高頻課程設計---小功率調頻發(fā)射機

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 高頻電子線路 </p><p>　　課題名稱 小功率調頻發(fā)射機 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p

2、><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2011年 7 月 7 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書

3、</p><p>　　課程名稱 通信電子線路課程設計</p><p>　　題 目 小功率調頻發(fā)射機設計</p><p><b>　　專業(yè)班級</b></p><p><b>　　學生姓名</b></p><p><b>　　學 號</b

4、></p><p><b>　　指導老師</b></p><p><b>　　審 批</b></p><p>　　任務書下達日期： 2011 年 6 月 27 日</p><p>　　設計完成日期： 2011 年 7 月 7 日</p><p><b

5、>　　目錄</b></p><p>　　確定電路組成方案----------------------1</p><p>　　二、單元電路分析---------------------------2</p><p>　　1．調頻振蕩電路------------------------2</p><p>　　2．緩沖隔離電路--

6、----------------------5</p><p>　　3．功率放大級電路----------------------8</p><p>　　三、總電路圖------------------------------13</p><p>　　四、設計調試------------------------------14</p><p>

7、;　　五、總結----------------------------------14</p><p>　　六、參考文獻------------------------------16</p><p>　　一、確定電路組成方案</p><p>　　擬定整機方框圖的一般原則是，在滿足技術指標要求的前提下，應力求電路簡單、性能穩(wěn)定可靠。單元電路級數(shù)盡可能少，以減小級間的

8、相互感應、干擾和自激。在實際應用中，很多都是采用調頻方式，與調幅相比較，調頻系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，調頻比調幅抗干擾能力強，頻帶寬，功率利用率大等。</p><p>　　調頻可以有兩種實現(xiàn)方法，一是直接調頻，就是用調制信號直接控制振蕩器的頻率，使其按調制信號的規(guī)律線性變化。另一種就是間接調頻，先對調制信號進行積分，再對載波進行相位調制。兩種調頻電路性能上的一個重大差別是受到調頻特性非線性限制的參數(shù)不同，間接調頻電路提供

9、的最大頻偏較小，而直接調頻可以得到比較大的頻偏。 </p><p>　　所以，通常小功率發(fā)射機采用直接調頻方式，它的組成框圖如下所示。</p><p><b>　　二、單元電路分析</b></p><p><b>　　1．調頻振蕩電路</b></p><p><b>　　z</b&

10、gt;</p><p>　　考慮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。Cb為基極高頻旁路電容，R1、R2、R3為T1管的偏置電阻。（R1用一電位器代替便于在調試時調節(jié)該電路的靜態(tài)工作點，以改變其輸出電壓的幅度）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。振蕩電壓經電容C3耦合加至T2緩沖隔離級。<

11、;/p><p>　　為減小變容二極管上高頻電壓的影響，這里采用兩只變容管對接的方式。主振部分是電容三點式電路,兩只變容二極管背靠背連接。扼流圈ZL1和ZL2對高頻呈現(xiàn)較高阻抗，但對低頻調制信號呈現(xiàn)較低阻抗；對于直流偏置和調制信號而言，兩只變容管相當于并聯(lián)，所處的偏置點和所受調制狀態(tài)是一樣的，對于高頻信號而言，它們是串聯(lián)的，這就使得加在每只管子上的高頻電壓幅度下降一半，減弱了高頻電壓的作用。由于兩管同極性端對接，它們對

12、于高頻電壓的相位處于相反狀態(tài)，因而防止了高頻電壓幅度過大時變容二極管對諧振回路的影響在單個變容管電路中，當出現(xiàn)這種現(xiàn)象時將使回路Q值大大下降。此外，還可以削弱高頻振蕩電壓的諧振成分。因為變容管是非線性器件，高頻信號必然產生諧波分量，可能引起交叉調制干擾?，F(xiàn)在，兩管高頻信號反相，某些諧波成分就可以抵消了。可是，兩管串聯(lián)后總電容要減半，所以調制靈敏度有所降低。</p><p>　　計算主振回路元件值。諧振頻率，CQ∑

13、是回路靜態(tài)總電容。加上調頻電路后，回路總電容</p><p><b>　　取</b></p><p>　　為方便實驗時對中心頻率進行調試這里用一個可調電感。</p><p><b>　　應有>> </b></p><p>　　由于這里采用的是兩只變容管對接，所以：</p>

14、<p>　　一般接入系數(shù)P<1，為減小振蕩回路輸出的高頻電壓對變容管的影響，P應取小一些，但P過小又會使頻偏達不到要求?？梢韵热ト=0.1，然后在實驗中調試。</p><p>　　這里用型號為2CC1C的變容管</p><p><b>　　取VQ=-4V</b></p><p>　　根據變容管特性曲線得：</p>

15、<p><b>　　CjQ=75PF</b></p><p><b>　　pF/v</b></p><p><b>　　UΩm=1v</b></p><p>　　所以△CJ=12.5 /2=6.25pF/v</p><p><b>　　C0=24PF<

16、;/b></p><p>　　為滿足振蕩器的幅度平衡條件</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　2．緩沖隔離電路</b></p><p>　　將振蕩級與功放級隔離,以減小功放級對振蕩級的影響，因為功放級輸出信號較大，工作狀態(tài)的變化會影響振蕩器的頻率穩(wěn)定度，或者波形

17、失真或輸出電壓較小，為減小級間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級，緩沖隔離級常采用射極跟隨器電路。 調節(jié)射極電阻RE2,從而改變射極跟隨器輸入阻抗,如果忽略晶體管基極電阻rbb’的影響,則射極輸出器的輸入電阻Ri為Ri=RB 輸出電阻: </p><p>　　R0=(RE1+RE2)/ro

