小功率调频发射机

《通信电子线路》课程设计说明书小功率调频发射机学院：电气与信息工程学院学生姓名：贺帅指导教师：伍麟珺职称讲师专业：通信工程班级：通信1301班学号：1330440128完成时间：2016年1月I摘要调频发射机的用处很大，在很多领域都有了很广泛的应用。这个实验是关于小功率调频发射机工作原理分析及其模拟调试，通过这次实验我们可以更好地巩固和加深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。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。本次设计我是结合Multisim软件来对小功率调频发射机电路的设计与调试方法进行研究。Multisim是一款仿真软件，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。首先设计出总的电路图，在分别计算各电路的静态工作点，但是通过实际仿真，还是与理论计算值有出入。关键词：LC振荡器；调频；功率放大器第1页目录第1章绪论..........................................错误!未指定书签。1.1小功率调频发射机研究意义.....................错误!未指定书签。1.2调频发射机研究现状...........................错误!未指定书签。1.3发射机的主要技术指标.........................错误!未指定书签。第2章总体方案设计..................................................42.1设计方案比较.................................................42.2总设计框图...................................................4第3章电路组成方案..................................................63.1振荡电路的选择...............................................63.2振荡电路参数计算.............................................63.3调频电路的设计...............................错误!未指定书签。3.4调频参数的计算...............................................93.5缓冲隔离级电路的设计.........................错误!未指定书签。3.6缓冲隔离级电路参数计算.......................错误!未指定书签。3.7末级功放电路选择.............................错误!未指定书签。3.8末级功放电路参数计算.........................错误!未指定书签。第4章Multisim仿真结果............................错误!未指定书签。4.1LC振荡电路仿真波形..........................错误!未指定书签。第5章实验数据与误差分析............................错误!未指定书签。5.1实验数据与设计要求比较.....................1错误!未指定书签。5.2误差分析...................................1错误!未指定书签。结束语..............................................错误!未指定书签。参考文献...........................................................20致谢...............................................................21附录...............................................................22第2页1绪论1.1小功率调频发射机研究意义高频电子线路本是一门较为复杂的电路。其中更有精髓的知识值的我们去学习。同时随着计算机技术与高频电子技术的发展，模拟电子技术，得到广泛应用，在模拟电子电路中尤其得到广泛应用，成为现代电子电器必不可少的电子技术。在高频电子线路中，LC振荡电路是无孔不入，无所不在。应用于发射机中，加上简单的电路及连线，就可以组成各种形式的、任意信号，广泛应用。小功率调频发射机在使用中，控制方法科学、简单、明了，控制电路及连线简单、易行，工作稳定性好，从而得到广泛应用。在此，我们就调频发射机的应用作较完整和系统的研究，促进小功率调频发射机的正确使用。1.2调频发射机研究现状目前，世界范围内的经济危机席卷全球，中国在全球性经济萧条的形势下，经济发展速度迅速下滑，国内需求不振，进出口量急剧萎缩，实体企业受国际经济形势影响严重。2008年，我国经济发展速度放缓，全年GDP下滑到9.0%，2008年四季度中国经济同比增长6.8％，四季度进口同比下降8.8%，出口同比增长4.3%。预计2009年，国际经济形式将进一步恶化，我国经济也将面临更多的不确定因素。从发射机总行业特点出发，紧紧围绕小功率总成产品市场总量及增长速度、产品市场份额、市场供需情况、市场竞争格局、产品价格、进出口状况及趋势和小功率总成生产企业基本情况和经营状况、功率调频发射机成市场发展前景和趋势等众多市场发展因素进行研究，提供了大量有价值的信息和资料。本报告依据国家统计局、工商局、海关总署和行业协会提供的权威数据，结合市场调查的第一手资料，以严谨的内容、直观的图表和详实的数据进行研究，帮助业内企业、投资公司及政府部门准确把握行业发展趋势，洞悉行业竞争格局、规避经营和投资风险、制定正确竞争和投资战略决策。