小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)-高頻課程設(shè)計(jì)

高頻電子線路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題：小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)姓名：專業(yè)：電子信息工程學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：摘要調(diào)頻發(fā)射機(jī)目前處于快速發(fā)展之中，在很多領(lǐng)域都有了很廣泛地應(yīng)用 .它可以用于演講、教案、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地進(jìn)一步理解 .學(xué)會(huì)基本地實(shí)驗(yàn)技能，提高運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題地能力 .本課設(shè)結(jié)合Proteus軟件來對(duì)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路地設(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)，以及這之間地所有分析、驗(yàn)證、和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理 .今天地 Proteus軟件已不是單純地設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng) ，它覆蓋了以仿真為核心地全部物理設(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)，這類軟件地問世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在機(jī)械、電子等行業(yè)地產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率 .本課題地設(shè)計(jì)目地是要求掌握最基本地小功率調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與安裝對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行詳細(xì)地探討，并利用 Proteus軟件仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī).目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)...........................................................................................................-2-二、主要性能指標(biāo)...................................................................................................-2-三、電路組成方案...................................................................................................-2-四、設(shè)計(jì)方法...........................................................................................................-4-4.1振蕩級(jí).........................................................................................................-4-4.2緩沖級(jí).........................................................................................................-8-4.3功率輸出級(jí).................................................................................................-9-4.4總地原理圖設(shè)計(jì).......................................................................................-10-五、測(cè)試結(jié)果.........................................................................................................-24-六、心得與體會(huì).....................................................................................................-25-七、參考文獻(xiàn).........................................................................................................-26-實(shí)驗(yàn)元器件清單.....................................................................................................-26-一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、確定電路形式，選擇各級(jí)電路地靜態(tài)工作點(diǎn)，畫出電路圖 .2、計(jì)算各級(jí)電路元件參數(shù)并選取元件 .3、測(cè)試結(jié)果.4、調(diào)試并測(cè)量電路性能.二、主要性能指標(biāo)1．中心頻率

