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文档简介

1、高频电子线路课 程 设 计 报 告课程名称 _高频电子线路课程设计 题 目 小功率调频发射机的设计与实现 指导教师 完成日期 学 院 专 业 学生姓名 班级/学号 同组人班级学号:同组人姓名:开始时间:完成时间:课设目的:通过具体的电路设计和调试安装实践,进一步加深对基础电路,高频电路的了解,理解所学的专业知识,提高动手能力,提高解决实际问题的综合能力,培养创新能力。课设要求:1、理解并掌握本课程设计所涉及的知识;2、熟悉工程设计方法;3、设计并理解调频发射机的调频和发射过程;4、掌握高频电路的调试方法;5、连接本系统硬件电路;6、完成本系统的调试和测试。课设指标:1、发射功率为100mw,负

2、载电阻51欧姆。2、工作中心频率5mhz,f20khz 。3、功放总效率 50%。指导教师意见-年-月-日成绩:-年-月-日高频电路课程设计任务书目录1设计要求2设计的作用、目的3设计的具体实现3.1 系统概述3.2单元电路设计与分析(配电路原理图)3.2直流工作点预算(有计算过程).3.3 计算电路工作频率(振荡器频率)3.4 电路的安装与调试步骤.4 测试结果与分析 4.1测试内容(列举测试项目) 4.2 测量参数记录(表格) 1各晶体管直流工作点(列表) 2 前级各输出电压波形(注明电压位置)3.末级输出记录(频率、幅度、波形) 4.3 问题及分析5心得体会及建议5.1 心得体会5.2

3、建议6 附录1 课设电路成品照片.2 电路测试数据记录.7参考文献一、 简要说明与调幅系统相比,调频系统由于高频振荡器输出的振幅不变,因而具有较强的抗干扰能力与较高的效率,在无线通信、广播电视、遥控遥测等方面获得广泛应用。图2所示的为调频发射与接收系统的基本组成框图,其中图(a)所示的为直接调频发射机的组成框图,图(b)所示的为外差式调频接收机的组成框图,调频发射机的主要技术指标如下: 图2 调频发射、接收系统组成框图1发射功率 一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射频率的波长可以比拟时,天线才能有效地把截波发射出去。波长与频率的关系为式中,为电磁波传播速度,若接收机的灵敏度

4、,则通信距离s与反射功率的关系式为表1列出了小功率发射机的功率与通信距离s的关系。表1 发射功率与通信距离s的关系501002004006002.843.384.024.825.272工作频率或波段 发射机的工作频率应根据调制方式,在国家或地区或有关部门所规定的范围内选取。对于调频发射机,工作频率一般在超短波范围内,即。3总功率 发射机发射的总功率与其消耗的总功率之比称之为发射机的总功率,即。 4. 非线性失真 当最大频偏为75khz,调频信号的频率100hz7500hz时,要求调频发射机的非线性失真系数应小于% 5. 杂音电平 调频发射机的寄生调幅应小于载波电平的5%10%,杂音电平应小于6

5、5db。 二、 设计目的通过具体的电路设计和调试安装实践,进一步加深对基础电路,高频电路的了解,理解所学的专业知识,提高动手能力,提高解决实际问题的综合能力,培养创新能力。三、 设计要求1、理解并掌握本课程设计所涉及的知识;2、熟悉工程设计方法;3、设计并理解调频发射机的调频和发射过程;4、掌握高频电路的调试方法;5、连接本系统硬件电路;6、完成本系统的调试和测试。四、 给定条件1、发射功率为100mw,负载电阻51欧姆。2、工作中心频率,最大频偏。3、总效率。五、 系统框图六、 计算元器件值1、 计算t1的静态工作点2、 计算t2的静态工作点3、 计算t3的静态工作点4 计算电路振荡频率f=

