小功率調頻發射機
——通訊電路課程設計實驗報告
學院：物理與資訊工程
專業：電子資訊工程
班級：07信一
姓名：x
同組：x
老師：x
小功率調頻發射機課程設計
一、 主要技術指標：
1. 中心頻率：
2. 頻率穩定度
3. 最大頻偏
4. 輸出功率
5. 天線形式拉桿天線（75歐姆）
6. 電源電壓
二、 設計和製作任務：
1. 確定電路形式，選擇各級電路的靜態工作點，並畫出電路圖。
2. 計算各級電路元件引數並選取元件。
3. 畫出電路裝配圖
4. 組裝焊接電路
5. 除錯並測量電路效能
6. 寫出課程設計報告書
三、 設計提示：
通常小功率發射機採用直接調頻方式，並組成框圖如下所示：
其中，其中高頻振盪級主要是產生頻率穩定、中心頻率符合指標要求的正弦波訊號，且其頻率受到外加音訊訊號電壓調製；緩衝級主要是對調頻振盪訊號進行放大，以提供末級所需的激勵功率，同時還對前後級起有一定的隔離作用，為避免級功放的工作狀態變化而直接影響振盪級的頻率穩定度；，功放級的任務是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，並饋送到天線進行發射。
上述框所示小功率發射機設計的主要任務是選擇各級電路形式和各級元器件引數的計算。
1.頻振盪級：
由於是固定的中心頻率，可考慮採用頻率穩定度較高的克拉潑振盪電路。關於該電路的設計參閱《高頻電子線路實驗講義》中實驗六內容。
克拉潑（clapp）電路是電容三點式振盪器的改進型電路，下圖為它的實際電路和相應的交流通路：
實用電路交流通路
如圖可知，克拉潑電路比電容三點式在迴路中多乙個與c1 c2相串接的電容c3，通常c3取值較小，滿足c3《c1 ，c3《c2，迴路總電容取決於c3，而三極體的極間電容直接並接在c1 c2上，不影響c3的值，結果減小了這些不穩定電容對振盪頻率的影響，且c3較小，這種影響越小，迴路的標準性越高，實際情況下，克拉潑電路比電容三點式的頻穩度高乙個量級，達。
可是，接入c3後，雖然反饋係數不變，但接在ab兩端的電阻rl』=rl//reo 折算到振盪管集基間的數值（設為rl』』）減小，其值變為
式中，c1，2是c1 c2 和各極間電容的總電容。因而，放大器的增益亦即環路增益將相應減小，c3越小，環路增益越小。減小c3來提高迴路標準是以犧牲環路增益為代價的，如果c3取值過小，振盪器就會因不滿足振幅起振條件而停振。
2.緩衝級：
由於對該級有一定增益要求，考慮到中心頻率固定，因此可採用以lc併聯迴路作負載的小訊號諧振放大器電路。
併聯諧振迴路如圖所示
如圖，rs rl 分別為輸入訊號源內阻和輸出負載電阻，rp為l中心損耗電阻，迴路中總導納為 y（jw）=1/re+j(wc-1/wl) 式中，re=rp//rs//rl.因而電流源is（jw）在回路上產生的電壓為：
令迴路總導納為0，求得諧振角頻率為，這個頻率上，迴路電壓達到最大，，且與同相
其中，qe為有載品質因數，定義為：
qo：為迴路固有品質因素，可見要增大qe 除提高qo外，還應採用rs 大的電流源激勵，且盡可能增大rl值
併聯諧振迴路的幅頻和相頻特性曲線如下圖：
幅頻特性相頻特性
對該級管子的要求是：
至於諧振迴路的計算，一般先根據f0算出lc的乘積值，然後選擇合適的c，再求出l。c根據本課題的頻率可取100pf~200pf
3.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，該級可採用共發射極電路，且工作在丙類狀態，輸出迴路用來實現阻抗匹配並進行濾，如下圖為諧振功率放大器的原理電路圖：