f0

12MHz2．頻率穩(wěn)定度

f/f0

103.最大頻偏

fm

10KHz4．輸出功率

pA

30mW天線形式拉桿天線（75歐姆）電源電壓Vcc9V三、電路組成方案擬定整機(jī)方框圖地一般原則是，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求地前提下，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)間地相互感應(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)頻相比較，調(diào)頻系統(tǒng)有很多地優(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 .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)直接控制振蕩器地頻率，使其按調(diào)制信號(hào)地規(guī)律線性變化 .令一種就是間接調(diào)頻，先對(duì)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)頻電路性能上地一個(gè)重大差別是受到調(diào)頻特性非線性限制地參數(shù)不同，間接調(diào)頻電路提供地最大頻偏較小，而直接調(diào)頻可以得到比較大地頻偏 .實(shí)用發(fā)射電路方框圖(實(shí)際功率激勵(lì)輸入功率為1.56mW)由于本題要求地發(fā)射功率Po不大，工作中心頻率f0也不高，因此晶體管地參量影響及電路地分布參數(shù)地影響不會(huì)很大，整機(jī)電路可以設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單些，設(shè)組成框圖如圖所示，各組成部分地作用是：1倍20倍20倍調(diào)制LC調(diào)1.25緩沖1.25功率25末級(jí)500頻隔離激勵(lì)功放mW信號(hào)振蕩器mWmWmW0dB13dB13dB圖1-2實(shí)用調(diào)頻發(fā)射機(jī)組成方框圖(1)LC調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=5MHz地高頻振蕩信號(hào)，變?nèi)荻O管線性調(diào)頻，最大頻偏△f=75kHz，整個(gè)發(fā)射機(jī)地頻率穩(wěn)定度由該級(jí)決定.(2)緩沖隔離級(jí)：將振蕩級(jí)與功放級(jí)隔離，以減小功放級(jí)對(duì)振蕩級(jí)地影響.因?yàn)楣Ψ偶?jí)輸出信號(hào)較大，當(dāng)其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)（如諧振阻抗變化），會(huì)影響振蕩器地頻率穩(wěn)定度，使波形產(chǎn)生失真或減小振蕩器地輸出電壓.整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為減小級(jí)間相互影響，通常在中間插入緩沖隔離級(jí).緩沖隔離級(jí)電路常采用射極跟隨器電路.高頻小信號(hào)放大器：為末級(jí)功放提供激勵(lì)功率.如果發(fā)射功率不大，且振蕩級(jí)地輸出能夠滿足末級(jí)功放地輸入要求，功率激勵(lì)級(jí)可以省去.(4)末級(jí)功放將前級(jí)送來地信號(hào)進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求地發(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 50%而對(duì)波形失真要求較小時(shí)，可以采用甲類功率放大器 .但是本題要求 A 50%，故選用丙類功率放大器較好.所以，通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，它地組成框圖如圖 3-1所示.調(diào)頻振蕩級(jí) 緩沖級(jí) 輸出功率級(jí)圖3-1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)要求地正弦波信號(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)所需地激勵(lì)功率，同時(shí)還對(duì)前后級(jí)起有一定地隔離作用，為避免級(jí)功放地工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)地頻率穩(wěn)定度；功放級(jí)地任務(wù)是確保高效率輸出足夠大地高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射 .四、設(shè)計(jì)方法4.1振蕩級(jí)（1）振蕩電路地選擇振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標(biāo)要求地正弦波信號(hào)，目前應(yīng)用較為廣泛地是三點(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，由于是固定地中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高地克拉撥振蕩電路來作振蕩級(jí) .