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无线电发射电路基础——高频振荡电路.pdf

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电子电路网(www.cndzz.com) 无线电发射电路基础—高频振荡器电路(附制作实例) 利用无线电波传递信息,具有传输距离远、传送信息量大、可以穿越大多数障碍 物以及无须架设线路等特点,广泛应用于通信、广播、遥控和遥测等领域,也吸 引了大批无线电爱好者投身其中。要发射无线电波,首先要产生无线电波。“振 荡”电路就是按照人们的意愿产生无线电波的“机器”。 高频振荡器 振荡器是一种不需要外加输入信号,而能够自己产生输出信号的电路。产生无线 电载波信号的高频振荡器属于正弦波振荡器。正弦波振荡器由放大电路和反馈电 路两部分组成,反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入 端,周而复始即形成振荡,如图 1 所示。高频振荡器有变压器耦合振荡器、电感 三点式振荡器、电容三点式振荡器、晶体振荡器等多种电路形式。 图 1 正弦波振荡器 1. 变压器耦合振荡器 变压器耦合振荡器电路如图 2 所示,变压器 T 包括振荡线圈 L2 和反馈线圈 L1, L2 与 C2 组成 LC 并联谐振回路,作为晶体管 VT 的集电极负载,L1 接在 VT 基极。 VT 与 LC 并联谐振回路构成选频放大器,只有频率 f =f o 的信号得到放大,并 经变压器 T 正反馈至基极,形成振荡,振荡频率 f o=1/(2π L 2C2),正弦 波信号经 C4 耦合输出。变压器耦合振荡器的特点是容易起振,输出电压较大, 但最高振荡频率较低。 2. 电感三点式振荡器 所谓三点式振荡器,是指晶体管的 3 个电极直接与振荡回路的 3 个端点相连接而 构成的振荡器,如图 3 所示。 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 图 2 变压器耦合振荡器 图 3 三点式振荡器 等幅波发射机制作实例 等幅波发射机可以产生和发射等幅无线电波,即没有被调制的无线电载波信号, 它是用各种调制方式传输无线电信号的基础,也可用作等幅无线电报实训或简易 无线电遥控。 1. 电路原理 图 14 所示为等幅波发射机电路,它实际上就是一个高频振荡器,产生频率为 40 MHz 的高频无线电波。晶体管 VT1、 VT2 及 L1、C1 等构成双管推挽高频振荡器, 振荡频率由 L1、C1 谐振回路决定,电路产生的高频信号由 L1 耦合至 L2,通过 天线发射出去。L3 为高频阻流圈,C2 为高频旁路电容。双管推挽高频振荡器具 有易于起振、输出功率大的特点,适合无线电爱好者制作。 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 图 14 等幅波发射机电路图 图 15 9018NPN 型高频小功率晶体管 2. 元器件选择与自制 VT1 和 VT2 选用 9018 等 NPN 型高频小功率晶体管(图 15),VD1 和 VD2 选用 2CK10 等 开关二极管。C1 ~ C4 选用高频瓷片电容器,电阻无特殊要求。电感线圈需自行绕制。绕 制 L1 的方法是:利用一直径 5mm 左右的圆棒(例如墨水笔芯)作为模具,用直径 1mm 的 镀银线(也可用裸铜线)在模具上绕 10 圈,脱胎为空心线圈,并将其均匀拉长为 20mm 左 右,然后另用一截镀银线在线圈中间(5 圈处)夹紧并焊牢,作为抽头引线,如图 16 所示。 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 天线采用一段软导线,其一端接地,然后在 L1 上缠绕 4 圈作为 L2,余下的拖线即为天线, 如图 17 所示。高频阻流圈 L3 选用固定电感(图 18),也可自制,方法是:利用 1MΩ左右 电阻作为骨架,用直径 0.1mm 漆包线在其上密绕 90 圈,线圈两头分别焊牢在电阻的两引 脚上即可,如图 19 所示。 图 16 绕制电感线圈 图 17 在线圈上绕上软导线 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 图 18 固定电感 图 19 L3 的制作 3. 制作与调试 整机可用爱好者熟悉的“洞洞板”装制,十分方便。制作好的电路板如图 20 所示,左侧为天 线,右侧经开关 S 接电源正极,黑线接电源负极。