6、? 七、 工作原理1、 lc振荡与调频电路:图3中产生频率=5mhz的高频振荡信号。变容二极管线性调频,最大频偏=10khz。发射机的频率稳定度由该级决定。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,工作状态的变化(如谐振阻抗变化)会影响振荡器的频率稳定度,或波形失真或输出电压减小,为减小级间相互影响,通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级常采用射级跟随器电路。为减少射极跟随器对前级振荡器的影响,通常要加耦合电容。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,且震荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求,则功率输入激励级可以省去。4、

7、 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。如果要求整机效率较高,则应采用丙类功放;若整机效率要求不高,如50,波形失真要小,则可以采用甲类功放。但是本题要求50,故选丙类功放较好。八、 调试过程(1)当连接完电路的第一级时,检查一下有没有短路之类的错误,然后测试电路有没有起振,加上调制信号后看是否有频偏。(2)在连接完所有的电路,检查连线是否有短路,电路是否连接正确。如果连接正确,则开始对第一级电路进行调试,测量第一级三极管静态工作点,观察第一级的输出波形。(3)接着对第二级电路进行调试,测量第二级三极管的静态工作点,并观察其输出波形。(4)接着对第三级

8、电路进行调试,测量第三级三极管的静态工作点,并观察其输出波形。对最后的耦合级进行调试,观察第四级加信号源前的波形。(5) 通过调耦合级直至输出波形没有失真,观察输出波形。九、 分析测试变量理论值测试值vbq(t1)2.718v2.65vveq(t1)2.018v2.03vicq(t1)2.018ma2.03mavbq(t2)6.667v6.34vveq(t2)5.967v5.68vicq(t2)5.967ma5.68mavbq(t3)3.214v3.07vveq(t3)2.514v2.54vicq(t3)6.888ma6.96ma测试点幅度频率波形t1的集电极352mv5.869mhzt2的发

9、射极556mv5.882mhzt3的集电极10.35v5.767mhzt4的基极5.56v5.882mhzt4的集电极没记录负载处162mv5.855mhz十、 总结通过本次课程设计,我对小功率调频发射机的设计及实现有了深刻的认识。进一步掌握了发射机的基本结构,巩固了课本所学的电容三点式振荡电路、变容二极管调频电路、电压跟随器、甲类放大器和丙类功放等部分知识,并通过实际电路调试学到了很多实用知识。概括为以下两部分:1.调试过程中学到的知识:1) lc振荡电路部分: 本实验用的是克拉拨电路实现。实验中,必须满足振荡器应满足的起振条件且有正反馈,理论上才可以实现振荡。根据电路整体要求,选取载波频率

10、为5mhz,由所给电路参数计算的理论值约为5mhz,但是实际测试时,频率大于5mhz,这与元器件本身误差、面包板电阻、示波器的影响等有关。有时候电路不能起振了,首先检查三极管是否正常工作(即静态工作点是否设置合理)、检查是不是电路某器件连接不牢固、检查器件参数是否误差太大等,可以尝试更换器件看是否能恢复起振。2) 变容二极管调频部分:调频电路主要由二极管和20pf电容组成,通过20k和10k电阻分压给二极管提供合适电压(-4v),使其满足线性调频条件。一开始,因为频偏由频率计可以很容易测出,但要通过示波器来看是否调频成功的话,只看频率变化不太明显,要看到调频波的“晃动”必须扫描很多周期才能看出

11、来,所以必须先调节示波器扫描周期才能观察到明显的现象。3) 射极跟随器部分:调频振荡级信号需放大到一定的功率,功放级一般输出较大,当其工作状态发生变化,会影响振荡频率的稳定性,会使波形产生失真,或减小振荡器的输出。为减少级间影响,应插入缓冲隔离级,将振荡级与功放级隔离开,采用射极跟随器电路。4) 甲放部分:为避免一级功放增益太大而产生自激,在末级功放前加一级功率放大器,为末级功放提供激励信号。本实验中是利用宽带变压器作耦合回路的功率放大器(称为宽带功率放大器)。此部分波形开始是失真的,调节变压器调节波形至不失真,不过可以看出,宽带功放可以放大很大。5) 末级功放部分:此处使用的是丙类功放,负载