其電路原理圖如圖 4.1-1所示.克拉撥振蕩電路與電容三點(diǎn)式電路地差別，僅在回路中多加一個(gè)與 C2、C3相串接地電容 C6，回路地頻率1fc ，克拉撥振蕩電路地頻穩(wěn)度2 LC大體上比電容三點(diǎn)式電路高一個(gè)量級(jí) .由于是調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其頻率受到外加調(diào)制信號(hào)電壓調(diào)變，因此，回路中地電抗要能夠跟調(diào)制信號(hào)地改變而改變，應(yīng)用一可變電抗器件，它地電容量或電感量受調(diào)制信圖4.1-1號(hào)控制，將它接入振蕩回路中，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻 .最簡(jiǎn)便、最常用地方法是利用變?nèi)荻O管地特性直接產(chǎn)生調(diào)頻波，因要求地頻偏不大，故采用變?nèi)荻O管部分接入振蕩回路地直接調(diào)頻方式 .其原理電路如圖 4.1-2所示，它具有工作頻率高、固定損耗小和使用方便等優(yōu)點(diǎn) .變?nèi)荻O管Cj通過耦合電容 C1并接在LCN回路地兩端，形成振蕩回路總?cè)莸匾徊糠?因而，振蕩回路地總電容 C為：CCNCj（4-1）圖4.1-2振蕩頻率為：11（4-2）f2LC2L(CNCj)加在變?nèi)荻O管上地反向偏壓為：VR VQ直流反偏 調(diào)制電壓 O高頻振蕩，可忽略 (4-3)變?nèi)荻O管利用 PN結(jié)地結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定地結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱Cj～R曲線，如圖4.1-3所示.由圖可見：未加調(diào)制電壓時(shí)，直流反偏VQ所對(duì)應(yīng)地結(jié)電容為Cj.當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反偏增加時(shí)，變?nèi)荻O管地電容Cj減??；當(dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反偏減小時(shí)，Cj增大，其變化具有一定地非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時(shí)，近似為工作在Cj～R曲線地線性段，Cj將隨調(diào)制電壓線性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時(shí)，曲線地非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來一定地非線性失真.圖4.1-3我們?cè)倩氐綀D4.1-2，并設(shè)調(diào)制電壓很小，工作在Cj～VR曲線地線性段，暫不考慮高頻電壓對(duì)變?nèi)荻O管作用.設(shè)圖4.1-3用調(diào)制信號(hào)控制變?nèi)荻O管結(jié)電容RVQVQcost（4-4）由圖4.1-3可見：變?nèi)荻O管地電容隨υR變化.即：CjCjQCmcost（4-5）可得出此時(shí)振蕩回路地總電容為CCNCjCNCjQCmcost（4-6）由此可得出振蕩回路總電容地變化量為：CCCNCjQCjCmcost（4-7）由式可見：它隨調(diào)制信號(hào)地變化規(guī)律而變化，式中 Cm地是變?nèi)荻O管結(jié)電容變化地最大幅值.我們知道：當(dāng)回路電容有微量變化 C時(shí)，振蕩頻率也會(huì)產(chǎn)生 f地變化，其關(guān)系如下：f1Cf02C（4-8）式中，是f0未調(diào)制時(shí)地載波頻率； C0是調(diào)制信號(hào)為零時(shí)地回路總電容，顯然CoCNCjQ（4-9）由公式（4-2）可計(jì)算出中心頻率f0：1f0CjQ)2L(CN（4-10）將（4-8）式代入（4-9）式，可得：f(t)1(f0/C0)Cmcostfcost（4-11）2f1(f0/C0)Cm（4-12）頻偏：2振蕩頻率：ftfoftfofcost（4-13）由此可見：振蕩頻率隨調(diào)制電壓線性變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻.其頻偏f與回路地中心頻率f0成正比，與結(jié)電容變化地最大值Cm成正比，與回路地總電容C0成反比.（2）、參數(shù)計(jì)算根據(jù)前面地介紹，可以設(shè)計(jì)出如圖地振蕩電路，其中 R4用來提供直流交流負(fù)反饋.設(shè)計(jì)中D1為變?nèi)荻O管，我們選用 910AT型變?nèi)荻O管，其容量變化可以從幾十 PF到100~200PF．因此C7數(shù)值接近于 Cj地高端值，若假設(shè) C7足夠大，接近短路，而 C8也逐漸增大，從幾個(gè) PF增加到十幾個(gè) PF，此時(shí)CΣ增大，則振蕩頻率減小，同時(shí)靜態(tài)調(diào)制特性會(huì)發(fā)生變化，所以綜合以上因素，C7,C8地選擇對(duì)靜態(tài)調(diào)制特性影響比較顯著，所以我們選擇 C7為220PF地電容，C8選擇47PF地電容.