本机安装无误一般不需要调整即可正常 工作。如需调节振荡频率,可适当改变 C1 的大小,或增减 L1 的匝间距离。 图 20 制作好的电路板 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 用电键取代电源开关 S,本机即成为一台简易的等幅无线电发报机,可作为业余无线电爱好 者实训之用。 3 个电抗中,Xbe、Xce 必须是相同性质的电抗(同是电感或同是电容),X cb 则必须是 与前两者相反性质的电抗,才能满足振荡的相位条件。 电感三点式振荡器电路如图 4 所示,L1、L2、C4 为构成振荡回路的 3 个电抗,由于振荡回 路的 3 个电抗中有两个是电感,所以叫做电感三点式振荡器。 电感三点式振荡器是利用自耦变压器原理将输出电压 U o 反馈到输入端的,电感 L1 和 L2 可看作是一个自耦变压器,L1 上的输出电压 U o 通过自耦在 L2 上产生反馈电压 Uβ,Uβ 与 Uo 反相而与 Ui 同相,形成正反馈而使电路振荡。电感三点式振荡器的特点是容易起振, 波段频率范围较宽,但振荡输出电压波形不够好,谐波较多。 3. 电容三点式振荡器 电容三点式振荡器电路如图 5 所示,L、C3、C4 为构成振荡回路的 3 个电抗,由于振荡回 路的 3 个电抗中有两个是电容,所以叫做电容三点式振荡器。 电容三点式振荡器中,C3 上的输出电压 Uo 同时加在 L、C4 支路上,由于电感上电流滞后 电压 90°,所以支路电流 I 比 Uo 滞后 90°。 而 I 流过电容 C4 所产生的反馈电压 Uβ又 比 I 滞后 90°,即与输出电压 Uo 反相(相差 180°)而与输入电压 Ui 同相,实现了正反 馈,电路实现振荡。电容三点式振荡器的特点是振荡输出电压波形好,振荡频率较稳定,但 不易起振,波段频率范围较窄。 图 4 电感三点式振荡器 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 图 5 电容三点式振荡器 4. 晶体振荡器 为了进一步提高振荡器的频率稳定度,可以采用晶体振荡器。因为晶体的谐振频率十分稳定, 因此晶体振荡器具有非常高的频率稳定度。根据晶体在电路中的作用形式,常用的晶体振荡 器可分为并联晶体振荡器和串联晶体振荡器两类。 并联晶体振荡器电路如图 6 所示,晶体 B 作为反馈元件,并联于晶体管 VT 的集电极与基极 之间。这是一个电容三点式振荡器,晶体 B 在这里等效为一个电感元件使用,与振荡回路 电容 C2、C3 一起组成并联谐振回路,共同决定电路的振荡频率。 串联晶体振荡器电路如图 7 所示,晶体管 VT1、VT2 组成两级阻容耦合放大器,晶体 B 与 C 2 串联后作为两级放大器的反馈网络。晶体 B 在这里等效为一个纯电阻使用,将 VT2 的集 电极电压反馈到 VT1 的基极,构成正反馈电路。电路振荡频率由晶体的固有串联谐振频率 决定。 图 6 并联晶体振荡器 集成电路查询网(www.datasheet.com)
电子电路网(www.cndzz.com) 图 7 串联晶体振荡器 高频放大器 无线电发射电路的组成通常包括振荡器、调制器、高频放大器和天线等,如图 8 所示。高频放大器的作用是将振荡器产生的高频信号放大到足够的功率,送至天 线发射出去。数十毫瓦以下的小功率发射装置也可以不用高频放大器,而由高频 振荡器直接通过天线发射。 高频放大器是一种选频放大器,它只放大我们需要发射的频率的无线电信号。选 频放大器最显著的电路特征是,放大器的负载是 LC 谐振回路。 高频放大器电路如图 9 所示。VT 为高频放大管,L1 与 C2 组成并联谐振回路,作 为 VT 的集电极负载。L1、C2 并联谐振回路的谐振频率为 f o ,只有 f =f o 的信号得到放大,由 L1 耦合至 L2 送入天线发射,电路谐振曲线如图 10 所示。R 1、R2 为 VT 的基极偏置电阻。C1 为输入耦合电容。 图 8 无线电发射电路方框图 图 10 高频放大器频率曲线 图 9 高频放大器 天线 天线是无线电发射和接收系统中必不可少的部分,它承担着向空间辐射无线电波 或从空间接收无线电波的重任。天线的形式多种多样,常用的中、短波段天线主 要有垂直天线、倒 L 天线、T 形天线、伞形天线、笼形天线(图 11)、鱼骨形天 线、八木天线(图 12)、鞭状天线(图 13)等。 集成电路查询网(www.datasheet.com)
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