其中zl為外接負載，lr cr 為匹配網路，它們與外接負載共同組成併聯諧振迴路，調cr使迴路諧振在輸入訊號上，為實現丙類功放，基極偏置電壓vbb應該沒在功率管的截至區內
若忽略基區寬度調製效應及管子結電容的影響，則輸入訊號電壓vb（t）=（coswt）*vbm，根據，集電極電流波形是一串週期重複的脈衝序列，脈衝寬度小於半個週期，用傅利葉級數展開可得
……由於集電極諧振迴路調諧在輸入訊號頻率上，因而它對ic中的基波分量呈現的阻抗最大，且為純電阻，稱為諧振電阻，在高q迴路中，其值近似為：，式中=為迴路總電容，為迴路諧振角頻率，qe= /rl為迴路有載品質因素，而諧振回路上對中的其他分量呈現的阻抗均很小，這樣可以近似認為回路上僅有由基波分量產生的電壓，vc，而平均分量和各次諧波分量產生的電壓均可忽略，因而可在負載上得到不失真訊號功率
利用諧振迴路的選頻作用，可以將失真的集電極電流脈衝變換為不失真的余弦電壓，同時還可以將含有電抗分量的外接負載變換為諧振電阻re，而且調節，還能保持迴路諧振時使re等於放大管所需的集電極負載，實現阻抗匹配，因此在諧波功率放大器中，諧振迴路起了選頻和匹配的雙重作用
丙類工作時集電極效率隨管子導通時間的減小而增大，但隨著導通時間的減少，中基波分量幅度將相應減小，從而導致放大器的輸出功率減小，為了在增大輸入激勵電壓幅度vbm外，還必須同將基極偏執電壓vbb向負值方向增大。這樣，加到基極上的最大反向電壓（vbb-vbm）就將迅速增大，從而可能發生功率管發射結被反向擊穿
從結構簡單，調節方便期間，本課題採用型網路，計算元件引數時通常取qe在10以內，型網路及計算如下：
實現條件：re元件表示式：
功率管應滿足以下條件：
四、 參考電路
鑑於上述設計考慮，如圖上的框圖是可供選擇的電路之一，在條件允許時，可採用mc2833單片積體電路來設計，該積體電路工作原理參見其它規格書，應結合本課題需求對電路外圍元件引數作相應的計算修改。
考慮到變容二極體偏置電路簡單起見，採用共基電路。因要求的頻偏不大，故採用變容二極體部份接入振盪迴路的直接調頻方式。c3為基極高頻旁路電容，r1、r2、r3、r4、r5為t1管的偏置電阻。
採用分壓式偏置電路既有利於工作點穩定，且振盪建立後自給負偏置效應有籃球振盪幅度的穩定。一般選為3ma左右，太小不易起振，太大輸出振盪波形將產生失真。調節c9、cp可使高頻線性良好。
r7、r9為變容二極體提供直流偏置。調製音訊訊號c4、加到變容二極體改變振盪頻率實現調頻。振盪電壓經電容c10耦合加至t2緩衝放大級。
t2緩衝放大級採用諧振放大，l2和c11應諧振在振盪載波頻率上。如果發現通過頻帶太窄或出現自激可在l2兩端併聯上適當電阻以降低迴路q值。該級可工作於甲類以保證足夠的電壓放大。
t3管工作在丙類狀態，既有較高的效率，同時可以防止t3管產生高頻自激而引起的二次擊穿損壞。調節偏置電阻可改變t3管的導通角。l3、l4、c15和c16構成型輸出迴路用來實現阻抗匹配並進行濾波，即將天線阻抗變換為功放管所要求的負載值，並濾除不必要的高次諧波分量。
常用的輸出迴路還有l型、t型以及雙調諧迴路等。
五、 焊接電路板：
焊接電路板有許多需要注意的地方，電路板焊接的好壞直接關係著實驗的成敗
1. 要先檢查所有的元件是否可用，c9018應分清基極，集電極，發射極，變容二極體要使用萬用表區分好正負極，避免接線時出現錯誤
2. 排版時要注意橫平豎直，最好將三個三極體平行放置，這樣易於測試
3. 焊接時要注意防止虛焊，電容電感盡量臥式安裝，焊接完成後盡量縮短高頻部分的元件引線，但不用剪太短，否則不容易更改
4. 接地線時不能貪圖省事，用錫一直拉一排連線各管腳的地這樣不易更改線路，應仍使用導線連線，便於修改