由CC0C7CjC8C7，+Cj+C8以及Cj地性質(zhì)，我們選擇 C2為100PF,C3為220PF,C6為220PF.利用R7,R8對(duì)D1變?nèi)莨芗臃雌妷?，工作電壓?9V，R7,R8可選用為 27KΩ,則反偏電壓為4.5V.R1,R2為三極管基極偏置電阻，均選用10KΩ．R4,R5為負(fù)反饋電阻，選擇較小地電阻即可，我們選用R4為12Ω,R5為１KΩ.因?yàn)閒osc=12MHz,由fosc1（）2LC4-14設(shè)C0為C2，C3與C6串聯(lián)值,C0C2C3C652pf，由于910變?nèi)荻O管在偏置電壓4.5地情況下Cj較小，大概為十幾 pf，先不考慮Cj地值，所以并接在L1上地回路總電容為C7CjC8（4-15）CC091pfC7+Cj+C8所以電感L1為L(zhǎng)11（4-21.93uHC2fosc16）4.2緩沖級(jí)因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定地增益要求，而中心頻率是固定地，因此用 LC并聯(lián)回路作負(fù)載地小信號(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地電壓放大.對(duì)緩沖級(jí)管子地要求是fr35foscVBRCEO2VCC所以可選用普通地小功率高頻晶體管，如3804等.另外，VbQVeQ+VBE,IIcQ若取流過偏置電阻R9,R10地電流為I1=10IbQ則R10=VbQ/I1,R8=(Vcc-VbQ)/I1所以選R10,R8均為10KΩ.為了減小緩沖級(jí)對(duì)振蕩級(jí)地影響，射隨器與振蕩級(jí)之間采用松耦合，耦合電容C9可選為180pf.112MHz圖4.2-1對(duì)于諧振回路C10,L2,由fosc2LC故本次實(shí)驗(yàn)取C10為100PF，L211.76uH2C102fosc所以，緩沖級(jí)設(shè)計(jì)電路為圖 4.2-1所示.4.3功率輸出級(jí)為了獲得較大地功率增益和較高地集電極功率，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)置在功率管地截止區(qū)．同時(shí)為了加強(qiáng)交流反饋，在T3地發(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)方圖4.3-1便考慮，設(shè)計(jì)采用л型濾波網(wǎng)絡(luò)，如圖4.3-1.L3，C12，C13構(gòu)成π型輸出，Q3管工作在丙類狀態(tài)，調(diào)節(jié)偏置電阻可以改變Q3管地導(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地負(fù)載值，并濾除不必要地高次諧波分量 .在選擇功率管時(shí)要求PcmP0IcmicmaxVBRCEO2VCCfr35fosc綜上可知，我們選擇Q3804功率管．由于要使功放級(jí)工作在丙類，就要使VBVccR12VBE0.7v，解得R12R13R138.3，為了使功放地效率較大，可以減小Q3R12管地導(dǎo)通角，這里取R13=11R12，第二級(jí)集電極地輸出電流已經(jīng)擴(kuò)大了幾十倍，為防止第三級(jí)地輸入電流過大而燒壞三極管，需要相應(yīng)地增大第三級(jí)地輸入電阻.取R13=220K，R12=20K，改變R14可調(diào)整放大倍數(shù)，取較小地反饋電阻有利于提 高 增 益 ， 因 為 選 定VccR129*20，所以發(fā)射極電壓VEVBR130.75vR1220220為0.05V，因此R14可選為100Ω.由于QeL3,ffosc1RL2L3Ct且CtC12C13,一般取Qe=8～10C12C131所以L32C12C132fC12+C13解得：L3=1.06μH圖4.3-2計(jì)算得，C13＝680PF，C12＝220PF，功放級(jí)地電路設(shè)計(jì)如圖4.3-2所示.丙類功率放大器(末級(jí)功放)設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)地輸出應(yīng)具有一定地功率才能將信號(hào)發(fā)射出去，但是功率增益又不可能集中在末級(jí)功放，否則電路性能不穩(wěn)，容易產(chǎn)生自激.因此要根據(jù)發(fā)射機(jī)地各組成部分地作用，適當(dāng)?shù)睾侠淼胤峙涔β试鲆?如果調(diào)頻振蕩器地輸出比較穩(wěn)定，又具有一定地功率，則功率激勵(lì)級(jí)和末級(jí)功放地功率增益可適當(dāng)小些.功率激勵(lì)級(jí)一般采用高頻寬帶放大器，末級(jí)功放可采用丙類諧振功率放大器.緩沖級(jí)可以不分配功率.功率增益如圖2-1所示.僅從輸出功率Po≥500mW一項(xiàng)指標(biāo)來看，可以采用寬帶功放或乙類、丙類功放.由于還要求總效率大于50%，故采用一級(jí)寬帶放大器加一級(jí)丙類功放實(shí)現(xiàn)，其電路形式如圖2-1所示.前級(jí)功率放大輸入圖

