小功率调频发射机

1、东北石油大学本科生课程设计（报告）一、 电路基本原理通常小功率发射机采用直接调频方式，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。上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。1、 频振荡级由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。关于该电路的设计参阅高频电子线路实

2、验讲义中实验六内容。2、缓冲级由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，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:fr(3-5)f0V(BR)CEO2VCC至于谐振回路的计算，一般先根据计算出LC的乘积值，然后选择合适的C再求出L。C根据本课题的频率可取100pF200pF。1、 功放输出级为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，从结构简单、调节方便起见，本课题可采用型网络，计算元件参数时通常取在10以内，计算公式请参阅教材第二章。功放管要满足以下条件：PCNP0 ICNicma

3、x V(BR)CEO2VCC fr(3-5)f0二、设计方案1.电路原理图 鉴于上述设计考虑采用图4-1所示电路。在条件许可时，亦可采用MC2833单片集成电路灭设计，该集成电路工作原理请参见其规格书，应结合本课题要求对电路外围元件参数作相应计算修改。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，故采用变容二极管部份接入振荡回路的直接调频方式。C3为斟极高频旁路电容，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篮球振荡幅度的稳定。一般选为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、CP

4、可使高频线性良好。R7、R9为变容二极管提供直流偏置。调制音频信号C4、加到变容二极管改变振荡频率实现调频。振荡电压经电容C10耦合加至T2缓冲放大级。T2缓冲放大级采用谐振放大，L2和C11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。该级可工作于甲类以保证足够的电压放大。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。常用的输出回路

5、还有L型、T型以及双调谐回路等。 图1 小型调频发射机电路采用间接调频的方式，其组成系统框图如图-2所示。其正弦波振荡器一般采用高频稳度的晶体振荡器，产生的载波通过调相器后引入一个可控的附加相移，从而达到间接调频的目的。考虑到电路的复杂度故采用直接调频的方案。 图-2 系统框图2.元件参数（1）振荡级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。其电路原理图如右图所示。图-3 振荡器 图-4振

6、荡器本设计采用较为稳定的克拉泼电路如图4-5所示三极管T1应为甲类工作状态，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。在克拉泼电路中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C4C1,C4C2. 3.5uH图-5振荡器（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

7、电压放大。对缓冲级管子的要求是 (1) (2)所以可选用普通的小功率高频晶体管，如9018等另外，, (3)若取流过偏置电阻R9,R10的电流为I1=10IbQ则R10=VbQ/I1, R8=(Vcc-VbQ)/I1 (4)所以选R10,R8均为10K.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 故本次实验取C10为100PF， 所以，缓冲级设计电路如图所示。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，可采用LC并联回路作负载的小信号谐振放大器。由可得1.7uH图-6 缓冲级（3）功率

8、输出级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，在T3的发射极串接有小电阻R14在输出回路中，从结构简单和调节方便考虑，设计采用型滤波网络，如右图。L3，C12，C13构成型输出，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，

9、并滤除不必要的高次谐波分量。 在选择功率管时要求综上可知，我们选择9018功率管由于要使功放级工作在丙类，就要使，解得，为了使功放的效率较大，可以减小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，所以发射极电压VE为0.05V，因此R14可选为100。由于 , 且 ,一般取 Qe = 810 ，所以解得：L3=1.06µH 计算得，C13680PF，C12220PF.功放级的

10、电路设计如右图所示。图7 功率输出级 图8功率输出级3、主要技术指标（1） 中心频率： f0=12MHz（2） 频率稳定度:f/f0 10-4（3） 最大频偏 ：fm10KHz（4） 输出功率 ：p030mv（5） 天线形式 ：拉杆天线（75欧姆）（6） 电源电压：VCC=12V三、电路调试与仿真分析1.电路调试 制作前应先集齐所有元件，并对其质量及参数进行细心的检测，再根据所需的体积设计一款合适的线路板。总而言之，良好的元件质量、合适的印板布局是有效提高自制成功率的保证，主要调试步骤如下：1) 排版电路板，然后将所有元件连同天线一并按设计好的电路焊在万能板上，对安装焊接工艺要求是：尽量缩短高

11、频部分元件引线；电阻、电容尽可能卧式安装，并无虚焊、脱焊现象。2) 给发射机通电，电压为12V。天线接示波器与频率计，反复调节L1、L2、L3匝间距离以使场强计示数增至最大，必要时对各级的谐振电容进行调节，使输出频率达到要求，并出现不失真的正弦波。3) 不起振或振荡弱；若输出功率小，若能保证元件的质量，以下步骤可助你排除故障：1，在CC两端并联一个7pF电容(注意：该电容不可过大，否则你会发现调制失效)；2，调振荡级偏置电阻；3，改变C6容量一试，如果上述方法不能解决，也有可能是元件布局不合理引起，可重新对电路板进行布线。4) 连接频偏仪测出角频偏2.仿真分析 （1） 收音机存在严重的啸叫声或

12、失真近距离使用时，特别采集到强度较高的信号时，收音机存在严重的啸叫声或失真。这是由于音频放大级增益较高，同时配用的话筒又具有较高的拾音灵敏度所引起。这是可适当调节电阻R3， R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱，电阻越小话筒的灵敏度越高。（2） 用CK接口输入音源信号时，收音机输出声音小且伴有交流声。改善方法：1、尽量缩短音频输入引线；2、在发射机与音源二条连线中各串联一个10uH高频电感；3、对音源进行屏蔽隔离；4、最直接而有效的方法应是减小输出功率或缩短发射天线，在近距离传输且需要保真度较高的 场合下可考虑使用此法。（3） 不起振或振荡弱此故障表现在用收音机在整个波段内接收不到静噪声，

13、输出功率小，若能保证元件的质量，可能是元件布局不合理引起，可重新对电路板进行布线。1.在C3两端并联一个电容；2，调振荡级偏置电阻R3；3，如果以上不行，只有重新对电路板进行布线。（4）发射距离近：这类问题主要是因为天线放置不当、接收收灵敏度低、使用环境有高大建筑物等原因，另外也可能因为振荡弱所引起，故仍有必要参考上述的操作增加晶体振荡器输出强度。还有可能是倍频器工作频率并非调在收音机接收范围内，实际上收音机接收到的只是微弱的谐波信号，其表现在虽然场强较大但有效发射距离很小，不到10米(正常条件下，配合良好的收音机，开阔地有效距离约为50-100米)。四、总结及体会这个电子制作是关于小功率调频

14、发射机工作原理分析及其安装调试，通过这次制作我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、以及计算等等，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！在调试过程中应该注意以下几点：(1) 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。(2) 用频率计测出T1、T2、T3的发射极所发射的频率是否在12M HZ，如果不是，试着调节L1、L2、L3。(3) 如果在天线处观察波形的峰峰值不在4V的话，则应

15、该在T2和T3的发射极的电阻上各并联一个电容，以使其提高。现在来说说电路中一些元件的作用，其中C3为基极高频旁路电容，R1、R2、R3、R4、R5为T1管的偏置电阻，R7、R9为变容二极管提供直流偏置。T3管工作在丙类状态，妈有较高的效率，赐教可以防止T3管产生高频自激而引起的二次击穿损坏。调节偏轩电阻可改变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，并滤除不必要的高次谐波分量。五、元器件瓷片电容104,102,20,10,22,51,103,5/25发光二极管LED三极管9018线圈6T麦克风MTC开关触发式开关电感线圈L1，L2 5T，L3 5T电阻10k，100k，47k，1k，10,270二极管IN4148六、参考