小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)</b></p><p><b>　　設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、;<p>　　專 業(yè)： 通信網(wǎng)絡(luò)與維護(hù) </p><p>　　指導(dǎo)教師： **** </p><p>　　2012年 3 月 30 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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

3、的應(yīng)用。它可以用于演講、教學(xué)、玩具、防盜監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理分析及其安裝調(diào)試，通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)我們可以更好地鞏固和加深對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理和非線性電子線路的進(jìn)一步理解。學(xué)會(huì)基本的實(shí)驗(yàn)技能，提高運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　本課設(shè)結(jié)合Proteus軟件來(lái)對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法進(jìn)行研究。Proteus軟件能實(shí)現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計(jì)到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4、，以及這之間的所有分析、驗(yàn)證、和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理。今天的Proteus軟件已不是單純的設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心的全部物理設(shè)計(jì)。使用Proteus、等計(jì)算機(jī)軟件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)，這類軟件的問(wèn)世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在機(jī)械、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。</p><p>　　本課題的設(shè)計(jì)目的是要求掌握最基本的小功率調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行詳細(xì)地探討，并

5、利用Proteus軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)和制作任務(wù)-4 -</p><p>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)- 4 -</p><p>　　三、確定電路組成方案- 4</p><p>　　四、設(shè)計(jì)方法- 5 -<

6、;/p><p>　　4.1 振蕩級(jí)- 5</p><p><b>　　4.2緩沖級(jí)-6</b></p><p>　　4.3功率輸出級(jí)- 7</p><p>　　4.4總的原理圖設(shè)計(jì)- 8-</p><p>　　五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析-11-</p><p>　　六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

7、- 12 -</p><p>　　七、參考文獻(xiàn)- 13</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)和制作任務(wù)</b></p><p>　　確定電路形式，選擇各級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，畫出電路圖。</p><p>　　計(jì)算各級(jí)電路元件參數(shù)并選取元件。</p><p><b>　　畫出電路裝配圖。

8、</b></p><p><b>　　組裝焊接電路。</b></p><p>　　調(diào)試并測(cè)量電路性能。</p><p><b>　　寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p><b>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　1．中心

9、頻率 =12MHz</p><p>　　2．頻率穩(wěn)定度 ≤0.1MHz</p><p>　　3．最大頻偏 >10kHz </p><p>　　4．輸出功率 ≥30mW5</p><p>　　5．電源電壓 Vcc=9V</p><p>　　三、確定電路組成方案</p><p>

10、　　擬定整機(jī)方框圖的一般原則是，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)力求電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠。單元電路級(jí)數(shù)盡可能少，以減小級(jí)間的相互感應(yīng)、干擾和自激。在實(shí)際應(yīng)用中，很多都是采用調(diào)頻方式，與調(diào)幅相比較，調(diào)頻系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)頻比調(diào)幅抗干擾能力強(qiáng)，頻帶寬，功率利用率大等。</p><p>　　調(diào)頻可以有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是直接調(diào)頻，就是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化。令一種就是間接調(diào)頻，先對(duì)

11、調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，再對(duì)載波進(jìn)行相位調(diào)制。兩種調(diào)頻電路性能上的一個(gè)重大差別是受到調(diào)頻特性非線性限制的參數(shù)不同，間接調(diào)頻電路提供的最大頻偏較小，而直接調(diào)頻可以得到比較大的頻偏。 </p><p>　　所以，通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，它的組成框圖如下所示。</p><p>　　其中高頻振蕩級(jí)主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，且其頻率受到外加調(diào)制信號(hào)電壓調(diào)變；緩沖級(jí)主

12、要是對(duì)調(diào)頻振蕩信號(hào)進(jìn)行放大，以提供末級(jí)所需的激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免級(jí)功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度；功放級(jí)的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)方法</b></p><p><b>　　1、振蕩級(jí)</b></p><p&g

13、t;<b>　　振蕩電路的選擇</b></p><p>　　振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，目前應(yīng)用較為廣泛的是三點(diǎn)式振蕩電路和差分對(duì)管振蕩電路。三點(diǎn)式振蕩電路又可分為電感和電容三點(diǎn)式振蕩電路，由于是固定的中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高的克拉撥振蕩電路來(lái)作振蕩級(jí)。其電路原理圖如右圖所示。</p><p><b>　　2、緩沖級(jí)

14、</b></p><p>　　因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定的增益要求，而中心頻率是固定的，因此用LC并聯(lián)回路作負(fù)載的小信號(hào)放大器電路。緩沖放大級(jí)采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當(dāng)電阻以降低回路Q值。該極工作于甲類以保證足夠的電壓放大。</p><p>　　對(duì)緩沖級(jí)管子的要求是 </p><p>　　