12、为选频网络,输入为三极管集电极输出余弦脉冲电流输出为谐振电压,为一次谐波。此类放大器必须满足基极加一定负压,为自给偏压电路。此部分调试的时候,开始回路处于失谐 状态,回路的等效阻抗下降,这时集电极电压减小,集电极电流增大,集电极的耗散功率增加,严重时将损坏晶体管也很容易损坏负载电阻,可以先将电压源电压降低到原来的降低到规定值的1/21/3,待找到谐振点后,再将vcc升到12v,然后微调回路参数调整输出波形至不失真。2.心得体会:通过本次实验,我深刻体会到理论与实践之间的差距之大。实际电路中会有元器件参数、周围环境、实验所用测试仪器等等的影响因素,不是“理想”情况,所以和理论值会有所不同。理论上

13、设计出来的电路,选择的元器件参数是一样的情况下,不同人连接出来的电路调试的时候结果也会有不同,因为还有因为引线长短、引线位置等造成的寄生电容、不应有的自激振荡因素的影响。再就是调试电路的时候一定要先经过理论分析,造成此结果的原因有哪些,再逐一排查,最终找到问题所在,要有耐心,不要因为结果没达到预期而不知所措。本次实验对我理论知识的认知和实践技能的提升都有很大帮助,我深刻认识到自己实验动手能力的不足,为以后类似的实验课程打下了基础,也是我明确了以后自己应该在哪方面提高。附录一、 原理图二、 电路版图三、 参考资料料电路分析、模拟电路、高频电子线路四、 调试记录1、振荡电路部分调试:连接好振荡电路

14、之后,接好vcc(12v)电压和地,用万用表测试三极管静态工作点,即测量vbq1、veq1,结果分别为2.65v和2.03v,与理论值差不多;然后用示波器测量图中c处的波形,为一个频率为5.676mhz、幅度为360mv的正弦波,说明已经起振。2、调频电路部分调试:在振荡电路基础上连接好变容二极管调频部分。接好接好vcc(12v)电压和地,用万用表测量dc两端的电压为3.88v,与理论值4v接近,二极管电压正确。加入调制信号(300mv,1khz的正弦波),用示波器测图中a处输出波形,为频率为5.869mhz、幅度为352mv的正弦波。 3、连接缓冲隔离部分、甲放部分和末级功放部分电路,至此电

15、路连接完毕。4、静态工作点测试:检查电路连接是否正确,检查无误后进行测试,接好vcc(12v)电压和地。用万用表测试第一级三极管静态工作点,即测量vbq1、veq1,结果分别为2.65v和2.03v;用万用表测试三极管静态工作点,即测量vbq2、veq2,结果分别为6.34v和5.68v;用万用表测试三极管静态工作点,即测量vbq3、veq3,结果分别为3.07v和2.54v。可见,各级三极管静态工作点设置相对合理。5、各级输出信号测试:(1)第一级三极管集电极波形测试:在连接完电路之后,我们再重新测第一级波形时,第一级输出为一个高频与一个低频波的叠加。通过学习指导材料,我们知道这可能是高频寄

16、生振荡造成的。高频寄生振荡一般是由电路的分布参数(分布电容、引线电感等)的影响所造成的,例如引线较长时,其产生的分布电感(使放大器原有的电感相当于开路)与电路中的分布电容构成了振荡回路。于是我们检查了电路的引线,把较长的引线改短,结果还是有寄生振荡,后来重新连接了第三级和第四级电路,结果寄生振荡消失,波形正常。在波形正常后,幅度有300多mv,有点偏小,我们分别更换了与振荡频率有关的l1、c4,结果幅度仍然与之前差不多,为352mv左右。(2)第二级三极管发射极波形测试:用示波器测第二级三极管的发射极波形,为幅度600多mv、频率5.78mhz的正弦波。(3)第三级三极管集电极波形测试:用示波器测第三级三极

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