5. 繞中週時應有規律的繞，均勻的繞，從下到上或者從上到下，切不可上面繞幾圈下面繞幾圈，這樣在調節的時候會出錯，焊接漆包線時一定要將焊接處的漆刮乾淨，最好用火燒，繞完後要用萬用表測試其是否導通
6. 電源線和地線排放的位置不能靠太近，否則用鱷魚夾加電時易發生短路碰電
六、 除錯電路
1. 給電路板通電，電壓為9v，不加音訊訊號，注意接地，測試三極體的靜態工作點，看是否符合理論要求
2. 分別調節l1 l2 l3使輸出中心頻率達12mhz。並出現不失真的波形（正弦波），調節l1主要改變中心頻率，調節l2主要調節峰峰值的大小，波形失真則可以調節l3，但由於這**電路互為諧振迴路，三者之間會相互影響，一次調節其中乙個會對其餘兩個造成影響。
因此這三者應統調。如調解l1使中心頻率達到12mhz後，調節l2使滿足峰峰值要求時，隨著vpp的上公升，中心頻率也會有所上公升，這時應回頭再微調l1，確保中心頻率的值
3. 加上1khz的音訊訊號，用頻偏移測出角頻
在除錯過程中，出現了許多問題，由於虛焊，導致電路板執行不穩定，輸出頻率與電壓值經常發生跳變，為了解決虛焊問題，電路板不加音訊訊號，加上9v電壓並接地，同時在輸出級用示波器觀察，接觸各個焊點，如果示波器的波形發生跳變，則表示這點很可能發生虛焊，逐一修改
解決虛焊問題，依然有跳變情況，再一次檢查發現，仍有一處錯焊，改正線路後，頻率穩定度總算明顯提高。但是中心頻率達不到要求，最多只能達到10mhz左右，而試著拆下中周重新繞漆包線，由於頻率低於要求指標，減少了線圈數，頻率這次跳到13mhz，超過了指標要求，經過數次調整，達到的要求的12mhz。
第二次除錯時c9018靜態工作點出現問題，沒有達到理論值的4v，負載處輸出也達不到指標水平。嘗試了將rb和l3間的電阻短接，在c9018發射極並上小電阻，依然沒有明顯成效，後來經老師指點，換了多種方法，最後在r11處並了3個200歐電阻，調節l1 l2 l3，終於使各項指標達到要求，最後測得vpp=5.00v，中心頻率為12.
017mhz，頻偏65khz，完成了相應的技術除錯
七、 實驗結果
八、 實驗相關資料
1. 調頻有2種實現方法，直接調頻和間接調頻
直接調頻
調頻訊號的特點是它的瞬時頻率接調製訊號規律變化，直接調頻法就是用調製訊號直接控制振盪器，被控的振盪器可以是lc振盪器，晶體振盪器或張弛振盪器
間接調頻
將調製訊號進行積分，用其值進行調相，使得到所需的調頻訊號，這種通過調相實現調頻的方法稱為間接調頻
正選振盪器中實現直接調頻常用變容二極體
變容管作為振盪迴路總電容的直接調頻電路
小功率調頻發射機設計報告
課程設計 課程名稱高頻電子線路課程設計 課題名稱小功率調頻發射機設計 專業電子科學與技術 班級0802班 學號 200801180219 姓名劉石海 指導教師劉正青老師 2011年6月11日 湖南工程學院 課程設計任務書 課程名稱通訊電子線路課程設計 題目小功率調頻發射機設計 專業班級電子科學與技術...
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參賽編號主辦方填 無線電製作大賽 作品技術報告 調頻發射機 通訊與資訊工程學院 大二作品技術報告 一 摘要 本課程設計主要是設計乙個調頻發射機。發射機的主要任務是完成有用的低頻訊號對高頻載波的調製，將其變為在某一中心頻率上具有一定頻寬 適合通過天線發射的電磁波。課題重點在於設計能給發射機電路提供穩定...
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