15、所以可選用普通的小功率高頻晶體管，如9018等．另外，　</p><p><b>　　, </b></p><p>　　若取流過(guò)偏置電阻R9,R10的電流為　 　 I1=10IbQ</p><p><b>　　則　　　 </b></p><p>　　R10=VbQ/I1, R8=(Vc

16、c-VbQ)/I1</p><p>　　所以選R10,R8均為10KΩ.為了減小緩沖級(jí)對(duì)振蕩級(jí)的影響，射隨器與振蕩級(jí)之間采用松耦合，耦合電容C9可選為180pf.</p><p>　　對(duì)于諧振回路C10,L2,由 圖2</p><p>　　故本次實(shí)驗(yàn)取C10為100PF， </p><p>　　所以，緩沖級(jí)設(shè)計(jì)

17、電路為圖2所示</p><p><b>　　3.功率輸出級(jí)</b></p><p>　　為了獲得較大的功率增益和較高的集電極功率，設(shè)計(jì)中采用共發(fā)射極電路，同時(shí)使其工作在丙類狀態(tài)，組成丙類諧振功率放大器．由設(shè)計(jì)電路圖知L3、C12 和C13為匹配網(wǎng)絡(luò)，與外接負(fù)載共同組成并諧回路．為了實(shí)現(xiàn)功率輸出級(jí)在丙類工作，基極偏置電壓VB3應(yīng)設(shè)置在功率管的截止區(qū)．同時(shí)為了加強(qiáng)交流反饋

18、，在T3的發(fā)射極串接有小電阻R14．在輸出回路中，從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和調(diào)節(jié)方便考慮，設(shè)計(jì)采用л型濾波網(wǎng)絡(luò)，如右圖。L3，C12，C13構(gòu)成π型輸出，Q3管工作在丙類狀態(tài)，調(diào)節(jié)偏置 </p><p>　　電阻可以改變Q3管的導(dǎo)通角。導(dǎo)通角越小，效率越高,同時(shí)防止T3管產(chǎn)生高頻自激而引成回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負(fù)載值，并濾除不必要的高次諧波分量。

19、 </p><p><b>　　在選擇功率管時(shí)要求</b></p><p>　　綜上可知，我們選擇9018功率管．</p><p>　　由于要使功放級(jí)工作在丙類，就要使，解得，為了使功放的效率較大，可以減小Q3管的導(dǎo)通角，這里取R13=11R12，第二級(jí)集電極的輸出電流已經(jīng)擴(kuò)大了幾十倍，為防止第三

20、級(jí)的輸入電流過(guò)大而燒壞三極管，需要相應(yīng)的增大第三級(jí)的輸入電阻。取R13=220K，R12=20K，改變R14可調(diào)整放大倍數(shù)，取較小的反饋電阻有利于提高增益，因?yàn)檫x定　，所以發(fā)射極電壓VE為0.05V，因此R14可選為100Ω。</p><p><b>　　由于 , </b></p><p>　　且 ,一般取 Qe = 8～10 </p><p&g

21、t;<b>　　所以 </b></p><p>　　解得：L3=1.06µH 圖3 </p><p>　　計(jì)算得，C13＝680PF，C12＝220PF.功放級(jí)的電路設(shè)計(jì)如右圖所示。</p><p>&l

22、t;b>　　4、總的原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)前面的分析，還要考慮各級(jí)之間的隔離，以及濾波電路，可以設(shè)計(jì)出如下圖的原理圖。</p><p>　　其中，C14,C16為濾波電容，選C14為0.1µF，C16為100µF。C1為基極高頻旁路電容，R1,R2為Q1管的偏置電阻。采用分壓式偏置電路既有利于工作點(diǎn)穩(wěn)定，且振蕩建立后有利于振蕩幅度

23、的穩(wěn)定。調(diào)節(jié)C7/C8可使調(diào)頻線性良好。R7,R8為變?nèi)荻O管提供直流偏置。調(diào)制音頻信號(hào)經(jīng)C17,LC加到變?nèi)荻O管改變振蕩頻率實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。振蕩電壓經(jīng)電容C9耦合加至Q2緩沖放大級(jí)。Q2緩沖放大級(jí)采用諧振放大，L2和C10諧振在振蕩載波頻率上。若通頻帶太窄或出現(xiàn)自激則可在L2兩端并聯(lián)上適當(dāng)電阻以降低回路Q值。該級(jí)工作于甲類以保證足夠的電壓放大。</p><p>　　Q3管工作在丙類狀態(tài)，有較高的效率同時(shí)防止Q3管產(chǎn)