2-1

末級(jí)丙類功放電路1、基本關(guān)系式如圖2-1所示，丙類功率放大器地基極偏置電壓 -VBE是利用發(fā)射機(jī)電流地分量Ie0在射極電阻 R14上產(chǎn)生地壓降來提供地，故稱為自給偏壓電路 .當(dāng)放大器地輸入信號(hào) Vi為正弦波時(shí)，集電極地輸出電流 iC為余弦脈沖波.利用諧振回路LC地選頻作用可輸出基波諧振電壓 uc、電流iC1.(1)集電極基波電壓地振幅Ucm=Icm1RP式中，Icm1為集電極基波電流地振幅；

RP為集電極負(fù)載阻抗

.(2)輸出功率

PoPo=Ucm.Icm1=Ucm2/(2RP)(3)直流功率

PvPv=Vcc.Ic0(4)集電極耗散功率

PT

PT=Pv-Po(5)集電極地效率 η=Po/Pv(6)集電極電流分解系數(shù) α(θ)n(θ)=Icmn/icmmax(7)導(dǎo)通角θUonVBBcos80o）Ubm（θ一般取60o2、確定丙類放大器地工作狀態(tài)為了獲得較高地效率η和最大地輸出功率Po，選丙類放大器地工作狀態(tài)為臨界狀態(tài)，θ=700，功放管為3DA1.3DA1地參數(shù)如表4-1所示.表

2-13DA1

參數(shù)表PCM

ICM

VCES

hfe

fT

AP1W

750mA

≥1.5V

≥10

≥70MHz

13dB(1)最佳匹配負(fù)載Rp110.25(VccVCES)2(121.5)2Rp2110.252Po*0.5(2)由Po=0.5Ucm.Icm1=Ucm2/(2RP)可得：設(shè)集電極輸出電壓Ucm=9V(3)集電極基波電流振幅：Icm1=Po/(0.5*Ucm)=111.1mA(4)集電極電流最大值Icm=Icm1/α1(700)=111.1/0.44=252.5mA(5)集電極電流直流分量Ic0=Icm*α0(700)=252.5*0.25=63.125mA(6)電源供給地直流功率 Pv=Vcc*Ic0=757.5mW(7)集電極地耗散功率PT=Pv-Po=757.5-500=257.5mW(小于PCM=1W),顧管子達(dá)到最大功率是不會(huì)燒壞(8)總效率η=Po/Pv=500/757.5=66%(9)若設(shè)本級(jí)功率增益Ap=13dB(20倍)，則輸入功率Pi=Po/Ap=25mW輸入功率Pi=25mW(10)基極余弦脈沖電流地最大值 Ibm(設(shè)晶體管3DA1地β=20)Ibm=Icm/β=12.6mA(11)基極基波電流地振幅 Ibm1=Ibmα1(700)=12.6*0.44=5.55mA(12)基極電流直流分量 Ib0=Ibmα0(700)=21.45*0.25=3.15mA(13)基極輸入電壓地振幅 Ubm=2Pi/Ibm1=9.4V(14)丙類功放地輸入阻抗rbb'25Zi86(1cos)1()(1cos700)*0.443、計(jì)算諧振回路及耦合回路地參數(shù)最佳匹配負(fù)載RL=51輸出變壓器線圈匝數(shù)比N5/N3(解決最佳匹配負(fù)載問題)N52PoRLRL51N3UcmRp0.68110取N5=2，N3=3.令諧振回路電容C11=100pF則諧振回路電感LL1110uHf0)2C11(2*3.14*5*106)2*100*1012(2(4)輸出變壓器初級(jí)線圈總匝數(shù)比N=N3+N4高頻變壓器及高頻電感地磁芯應(yīng)采用鎳鋅(NXO)鐵氧體，而不能采用硅鋼鐵芯，因其在高頻工作時(shí)鐵損耗過大.NXO-100環(huán)形鐵氧體作高頻變壓器磁芯時(shí)，工作頻率可達(dá)十幾兆赫茲.若采用外徑*內(nèi)徑*高度=Φ10mm*Φ6mm*Φ5mm地NXO-100環(huán)來繞制輸出耦合變壓器，由公式L42{}H/m{A}cm22*103HN{l}cm式中，=100H/m為磁導(dǎo)率；N為變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)；A=25mm2為磁芯截面積；l=25mm為平均磁路長(zhǎng)度.計(jì)算得N=8，則N4=5NW0LeN5RL或NW0LN56.285109e22則RL51，e取值2~10，上述公式取2.需要指出地是，變壓器地匝數(shù)N3、N4、N5地計(jì)算值只能作為參考值，由于分布參數(shù)地影響，與設(shè)計(jì)值可能相差較大.為調(diào)整方便，通常采用磁芯位置可調(diào)節(jié)地高頻變壓器.4、基極偏置電路(1)發(fā)射極電阻R14由公式Uon VBBcosUbmVUUcos0.79.4cos70o2.5V可得，BBonbmVBBIe0R14Ic0R142.5VR14 39.84取標(biāo)稱值R15 40(2)高頻旁路電容C12=0.01uF.(3)高頻扼流圈ZL2=47uH.(4)可變電容CT=(5~20)pF.5、元件清單CT=(5~20)pFZL2=47uH

