。L3、L4、C15和C16構成型輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負載值，并濾除不必要的高次諧波分量。常用的輸出回路還有L型、T型以及雙調諧回路等。圖41 小型調頻發(fā)射機電路采用間接調頻的方式，其組成系統(tǒng)框圖如圖4-2所示。其正弦波振蕩器一般采用高頻穩(wěn)度的晶體振蕩器，產生的載波通過調相器后引入一個可控的附加相移，從而達到間接調頻的目的。考慮到電路的復雜度故采用直接調頻的方案。 圖4-2 系統(tǒng)框圖1振蕩級在調頻振蕩級可選用電感三點式，電容三點式和晶體振蕩器產生正弦波電壓。具體電路如圖

9、4-3，4-4所示。圖4-3 圖4-4本設計采用較為穩(wěn)定的克拉潑電路如圖4-5所示三極管T1應為甲類工作狀態(tài)，其靜態(tài)工作點不應設的太高，工作點太高振蕩管工作范圍易進入飽和區(qū)，輸出阻抗的降低將使振蕩波形嚴重失真，但工作點太低將不易起振。在克拉潑電路中C1，C2受三極管級間電容Cce，Cbe，Ccb的影響。因此在電容的取值上應滿足C4C1,C4C2. 3.5uH圖4-52緩沖級為了使第三級能夠達到額定功率必須加大激勵即Vbm，因此要求緩沖級有一定的增益，可采用LC并聯(lián)回路作負載的小信號諧振放大器。由可得1.7uH3功率輸出級為了有較高的效率和穩(wěn)定的輸出可用丙類功放同上可得1.1uH.級與級之間還應

10、加入級間耦合電容，電容取值應對交流近似短路（）把以上各級電路組合得到如圖4-6所示小功率調頻發(fā)射器電路 圖4-6 小功率調頻發(fā)射器電路五、制作前應先集齊所有元件，并對其質量及參數(shù)進行細心的檢測，再根據(jù)所需的體積設計一款合適的線路板?？偠灾己玫脑|量、合適的印板布局是有效提高自制成功率的保證，主要調試步驟如下：1. 排版電路板，然后將所有元件連同天線一并按設計好的電路焊在萬能板上，對安裝焊接工藝要求是：盡量縮短高頻部分元件引線；電阻、電容盡可能臥式安裝，并無虛焊、脫焊現(xiàn)象。2. 給發(fā)射機通電，電壓為12V。天線接示波器與頻率計，反復調節(jié)L1、L2、L3匝間距離以使場強計示數(shù)增至最大，必要

11、時對各級的諧振電容進行調節(jié)，使輸出頻率達到要求，并出現(xiàn)不失真的正弦波。3. 不起振或振蕩弱；若輸出功率小，若能保證元件的質量，以下步驟可助你排除故障：1，在CC兩端并聯(lián)一個7pF電容(注意：該電容不可過大，否則你會發(fā)現(xiàn)調制失效)；2，調振蕩級偏置電阻；3，改變C6容量一試，如果上述方法不能解決，也有可能是元件布局不合理引起，可重新對電路板進行布線。4. 連接頻偏儀測出角頻偏六、故障及分析在C3兩端并聯(lián)一個電容；2，調振蕩級偏置電阻R3；3，如果以上不行，只有重新對電路板進行布線。4. 發(fā)射距離近：這類問題主要是因為天線放置不當、接收收靈敏度低、使用環(huán)境有高大建筑物等原因，另外也可能因為振蕩弱所

12、引起，故仍有必要參考上述的操作增加晶體振蕩器輸出強度。還有可能是倍頻器工作頻率并非調在收音機接收范圍內，實際上收音機接收到的只是微弱的諧波信號，其表現(xiàn)在雖然場強較大但有效發(fā)射距離很小，不到10米(正常條件下，配合良好的收音機，開闊地有效距離約為50-100米)。七、測試結果實際值12.0565KHz5.1V八、制作小結 這個電子制作是關于小功率調頻發(fā)射機工作原理分析及其安裝調試，通過這次制作我可以更好地鞏固和加深對小功率調頻發(fā)射機工作原理和非線性電子線路的進一步理解。學會基本的電子制作技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。在制作過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計算等等，提高了動手能

13、力，同時通過調試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并分析及排除這些故障，使我對小功率放大器的知識得到了加深！在調試過程中應該注意以下幾點：(1) 用電壓表測一下三個三極管的管腳電壓是否滿足該設計的要求。(2) 用頻率計測出T1、T2、T3的發(fā)射極所發(fā)射的頻率是否在12M HZ，如果不是，試著調節(jié)L1、L2、L3。(3) 如果在天線處觀察波形的峰峰值不在4V的話，則應該在T2和T3的發(fā)射極的電阻上各并聯(lián)一個電容，以使其提高?，F(xiàn)在來說說電路中一些元件的作用，其中C3為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3、R4、R5為T1管的偏置電阻，R7、R9為變容二極管提供直流偏置。T3管工作在丙類狀態(tài)，媽有較高的效率，賜教可以防止T3管產生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調節(jié)偏軒電阻可改變T3管的導通角。L3、L4、C15和C16構成型輸出回路用來實現(xiàn)阻抗匹配并進行濾波，并濾除不必要的高次諧波分量。九、元器件表9-1 元器件列表瓷片電容104，102（5個），20，10