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电子线路课程设计 小功率调频发射机.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.18M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    电子线路课程设计 一、题目 小功率调频发射机的设计和制作 二、设计和制作任务 1． 确定电路形式，选择各级电路的静态工作点，画出电路图。 2． 计算各级电路元件参数并选取元件。 3． 画出电路装配图。 4． 组装焊接电路。 5． 调试并测量电路性能。 6． 写出课程设计报告书 三、主要技术指标（要求） （1）、 1．中心频率 0f =12MHz 2．最大频偏 3．输出功率 mf >10kHz oP ≥30mW 4．电源电压 Vcc=9V （2）、实验目的： 学习小功率发射机的设计方法和设计电路 了解小功率调频发射机的工作原理及其音频调制的原理 增强理论联系实际的能力，增强动手能力，完成电路的制作和调试 四、确定电路组成方案 (1) 拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下，应力求 电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减小级间的相互感应、干 扰和自激。在实际应用中，很多都是采用调频方式，与调幅相比较，调频系统有 很多的优点，调频比调幅抗干扰能力强，频带宽，功率利用率大等。 (2) 调频可以有两种实现方法，一是直接调频，就是用调制信号直接控制振 荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。另一种就是间接调频，先对调制 信号进行积分，再对载波进行相位调制。两种调频电路性能上的一个重大差别是 受到调频特性非线性限制的参数不同，间接调频电路提供的最大频偏较小，而直
    接调频可以得到比较大的频偏。 所以，通常小功率发射机采用直接调频方式， 它的组成框图如下所示。 调 频 振荡级 缓冲级 功率 输出级 五、设计思路及实验原理 其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信 号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡信号进行放 大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免 级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度，功放级的任务是确保高 效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。 各级电路分析及参数计算： 第一级：调频振荡级 由于是固定的中心频率，考虑采用平率稳定度较高的克拉波振荡电路。其电 路图如下： 如图，T 应该工作在甲类状态，其静态工作点不应设的太高，工作点太高 振荡管工作范围易进入饱和区，输出阻抗的降低将使振荡波形严重失真，但工作 点太低将不易起振。
    电路中 C1，C2 受三极管级间电容 Cce，Cbe，Ccb 的影响。因此在电容的取 值上应满足 C4  C1,C4  C2.（C1=220p C2=220p C4=100p） f LC 1 (2 1 1 1 C C  1 4 C )  1 2 C  L≈3.5uH 第一级电路图如下： 考虑到变容二极管偏置电路简单起见，采用共基电路。因要求的频偏不大 10 f m ），故采用变容二极管部份接入振荡回路的直接调频方式。C1 为 kHz （ 高频旁路电容，R1、R2、R3、R4、R5 为 T1 管的偏置电阻。采用分压式偏置电 路既有利于工作点稳定，且振荡建立后自给负偏置效应有振荡幅度的稳定。一般 选 Ic 为 3mA 左右，太小不易起振，太大输出振荡波形将产生失真。调节 C9 可 使高频线性良好。R7、R8 为变容二极管提供直流偏置。调制音频信号 C17、L4 加到变容二极管改变振荡频率实现调频。振荡电压经电容 C9 耦合加至 T2 缓冲 放大级。R6 、C4 、C5 为电源滤波电路。 第二级：缓冲级 由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，为了使第三级能够达到 额定功率必须加大激励即 Vbm，因此要求缓冲级有一定的增益，因此可采用以 LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。对该级管子的要求是：   f V ( (3 5) f  0 2 V  CC BR CEO )
    至于谐振回路的计算，一般先根据 0f 计算出 LC 的乘积值，然后选择合适的 C 再求出 L。C 根据实验要求的频率可选用 100pF—200pF。 由 1 (2 LC 可得 L≈1.7uH ) f 第二级电路图如下： 缓冲级采用谐振放大，R9、 R10、R11 作为分压偏置，L2 和 C10 应谐振在 振荡载波频率上。如果发现通过频带太窄或出现自激可在 L2 两端并联上适当电 阻以降低回路 Q 值。该级应该工作在甲类状态以保证足够的电压放大。 第三级：功率输出级 为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发电路，电 路工作在丙类，同上可得 L≈1.1uH。级与级之间还应加入级间耦合电容，电容 r  1 wc 取值应对交流近似短路（ ）。输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，从 P  结构简单、调节方便起见，实验中可采用п型网络，计算元件参数时通常取 1eQ CN I  max CN 在 10 以内。功放管要满足以下条件： 2 V V  ) ( BR CEO CC (3 5) f f   P 0 i c  0
