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小功率调频发射机的设计与制作

归档日期:07-11       文本归类:发射机      文章编辑:爱尚语录

  小功率调频发射机的设计与制作_机械/仪表_工程科技_专业资料。小功率调频发射机的设计和制作 小功率调频发射机的设计与制作 一、设计任务与要求 1、主要技术指标: 1、中心频率: 2、频率稳定度 3、最大频偏 4、输出功率 5、电源电压 f 0 ? 12MHz

  小功率调频发射机的设计和制作 小功率调频发射机的设计与制作 一、设计任务与要求 1、主要技术指标: 1、中心频率: 2、频率稳定度 3、最大频偏 4、输出功率 5、电源电压 f 0 ? 12MHz ?f / f 0 ? 10 ?4 ?f m ? 10kHz Po ? 30mW Vcc ? 9V 二、 原理及图 1、 小功率调频发射机原理: 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。 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,它的组成框图如图 1 所示。 1 小功率调频发射机的设计和制作 调频震荡级 缓冲级 输出功率级 图 1 调频发射机组成 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, 为避免末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)振荡级 振荡电路主要是产生频率稳定且中心频率符合指标要求的正弦 波信号,目前应用较为广泛的是三点式振荡电路和差分对管振荡电 路。三点式振荡电路又可分为电感和电容三点式振荡电路,由于是固 定的中心频率, 因而采用频率稳定度较高的克拉拨振荡电路来作振荡 级。 (2)缓冲级 因为本次实验对该级有一定的增益要求,而中心频率是固定的, 因此用 LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。缓冲放大级采 用谐振放大,L2 和 C10 谐振在振荡载波频率上。若通频带太窄或出现 自激则可在 L2 两端并联上适当电阻以降低回路 Q 值。 该极工作于甲类 以保证足够的电压放大。 对缓冲级管子的要求是: f r ? ? 3 ? 5? fosc 2 小功率调频发射机的设计和制作 V? BR ?CEO ? 2VCC 所以可选用普通的小功率高频晶体管,如 9018 等.另外, VbQ ? VeQ +VBE , I ? I cQ ? 若取流过偏置电阻 R9,R10 的电流为 I1=10IbQ 则 R10=VbQ/I1, R8=(Vcc-VbQ)/I1 所以选 R10,R8 均为 10KΩ .为了减小缓冲级对振荡级的影响, 射随 器与振荡级之间采用松耦合,耦合电容 C9 可选为 180pf 对于谐振回路 C10,L2,由 fosc ? 1 2? LC ? 12 MHz 1 C10 ? 2? f osc ? ? 2 故本次实验取 C10 为 100PF, L2 ? (3)功放输出级 ? 1.76uH 为了获得较大的功率增益和较高的集电极功率, 设计中采用共发 射极电路,同时使其工作在丙类状态,组成丙类谐振功率放大器.由 设计电路图知 L3、C12 和 C13 为匹配网络,与外接负载共同组成并谐回 路.为了实现功率输出级在丙类工作,基极偏置电压 VB3 应设置在功 率管的截止区. 同时为了加强交流反馈, T3 的发射极串接有小电阻 在 R14.在输出回路中,从结构简单和调节方便考虑,设计采用 л 型滤 波网络,如右图。L3,C12,C13 构成π 型输出,Q3 管工作在丙类状态, 调节偏置电阻可以改变 Q3 管的导通角。导通角越小,效率越高,同时 防止 T3 管产生高频自激而引成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。 3 小功率调频发射机的设计和制作 在选择功率管时要求: Pcm ? P0 Icm ? ic max V? BR ?CEO ? 2VCC f r ? ? 3 ? 5? fosc 由于要使功放级工作在丙类,就要使 VB ? R13 ? 8.3 ,为了使功放的效率较大,可以减小 R12 Vcc ?R12 ? VBE ? 0.7v ,解得 R12 ? R13 Q3 管的导通角,这里取 R13=11R12,第二级集电极的输出电流已经扩大了几十倍,为防止第三 级的输入电流过大而烧坏三极管,需要相应的增大第三级的输入电 阻。取 R13=220K,R12=20K,改变 R14 可调整放大倍数,取较小的反馈电 阻有利于提高增益。 因为选定 VB ? Vcc ?R12 9* 20 ? ? 0.75v ,所以发射极电压 R12 ? R13 20 ? 220 VE 为 0.05V, 因此 R14 可选为 100Ω 。 