18、 </p><p>　　式中ro很小,所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個恒壓源,電壓放大倍數(shù)Av為</p><p>　　一般情況下,gmRL’>>1,所以緩沖隔離級電路具有輸入阻抗高、輸出阻抗低、電壓放大倍數(shù)近似等于1的特點。如下圖緩沖隔離級電路：</p><p>　　晶體管的靜態(tài)工作點應位于交流負載線的中點。一般取</p><p

19、><b>　　, </b></p><p>　　對于上述電路 取VCEQ=13 ， ICQ=8mA</p><p>　　則 </p><p>　　取RE1=0.6K、RP1=1K，</p><p>　　為減小射極跟隨器對前級振蕩器的影響，耦合電容Ｃ8不能太大，一般取C2

20、為0.01uF左右。</p><p><b>　　3．功率放大級電路</b></p><p>　　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，如果求整機效率較高，則應采取丙類功率放大器，若整機效率要求不高，如小于50% 波形失真較小時，則可以采用甲類功率放大器。</p><p>　　丙類諧振功率放大器的效率與功率</

21、p><p>　　功率放大器是依據激勵信號放大電路對電流的控制，起到把集電極電源直流功率變換成負載回路的交流功率的作用。在同樣的直流功率作用條件下，轉換的功率越高，輸出的交流功率越大。</p><p>　　集電極基波電壓的振幅</p><p>　　集電極電源提供的直流功率： </p><p>　　式中為余弦脈沖的直流分量。電流脈沖ic經傅里葉級數(shù)分

22、解，可得到峰值Icm與分解系數(shù)an(θ)的關系式</p><p>　　式中，為余弦脈沖的最大值；為余弦脈沖的直流分解系數(shù)。</p><p>　　式中，為晶體管的導通電壓；為晶體管的基極偏置；為功率放大器的激勵電壓振幅。</p><p>　　集電極輸出基波功率：</p><p>　　式中為回路兩端的基頻電壓，為余弦電流脈沖基頻電流，為回路的諧振

23、阻抗。</p><p><b>　　集電極效率：</b></p><p>　　式中，為集電極電壓利用系數(shù)；γ為余弦脈沖的基波分解系數(shù)與直流分解系數(shù)之比。</p><p>　　功率放大器的設計原則是在高效率下取得較大的輸出功率。在實際運用中，為兼顧高的輸出效率和高效率，通常。</p><p>　　丙類放大器的負載特性<

24、;/p><p>　　欠壓狀態(tài)：在欠壓區(qū)至臨界點 的范圍內，放大器的輸出電壓隨負載電阻的增大而增大，而電流、、基本不變，輸出電流的振幅基本上不隨變化而變化，故輸出功率基本不變。</p><p>　　臨界狀態(tài)：負載線和正好相交于臨界線的拐點。放大器工作在臨界狀態(tài)時，輸出功率大，管子損耗小，放大器的效率也就較大。其對應的最佳負載電阻值，用表示，即：</p><p>　　當變小

25、時，放大器處于欠壓工作狀態(tài)，如C點所示。集電極輸出電流較大，集電極電壓較小，因此輸出功率和效率都較小。變大時，放大器處于過壓工作狀態(tài)，如B點所示。集電極電壓雖然較大，但集電極電流凹陷，因此輸出功率較低，但效率較高。為了兼顧輸出功率和效率的要求，諧振功率放大器通常選擇在臨界工作狀態(tài)。</p><p>　　設計諧振功率放大器為臨界工作狀態(tài)的條件是： 。</p><p>　　式中，為集電極輸出電

26、壓幅度；為電源電壓；為晶體管飽和壓降。</p><p>　　過壓狀態(tài)：放大器的負載較大，在過壓區(qū)，隨著負載的加大，要下降，因此放大器的輸出功率和效率也要減小。輸出電流的振幅將隨的減小而下降，故輸出功率也隨之下降</p><p>　　其負載特性如圖諧振功率放大器的負載特性。</p><p><b>　　三、總電路圖</b></p>

27、<p><b>　　四、設計調試</b></p><p>　　整機電路的設計計算順序從末級單元電路開始，向前逐級進行。而電路的裝調順序從前級單元電路開始，向后逐級進行。電路的調試順序為先分級調試單元電路的靜態(tài)工作點，測量其性能參數(shù)；然后再逐級進行聯(lián)調，直到整機調試；最后進行整機技術指標測試。由于功放運用的是折現(xiàn)分析方法，其理論計算為近似值。此外單元電路的設計計算沒有考慮實際電路中分

28、布參數(shù)的影響，級間的相互影響，所以電路的實際工作狀態(tài)與理論工作狀態(tài)相差較大，因而元件參數(shù)在整機調整過程中，修改比較大，這是高頻整機調試中需要特別注意的，</p><p><b>　　五、總結</b></p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　《無線接收發(fā)射應用集成電路手冊》 趙負圖 <

29、/p><p><b>　　化學工業(yè)出版社</b></p><p>　　《晶體管收音機手冊》 上海科學技術出版社</p><p>　　《接收機系統(tǒng)設計》 美。J。E斯蒂芬.</p><p><b>　　宇航出版社</b></p><p>　　《電子技術基礎實驗》 陳大欽.高等

30、教育出版社</p><p>　　4、《電子線路》 羅杰 謝自美.電子工業(yè)出版社</p><p>　　5、《高頻電子線路》 高吉祥. 電子工業(yè)出版社</p><p>　　6《無線電發(fā)射機》 L.葛利 R.格拉漢姆.人民郵電出版社</p><p>　　附錄4：電氣信息學院課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：_