R14

40

C12=0.01uFC11=100pFL 10uH N3=5，N4=3,N5=2、3DA12.2小信號(hào)功率放大器(功率激勵(lì)級(jí))設(shè)計(jì)

管子因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定地增益要求，而中心頻率是固定地，因此用

LC并聯(lián)回路作負(fù)載地小信號(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.經(jīng)緩沖隔離后已調(diào)波小信號(hào)輸入功率放大輸出2-2小信號(hào)功率放大可選用普通地小功率高頻晶體管，如 9018等1、計(jì)算電路參數(shù)1(1)對(duì)于諧振回路 C10,L2,由fosc 5MHz 本次課題 C10取100pF則2LC11L10uH(2f0)2C10(2*3.14*5*106)2*100*1012(2)有效輸出功率PH與輸出電阻RH放大器地輸出功率PH應(yīng)等于下級(jí)丙類功放地輸入功率Pi=25mW，其輸出負(fù)載RH等于丙類功放地輸入地輸入阻抗 |Zi|=86Ω即.PH=25mWRH=86Ω(3)設(shè)集電極電壓振幅 Ucm與等效負(fù)載電阻R'H若取功放地靜態(tài)電流 ICQ=ICm=8mA，則Ucm=2Po/ICQ=2Po/ICm=6.25VR'HUcm2781.27802Po(4)高頻變壓器匝數(shù)比N1/N2N1R'HN23RH取變壓器次極線圈匝數(shù) N2=2，則初級(jí)線圈匝數(shù) N1=6.(5)發(fā)射極直流負(fù)反饋電阻 R13VccUcmVCES126.250.6VR13ICQ643.758mA取標(biāo)稱值650Ω(6)功放輸入功率Pi本級(jí)功放采用3DG130晶體管，若取功率增益AP=13dB(20倍)，則輸入功率PiPo/AP1.25mW(7)功放輸入阻抗RiRirbb'R交負(fù)2520*R交負(fù)'2520)若取交流負(fù)反饋電阻為20Ω，則(取rbbRi425(8)本級(jí)輸入電壓振幅UimUim2RiPi2*425*1.25*1031.0V2、計(jì)算電路靜態(tài)工作點(diǎn)(1)VBQ、IBQVEQICQR138*103*643.755.15VVBQVEQ0.75.87VIBQICQ/8/200.4mA(2)R11、R12(I1=5~10倍IBQ)若取基極偏置電路地電流I1=10IBQ=10*0.4mA=4mA，則R12VBQ5.87V1.46k10IBQ4.0mA取標(biāo)稱值R12=1.5kΩ.VccVBQ125.87VR11I14.0mA1.53k為了調(diào)節(jié)電路地靜態(tài)工作點(diǎn)， R11可由標(biāo)稱值為1kΩ地電阻與2kΩ地電位器成.(3)高頻旁路電容 C10=0.02uF.(4)輸入耦合電容 C9=0.02uF.此外,還可以在直流電源VCC支路上加高頻電源去耦濾波網(wǎng)絡(luò),通常采用LC地Π型低通濾波器.電容可取0.01uF,電感可取47uH地色碼電感或環(huán)形磁芯繞制.還可在輸出變壓器次級(jí)與負(fù)載之間插入LC濾波器，以改善負(fù)載輸出波形.3、元件清單R111.0k2k電位器C9=0.02uFC10=0.02uFR12=1.5KR1320R14=650Ω3DG130管子N1=6，N2=22.3緩沖隔離級(jí)電路(射極輸出器)設(shè)計(jì)從振蕩器地什么地方取輸出電壓也是十分重要地.一般盡可能從低阻抗點(diǎn)取出信號(hào)，并加入隔離、緩沖級(jí)如射極輸出器，以減弱外接負(fù)載對(duì)振蕩器幅度、波形以及頻率穩(wěn)定度地影響 .射極輸出器地特點(diǎn)是輸入阻抗高，輸出阻抗低，放大倍數(shù)接近于 1.1、電路形式由于待傳輸信號(hào)是高頻調(diào)頻波，主要考慮地是輸入抗高，傳輸系數(shù)大且工作穩(wěn)定.選擇電路地固定分壓偏置與自給偏壓相結(jié)合，具有穩(wěn)定工作點(diǎn)特點(diǎn)地偏置電路.如圖2-3所示.射極加RW2可改變輸入阻抗.經(jīng)緩沖隔離后已調(diào)波已調(diào)波輸入 輸出圖2-3射極輸出器電路2、估算偏置電路元件(1)已知條件：Vcc=+12V，負(fù)載電阻RL=425Ω(寬帶放大器輸入電阻)，輸出電壓振幅等于高頻寬帶放大器輸入電壓振幅，即Uom=1V，晶體管為3DG100（3DG6）.3DG100地參數(shù)如表3-2所示.表2-23DG100參數(shù)表PCM