由于 Qe ? ? ? L3 RL , f ? f osc ? 1 2? L3 ? Ct 且 Ct ? C12 ? C13 所以 L3 ? C12 ? C13 ,一般取 Qe = 8~10 1 ? C C ? ? 2? f ?2 ? ? 12 13 ? ? C12 +C13 ? 解得:L3=1.06?H 计算得,C13=680PF,C12=220PF. 4 小功率调频发射机的设计和制作 2、小功率调频发射机电路图 图 2 小型调频发射机原理图 三、 调频发射机调试步骤 1、调试步骤及原理 电路的调试顺序先分级调单元电路的静态工作点, 测量其性能参 数;然后在逐级进行联调,直到整机调试;最后进行整机技术指标测 试。 (1)第一级调试 为了检查电路是否正确, 应该对三极管Q1和变容二极管的静态工 作点进行测量,然后调节中周L1,使振荡频率为12MHz,测量结果如 表1所示。 表1 E(v) Q1 3.80 B(v) 4.20 C(v) 5.12 Cj负(v) f(MHz) Vpp V) ( 4.58 12.01 0.12 (2)第二级调试 5 小功率调频发射机的设计和制作 对三极管的各个静态工作点测量,然后调节中周L2,使该级的LC 谐振回路谐振在12MHz上,而且为了使第三级有更大的功率放大,该 级的Vpp尽量调到靠近4V。测量结果如表2所示。 表2 E(v) Q2 3.52 B(v) 4.21 C(v) 4.77 f(MHz) Vpp V) ( 11.98 3.8 (3)第三级调试 同样先对三极管的各个静态工作点测量, 由于各级之间存在一定 的影响,所以在调节中周L3时,会对前面两级的频偏产生影响,结果 如表3所示。 表3 E(v) Q3 0.07 B(v) 0.72 C(v) 1.50 f(MHz) Vpp V) ( 11.98 7.92 (4)整机调试 把1KHz,0.2V的调制信号加到调制信号输入端,把输出端的已 调信号送到频偏仪进行解调,再把结果送到示波器,观察频偏大小和 波形是否有失线KHz 有无失线 小功率调频发射机的设计和制作 在调试过程中,由于虚焊导致电路板运行不稳定,输出频率与电 压值经常发生跳变,为了解决虚焊问题,电路板不加音频信号,加上 电源并接地,同时在输出级用示波器观察,接触各个焊点,如果示波 器的波形发生跳变,则表示这点很可能发生虚焊,逐一修改解决虚焊 问题。 在整机调试中发现波形会失真, 而这可能是导线对电路的影响。 四、结果 频率 11.96MHz 幅度 7.92V 频偏 23KHz 五、课程设计心得与体会 通过这次的小功率调频发射机工作原理分析及其安装调试实践 学习,让我学到了很多东西,通过亲自动手使我进一步地巩固和加深 了对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一步理解, 更 深层次的掌握了谐振功率放大器的工作原理, 以及滤波匹配网络参数 的计算。为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。同时也学会 了基本的电子制作技能,提高运用理论知识解决实际问题的能力。在 制作过程中,通过选取元件、确定电路形式、计算等等,提高了动手 能力,同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障,使我 对小功率放大器的知识得到了加深。 在焊电路方面,通过一次又一次的焊接,把以前忘光的焊接知识 补了回来同时也将拖焊的技术进一步的加强而且焊点也更加的美观 了, 通过这次实验充分认识到了焊接技术的重要性和学到了一些新的 高频电路不同于低频电路的焊接知识,横平竖直排布,三极管平行排 7 小功率调频发射机的设计和制作 布等。 同时也明白了焊接一定要细心, 就如老师所说的, 焊接的好坏, 极大程度的影响着整个实验的成败。 在调试电路的过程中,发现调试也是一个实验中非常重要的一 环,而不是简单的对一个电路的一些数据测量,检查电路能否能用, 因为制作一块电路,很少可能一次就能成功的,除非你是流水线式的 生产,所以,调试部分必不可少。而且调试也是对自己对这个电路是 否真正的了解一个很好的检测, 对于不同的状况能够大概的推测出问 题的原因出在哪里并作出相应的检测和修正, 才能说明自己真正的懂 了。同时我还学会了如何去绕电感,如何去调节线圈的匝数。并且对 调试电路时所用到的仪器使用的更加娴熟。 在调试过程中应该注意用 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。 通过这次实验我明白了, 做实验心态最重要, 绝对不能心浮气躁, 对小问题不屑一顾,对大问题等着别人的结果坐享其成,这样只会造 成自己的实验失败。所以应该去虚心请教,有了问题通过上网查找资 料或者和老师交流去发现问题。只有这样,实验才算是真正的收获到 了成果。 8

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