1.3发射机的主要技术与要求1.3.1目标熟悉小功率调频发射机的结构，原理，掌握电路设计和系统Multisim仿真调试方法。第3页1.3.2已知条件（1）输出功率:mWpo80高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。也就是集电极的输出功率，即（2）工作频率：ZMHf100。（3）总效率：50％，发射机发射的总功率AP与其消耗的总功率CP之比，称为发射机的总效率A。（4）最大频偏:ZkHf20指在一定的调制电压作用下所能达到的最大频率偏移值。（5）负载电阻:51LR（6）电源电压:VVCC121.3.3要求设计系统电路并仿真调试，编写设计计算说明书。1.3.4实验仪器与设备EDA软件1套，计算机1台02C1m02ClmClmClmo212121RVRIIVP(1-1)第4页2总体方案设计2.1设计方案比较方案一：纯硬件实现所谓的纯硬件实现是只通过电路，不需要编程。其原理是通过高频振荡电路产生信号载波信号，为了减小功放级对振荡级的影响，要插入缓冲隔离极，最后加一极宽带功放和丙类功放。该方案电路稍复杂，可能精确度不高，误差较大。但不需要编程，花的时间可能少些。方案二：硬软件结合实现硬件和软件结合是通过高频振荡电路，单片机编程实现。第一个模块电路是一样的，都是通过高频振荡电路，然后将产生的波形脉冲送入单片机内，通过编程算出其CX值。然后将其值通过示波器显示出来。这种方法，电路简单，但需要编程。方案总结综上所述，本课题决定选用硬件实现。熟悉小功率调频发射机设计原理，了解高频电路。其实高频电路功能强大，很多单片机能实现的，通过高频模拟电路也能实现，它优点就是不需要编程，相对来说要简单。由于时间仓促，所以选择这个方案。2.2总设计框图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，以减少级间的相互感应、干扰和自激。由于本题要求的发射功率Po不大，工作中心频率f0也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，整机电路可以设计得简单些，设组成框图如图3所示，各组成部分的作用是：LC振荡电路缓冲隔离末级功放调制电路图1总设计框图(1)LC调频振荡器：产生频率f0=10MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏kHzfm20，整个发射机的频率稳定度由该级决定。第5页(2)缓冲隔离级：将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。(3)功率激励级：为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。(4)末级功放：将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。若整机效率要求不高如%50而对波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。但是本题要求%50，故选用丙类功率放大器较好。丙类功放为获得最大不失真输出功率，静态工作点Q应选在交流负载线AB的中点。（如图2所示）图2（左）输入电压BEV与集电极电流脉冲Ci的波形关系（右）丙类功放负载特性第6页3电路组成方案3.1振荡电路的选择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。其电路原理图如图3所示。克拉拨振荡电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与C2、C3相串接的电容C6。图中克拉拨振荡电路的频稳度大体上比电容三点式电路高一个量级。图4为在Multisim中LC振荡电路的仿真电路图。图4LC振荡电路在上图中积极偏置电阻加滑动变阻器的目的，是为了调节基级电阻的分压比，方便调节静态工作点。3.2振荡电路参数计算晶体管Q2组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉波电路，它被接成共基组态，C1为基极耦合电容，其静态工作点由R1、R2、R3、R4及R5决定，首先计算电路的静态工作点。小功率振荡器的集电极静态工作电流ICQ一般为(1~4)mA。ICQ偏大，振荡幅度图3振荡电路第7页增加，但波形失真严重，频率稳定性降低。ICQ偏小对应放大倍数减小，起振困难。为了使电路工作稳定，振荡器的静态工作点取mAICQ2,VVCEQ6,测得三极管的60。mARRRRVVccICEQcQ26124343由上式可得R3+R4=3kΩ，为了提高电路的稳定性，R4的值可适当增大，取R4=1kΩ，则R3=2kΩ。uAmAIIcQBQ3.3360/2/为了提高电路的稳定性，取流过电阻R2上的电流mAIIBQ33.0102kIVRBQ18.822固取标称值R2=8.2kΩ。根据公式KRVVRVRRRVBQCCCCBB2.28)1(21212则故R1=28.2KΩ。实际运用时R1取20kΩ电阻与47kΩ电位器串联，以便调整静态工作点。C1为基极旁路电容，可取C1=0.01uF。L1、C2、C3、C4组成并联谐振回路，其中C3两端的电压构成振荡器的反馈电压VBE,以满足相位平衡条件Σδ=2nπ。比值C2/C3=F决定反馈电压的大小，当AVOF=1时，振荡器满足振荡平衡条件为AVOF1。为减小晶体管的极间电容对回路得影响C2、C3的取值要大。如果选C4C2，C4C3，则回路的谐振频率主要由C4决定，即：41021CLf若f0=10MHz，则取C4为50uF,L1=5uH。C2/C3=F,F一般取1/8--1/2，取F=1/6，则C2=500pF、C3=3000pF。3.3调频电路的设计（3-1