    第三级电路图如下： T3 管工作在丙类状态，既有较高的效率，同时可以防止 T3 管产生高频自 激而引起的二次击穿损坏。调节偏置电阻可改变 T3 管的导通角。L3、L4、C15 和 C16 构成型输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，即将天线阻抗变换为 功放管所要求的负载值，并滤除不必要的高次谐波分量。 总电路图如下：
    附各元件参数： R1=10K R2=10K R3=1.2K R4=12 Ω R5=1K R6=100 Ω R7=27K R8=27K R9=10K R10=10K R11=470Ω R12=20K R13=220K R14=100Ω R15=100Ω C1=0.01uF C2=100p C3=220p C4=0.01uF C5=0.01uF C6=220p C7=220p C8=47p C9=180p C10=100p C11=100p C12=220p C13=680p C14=0.1u C15=1000p C16=100u C17=0.1uF L4 为高频扼流圈 L1、L2、L3 为电感（在试验中用漆包线在中周上绕 12 圈左右） 六、调试方法、步骤和结果 调试方法、步骤和结果 本实验的要求是： 中心频率 最大频偏 输出功率 f  12 MHz 0 10 f m Po 30 kHz mW 接好电源（9V）和底线，不能接反，输出（天线）接示波器。首先要 检查电路是否连接无误，才能进行下一步的调试。可测量静态工作点，用电 压表测一下三个三极管的管脚电压是否满足该设计的要求。如果输出端没有 出现波形，则应该先检查电路的连接，可以一级一级检查排错。用示波器在 第一级输出上检测波形和频率，然后检查第二级，接着检查第三级，这样检 查可避免无目的，盲目的排查，以缩小排查范围，有针对性的排查才能较快 的检查出错误所在。 检查确认电路无误后，反复调节三个电感 L1、L2、L3 使频率稳定在 12MHz ±0.1MHz，输出端（天线处）波形的峰峰值达到 4V 以上。调试符合要求后， 接上负载（100 欧），继续调试直到符合要求，连接频偏仪测出最大频偏。 调试过程比较繁琐，需要反复调节三个电感的电感值，要三个一起配合起来 调，以同时满足中心频率和输出功率的要求。调节电感时，要缓慢转动中周 的磁芯，同时观察示波器上的波形是否失真，峰峰值是否达到要求，如果不
    能，则要继续调节，直到符合要求，如果还不行，可以将 C13 更换为小一点 的电容。若最大频偏不能满足要求，首先检查电路是否有接错，然后继续调 节三个电感。直到最大频偏大于 10K，且频偏仪上波形不能失真。 1.故障分析及解决方法 (1) 调频振荡级与缓冲级相联时的故障 调频振荡级与缓冲级相联时，可能出现振荡级的输出电压幅度明显减小或波形失 真变大。产生的主要原因可能是射随器的输入阻抗不够大，使振荡级的输出负载 加重，可通过改变射极电阻 RP1，提高射随器的输入阻抗。 （2）调频振荡级电路不起振 用万用表测得 Q1 的 e 级和 c 级均为 8 点多伏。电路无法偏置，检查发现偏置电 阻 R1 被短路，电路板在焊接的时候直接把 R1 的两个引脚短路了。除此之外，阻 抗匹配网络中的 L1，中周没有调好电路也无法起振。检查电路及调好中周后振 荡电路可正常起振，振荡频率 0f =12.08MHZ。 (3) 功放级与前级级联时的故障 输出功率明显减小，波形失真增大，产生的原因可能是级间相互影响，使末级丙 类功放谐振回路的阻抗发生变化，可以重新调谐，使回路谐振。 （4）功率输出级输出电压峰峰值达不到要求 第一级电路（频率振荡级）和第二级电路（缓冲级）检查无误后，接着调试功率 输出级，反复调节三个电感 L1、L2、L3 使频率稳定在 12MHz±0.1MHz，输出端 （天线处）波形的峰峰值达到 4V 以上。接上负载重复以上步骤。但是波形的峰 峰值最多只能调到 2 至 3V。考虑在 R11 两端并上 102 电容，问题解决。 最终我们测得的负载不失真波形的数据： 测试项目 中心频率 f 0（MHz） 输出电压（V） 最大频偏 mf 测试值 11.96MHz 4.8V 10K
    八、课程设计小结 通过本次实验，首先焊接技术肯定明显得得到了提高。更加重要的是学习到 的理论知识在电路板的调试实践中得到了应用。 本次课程设计历时两天,，查找资料，电路的准备用了半天的时间，元器件 排布及焊板用了半天，电路的调试用了一天的时间。我们最后完成了本次课程设 计，调试结果符合要求。总的来说，这次课程设计收获颇多。通过这次课程设计 实践，加深、巩固了对课本内容的掌握，对电子线路内容有了更深的了解与认识。 虽然过程有点繁琐，但是，我们最终还是完成了实验要求的内容！最繁琐的是在 实验室调试电路，从早上到傍晚，我们组都坐在实验室里反复调试检查电路。 接好电源后，检测各个三级管管脚电压正常，但是在输出端（天线处）没有 出现预想的波形，用示波器检查第一级输出端，也没有波形，电路根本没有起振。 于是检查第一级三极管周围元件与布线，发现变容二极管的管脚焊反了，还有偏 置电阻短路了。改正错误后，在第一级输出端能检测到波形。在第三级再次检测， 也出现了波形，电路无误。此后再检测波形时，却发现又无波形，几经检查发现 时中周坏了，换过中周后恢复正常。接着，调节三个中周，以使中心频率达到 12MHz±0.1MHz 和第三级输出峰峰值大于 4.2V。这一步是这次实验最难达到的 一个要求，大家在实验室里所花费的大部分时间都是在调节三个中周，我们组也 不例外，要同时达到频率和功率的要求可不容易。需要很细心地反复调节对应的 电感，不是中心频率没有达到要求就是第三级天线处输出端峰峰值达不到 4.2V 以上。调了许久还是不行，我们组的解决办法是将 C13 的电容更换为电容值小一 点（220p）的电容，又调试了一会儿，终于满足了中心频率和输出功率的要求 （f0=11.93MHz，输出端 Vpp=4.16V）,频偏测出为 10k。虽然有点辛苦，但是最
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