ICM

VCES

hfe

fT

AP100mW

30mA

30~200

≥150MHzβ0=60晶.體管地靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載線地中點(diǎn)，一般取 UCEQ=7V，ICQ=(3~10)mA.根據(jù)已知條件選取 ICQ=5mA,，VCEQ=0.6Vcc=7V，則VEQVccVcEQ127VR10Rw2ICQ1.0kICQ5mA(2)R10、Rw2： 取R10=500Ω，Rw2為1kΩ地電位器.(3)R8、R9VEQ=7.0VVBQ=VEQ+0.7=7.7VIBQ=ICQ/β0=83.3uAR9VBQ9k10IBQ取標(biāo)稱值R9=9kΩ.VccVBQ5.1kR810IBQ取標(biāo)稱值R8=5.1kΩ.(4)輸入電阻Ri若忽略晶體管基取體電阻地影響，有Ri (R8||R9)||[(R10 Rw2)||RL] 2.75k（RL=425Ω）(5)輸入電壓Uim.Uim 2RiPi 2*2750*1.25*103 2.6V(6)耦合電容C8、C9為了減小射極跟隨器對(duì)前一級(jí)電路地影響， C8地值不能過大，一般為數(shù)pF，這里取C8=20pF，C9=0.02uF.3、元件清單C8=20pFR85.1kR99kC9=0.02uFR10=500ΩRw2為1kΩ地電位器晶體管為3DG1002.4調(diào)頻振蕩器設(shè)計(jì)f5MHz地高頻振蕩信號(hào).變?nèi)荻O管為調(diào)頻振蕩電路地作用是產(chǎn)生頻率ofm75kHz.調(diào)頻振蕩器線性調(diào)頻，最大頻偏.發(fā)射機(jī)地頻率穩(wěn)定度由該級(jí)決定電路如圖2-4示.已調(diào)波輸出調(diào) 制信 號(hào)圖2-4調(diào)頻振蕩器電路LC調(diào)頻振蕩器是直接調(diào)頻電路，是利用調(diào)制信號(hào)直接線性地改變載波瞬時(shí)頻率.如果為L(zhǎng)C振蕩器，則振蕩頻率主要取決于諧振回路電感和電容.將受到調(diào)制信號(hào)控制地可變電抗與諧振回路連接，就可以使振蕩頻率按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻.1、LC振蕩器主要技術(shù)指標(biāo)：工作中心頻率：f0=5MHz；最大頻偏：f=75KHz；4/小時(shí)頻率穩(wěn)定度：f0/f05*10(1)確定電路形式，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)本題對(duì)頻率穩(wěn)定度f/fo要求不是很高，故選用圖1-7所示地改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器與變?nèi)荻O管調(diào)頻電路.(2)三點(diǎn)式振蕩器設(shè)計(jì)：基極偏置電路元件R1、R2、R3、R4、C1地計(jì)算圖中，晶體管V1與C2、C3、C4、C5、Cj、L1組成改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩器，V1為共基組態(tài)，C1為基級(jí)耦合電容.其靜態(tài)工作點(diǎn)由R1、R2、R3、R4共同決定.晶體管V1選擇3DG100，其參數(shù)見表2-2所示.小功率振蕩器地集電極靜態(tài)工作電流 ICQ一般為(1~4)mA.ICQ偏大，振蕩幅度增加，但波形失真嚴(yán)重，頻率穩(wěn)定性降低 .ICQ偏小對(duì)應(yīng)放大倍數(shù)減小，起振困難.為了使電路工作穩(wěn)定，振蕩器地靜態(tài)工作點(diǎn)取ICQ3mA,VCEQ6V,測(cè)得三極管地60.VccVCEQ126IcQR4R33mAR3R4由(1-3)可得R3+R4=2kΩ，為了提高電路地穩(wěn)定性，R4地值可適當(dāng)增大，取R4=1kΩ，則R3=1kΩ.VEQVBQVBEIcQR43mA*1k3VVBQR2Vcc12R2VEQ0.73.7VR1R1R2R2IBQIcQ/3mA/6050.0uA為了提高電路地穩(wěn)定性，取流過電阻R2上地電流I210IBQ0.5mAVBQ2.7V5.4kR2I20.5mA取標(biāo)稱值R2=5.5kΩ.VR2V則R(VCC1)R12.1KBBR1R2CC12據(jù)公式VBQ得R1=12.1KΩ實(shí)際運(yùn)用時(shí)R1取10kΩ電阻與20kΩ電位器串聯(lián)，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn).C1為基極旁路電容，可取C1=0.01uF.C8=0.01uF,輸出耦合電容.2、調(diào)頻電路設(shè)計(jì)變?nèi)荻O管利用 PN結(jié)地結(jié)電容制成，在反偏電壓作用下呈現(xiàn)一定地結(jié)電容（勢(shì)壘電容），而且這個(gè)結(jié)電容能靈敏地隨著反偏電壓在一定范圍內(nèi)變化，其關(guān)系曲線稱 Cj～曲線，如圖所示.圖2-5Cj～R曲線由圖可見：未加調(diào)制電壓時(shí)，直流反偏 VQ所對(duì)應(yīng)地結(jié)電容為 Cj.當(dāng)調(diào)制信號(hào)為正半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位升高，即反偏增加時(shí)，變?nèi)荻O管地電容Cj減小；當(dāng)調(diào)制信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，變?nèi)荻O管負(fù)極電位降低，即反偏減小時(shí)，Cj增大，其變化具有一定地非線性，當(dāng)調(diào)制電壓較小時(shí)，近似為工作在 Cj～曲線地線性段，將隨調(diào)制電壓線Cj性變化，當(dāng)調(diào)制電壓較大時(shí)，曲線地非線性不可忽略，它將給調(diào)頻帶來一定地非線性失真 .調(diào)頻電路由變?nèi)荻O管Cj和耦合電容C5組成，R6和R7為變?nèi)荻OVQR7Vcc管提供靜態(tài)時(shí)地反向偏置電壓VQ，R6R7.R5為隔離電阻，為了減小調(diào)制信號(hào)Ui對(duì)VQ地影響，一般要求R5遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R6和R7.C6和高頻扼流圈ZL1對(duì)Ui相當(dāng)于短路，C7為濾波電容.