24、生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調(diào)節(jié)偏置電阻可改變Q3管的導(dǎo)通角。L3, C12和C13構(gòu)成π型輸出回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配并進(jìn)行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負(fù)載值，并濾除不必要的高次諧波分量。</p><p><b>　　電路的調(diào)試</b></p><p>　　電路的調(diào)試順序先分級(jí)調(diào)單元電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，測(cè)量其性能參數(shù)；然后在逐級(jí)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，直到整機(jī)調(diào)試；最后進(jìn)

25、行整機(jī)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試。</p><p><b>　?。?）、第一級(jí)調(diào)試</b></p><p>　　為了檢查電路是否正確，應(yīng)該對(duì)三極管Q1和變?nèi)荻O管的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后調(diào)節(jié)中周L1，使振蕩頻率為12MHz，測(cè)量結(jié)果如表5.2-1所示</p><p><b>　　表5.2-1</b></p><p&

26、gt;<b>　?。?）、第二級(jí)調(diào)試</b></p><p>　　對(duì)三極管的各個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量，然后調(diào)節(jié)中周L2，使該級(jí)的LC諧振回路諧振在12MHz上，而且為了使第三級(jí)有更大的功率放大，該級(jí)的Vpp盡量調(diào)到靠近4V。測(cè)量結(jié)果如表5.2-2所示</p><p><b>　　表5.2-2</b></p><p><b&

27、gt;　?。?）、第三級(jí)調(diào)試</b></p><p>　　同樣先對(duì)三極管的各個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量，由于各級(jí)之間存在一定的影響，所以在調(diào)節(jié)中周L3時(shí)，會(huì)對(duì)前面兩級(jí)的頻偏產(chǎn)生影響，結(jié)果如表5.2-3所示</p><p><b>　　表5.2-3</b></p><p><b>　?。?）、整機(jī)調(diào)試</b></p&

28、gt;<p>　　把1KHz，0.2V的調(diào)制信號(hào)加到調(diào)制信號(hào)輸入端，把輸出端的已調(diào)信號(hào)送到頻偏儀進(jìn)行解調(diào)，再把結(jié)果送到示波器，觀察頻偏大小和波形是否有失真，結(jié)果如表5.2-4所示</p><p><b>　　表5.2-4</b></p><p>　　五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</p><p>　　由于功放運(yùn)用的折線分析方法，其理論計(jì)算為

29、近似值。在計(jì)算電感L1值時(shí)，由于并不清楚Cj的具體值，把它忽略了，此外單元電路的設(shè)計(jì)計(jì)算沒(méi)有考慮實(shí)際電路中分布參數(shù)的影響，級(jí)間的相互影響，所以電路的實(shí)際工作狀態(tài)與理論狀態(tài)相差較大，因而元件參數(shù)在整機(jī)調(diào)整過(guò)程中，修改比較大，這是在高頻電路整機(jī)調(diào)試中需要特別注意的。</p><p><b>　　六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次的小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理分

30、析及其安裝調(diào)試實(shí)踐學(xué)習(xí)，讓我學(xué)到了很多實(shí)實(shí)在在的東西，通過(guò)親自動(dòng)手，使我進(jìn)一步地鞏固和加深對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作原理和非線性電子線路的進(jìn)一步理解，尤其是更深層次的掌握了諧振功率放大器的工作原理，以及濾波匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算。為我今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。比如說(shuō)以前一直搞不清楚品質(zhì)因數(shù)Q值到底是什么，通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)有了一定的理解。</p><p>　　當(dāng)然在本次課設(shè)中也發(fā)現(xiàn)了自己的錯(cuò)誤，我覺(jué)得以后在關(guān)于像本

31、次課設(shè)的項(xiàng)目時(shí)調(diào)試過(guò)程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　不能直接就繞11圈或是12圈，而是要留出一小斷漆包線，防止電感值過(guò)高或過(guò)低，可以直接用多出的漆包線直接減一圈或是加一圈，這樣可以避免要把電感拆下來(lái)重新繞。</p><p>　　要會(huì)測(cè)三個(gè)三極管的靜態(tài)工作電壓是否滿足該設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　如果輸出處觀察波形的峰峰值不在標(biāo)準(zhǔn)以上的話，則應(yīng)該在緩

32、沖級(jí)和輸出級(jí)的發(fā)射極的電阻上各并聯(lián)一個(gè)電容。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、《高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 楊翠娥主編，哈爾濱工程大學(xué)出版社</p><p>　　2、《高頻電路設(shè)計(jì)與制作》 何中庸譯，科學(xué)出版社</p><p>　　3、《模擬電子線路》Ⅱ 主編：謝沅清