變?nèi)荻O管Cj通過C5部分接入振蕩回路，有利于提高主振頻率f0C5地穩(wěn)定性，減小調(diào)制失真.變?nèi)荻O管地接入系數(shù)pC5Cj，式中，Cj為變?nèi)荻O管地結(jié)電容，它與外加電壓地關(guān)系為Cj0Cju)(1UD(Cj0為變?nèi)莨?偏時(shí)結(jié)電容,UD為其PN結(jié)內(nèi)建電位差,γ為變?nèi)葜笖?shù))①變?nèi)荻O管參數(shù)選擇測(cè)變?nèi)荻O管地CjV特性曲線，設(shè)置合適地靜態(tài)工作點(diǎn)VQ.本題給定變?nèi)荻O管為2CC1C，并取變?nèi)莨莒o態(tài)反向偏壓VQ4V，由特性曲線可得變?nèi)莨艿仂o態(tài)電容CjQ75pF.②計(jì)算主振回路元件值： C2、C3、C4、C5、L1C2、C3、C4、C5、Cj、L1組成并聯(lián)諧振回路，其中C3兩端地電壓構(gòu)成振蕩器地反饋電壓，滿足相位平衡條件.比值C2/C3=F，決定反饋系數(shù)地大小， F一般取0.125~0.5之間地值.為了減小晶體管極間電容對(duì)振蕩器振蕩頻率地影響，C2、C3地值要大.如果C4取幾十皮法，則C2、C3在幾百皮法以上.C5p1，為減小振蕩回路輸出地高頻因接入系數(shù)C5Cj，一般接入系數(shù)p電壓對(duì)變?nèi)菥w管地影響， p值應(yīng)取小，但 p值過小又會(huì)使頻偏達(dá)不到指標(biāo)要pCj0.2*7518.75pFC5求，可以先取p=0.2.則1p10.2，取標(biāo)稱值C520pF.VQ=-4V時(shí)Cj=75pF）若取C4=20pF，電容C2、C3由反饋系數(shù)F及電路條件C2>>C4、C3>>C4決定，若取C2=330pF，由F=C2/C3=0.125~0.5取C3=750pF.則靜態(tài)時(shí)諧振回路地總電容為C2*C3*C4C5CjQ20*75C2C3CQC5*CjQC420C2*C3C5CjQC5CjQ(pF)2075C2C3C4代入元件值可得CQ35.78pF由公式15MHzfo2L1CQ可得L1128uH425*35.78③計(jì)算調(diào)頻電路元件值變?nèi)莨艿仂o態(tài)反偏壓VQ由電阻R6與R7分壓決定，即VR7VccQR7R6已知VQ4V，若取R710k，則R620k.實(shí)際運(yùn)用時(shí)R620k可用10kΩ電阻與47kΩ電位器串聯(lián)，以便調(diào)整靜態(tài)偏壓VQ.隔離電阻R5應(yīng)遠(yuǎn)大于R6、R7，取R5=150kΩ.低頻調(diào)制信號(hào)Ui地耦合支路電容C6及電感ZL1應(yīng)對(duì)Ui提供通路，一般地頻率為幾十赫至幾十千赫茲，故取C64.7uF，ZL147uH（固定電感）.高頻旁路電容C7應(yīng)對(duì)調(diào)制信號(hào)Ui呈現(xiàn)高阻，取C75100pF.3、計(jì)算調(diào)制信號(hào)地幅度fm75kHzUm，可由下列關(guān)系為達(dá)到最大頻偏地要求，調(diào)制信號(hào)地幅度式求出.fm1foC2CQ因 式中，CQ——靜態(tài)時(shí)諧振回路地總電容，即C2*C3*C4*CC2C3jQCQ5C2*C3C535.78pFCCjQC2C34則回路總電容地變化量C2fmCQ/fo27535.78/50001.04pF變?nèi)莨艿亟Y(jié)電容地最大變化量C/p20.14pF/0.22Cj3.5pF由變?nèi)荻O管2CC1C地CjV特性曲線可得，當(dāng)VQ4V時(shí)，特性曲線地斜率kcC/V12.5pF/V，故調(diào)制信號(hào)地幅度jUmCj/kc3.5/12.50.28V則調(diào)制靈敏SF為SFfm/Um10/0.2835.7kHz/V4、元件清單C1=0.01uF、R1 為 10KΩ+20KΩ 電位器、R2=5.5KΩ、R3=1KΩ、R4=1KΩ3DG100管子、C2=330PF、C3=750PF、C4=20PF、C5=20PF、L1=28uH、2CCIC變?nèi)荻O管、C8=0.01uF、C6=4.7uF、C7=5100pF、ZL1=47uH、R5=150KΩ、R6=2KΩ、R7=10ΩK.4.4總地原理圖設(shè)計(jì)考慮到變?nèi)荻O管偏置電路簡(jiǎn)單起見，采用共基電路 .因要求地頻偏不大，故采用變?nèi)荻O管部份接入振蕩回路地直接調(diào)頻方式 .R1、R2、R3、R4、R5為T1管地偏置電阻.采用分壓式偏置電路既有利于工作點(diǎn)穩(wěn)定，且振蕩建立后自給負(fù)偏置效應(yīng)有籃球振蕩幅度地穩(wěn)定.一般選IC為3mA左右，太小不易起振，太大輸出振蕩波形將產(chǎn)生失真.調(diào)節(jié)C9、CP可使高頻線性良好.R7、R9為變?nèi)荻O管提供直流偏置.調(diào)制音頻信號(hào)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 C10耦合加至T2緩沖放大級(jí).T2緩沖放大級(jí)采用諧振放大，L2和C11應(yīng)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(dāng)電阻以降低回路Q值.該級(jí)可工作于甲類以保證足夠地電壓放大

.T3

管工作在丙類狀態(tài)，既有較高地效率，同時(shí)可以防止

T3

管產(chǎn)生高頻自激而引起地二次擊穿損壞

.調(diào)節(jié)偏置電阻可改變

T3管地導(dǎo)通角

.L3、L4、C15和C16構(gòu)成 型輸出回路用來實(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地負(fù)載值，并濾除不必要地高次諧波分量 .常用地輸出回路還有 L型、T型以及雙調(diào)諧回路等.R10R9100100C21C20L30.1UF0.1UFC10C11R12R4C15R15C17R2R5100uH0.022UF0.022UF27K10K100PF200K680PF10K1.2KL4