《高頻課程設(shè)計(jì)報(bào)告》--設(shè)計(jì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 設(shè)計(jì)題目2</b></p><p><b>　　2. 實(shí)踐目的2</b></p><p><b>　　3. 設(shè)計(jì)要求2</b></p><p><b>　　4

2、. 基本原理2</b></p><p><b>　　5. 系統(tǒng)調(diào)試7</b></p><p><b>　　6. 心得體會(huì)8</b></p><p><b>　　7. 參考文獻(xiàn)8</b></p><p><b>　　附錄8</b><

3、;/p><p><b>　　高頻課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)</b></p><p><b>　　二、實(shí)踐目的</b></p><p>　　無(wú)線(xiàn)電發(fā)射與

4、接收設(shè)備是高頻電子線(xiàn)路的綜合應(yīng)用，是現(xiàn)代化通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)安全防范系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)遙控和遙測(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電制導(dǎo)系統(tǒng)等，必不可少的設(shè)備。本次設(shè)計(jì)要達(dá)到以下目的：</p><p>　　1、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)射頻發(fā)射與接收系統(tǒng)；</p><p>　　2、掌握調(diào)頻（或調(diào)幅）無(wú)線(xiàn)電發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)；</p><p>　　3、學(xué)習(xí)無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。&

5、lt;/p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1、發(fā)射機(jī)采用FM、AM或者其它的調(diào)制方式；</p><p>　　2、若采用FM調(diào)制方式，要求發(fā)射頻率覆蓋范圍在88-108ＭＨｚ，傳輸距離>20m；</p><p>　　3、若采用AM調(diào)制方式，發(fā)射頻率為中波波段或30MHz左右，傳輸距離>

6、;20m；</p><p>　　4、為了加深對(duì)調(diào)制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，發(fā)射機(jī)建議采用分立元件設(shè)計(jì)；（采用集成電路的設(shè)計(jì)方法建議作為備選方案；）</p><p>　　5、已調(diào)信號(hào)通過(guò)AM/FM多波段收音機(jī)進(jìn)行接收測(cè)試。</p><p><b>　　四、基本原理 </b></p><p><b>　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)方案選擇&l

7、t;/b></p><p><b>　　1、調(diào)頻方式選擇</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法很多，大致可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是直接調(diào)頻，另一類(lèi)是間接調(diào)頻。直接調(diào)頻是調(diào)制信號(hào)電壓直接去控制自激振蕩器的振蕩頻率（實(shí)質(zhì)上是改變振蕩器的定頻元件），變?nèi)荻O管調(diào)頻便屬于此類(lèi)。間接調(diào)頻則是利用頻率和相位之間的關(guān)系，將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理（如積分）后，再對(duì)高頻振蕩進(jìn)行調(diào)相，

8、以達(dá)到調(diào)頻的目的，顯然間接調(diào)頻的關(guān)鍵電路是調(diào)相電路。兩種調(diào)頻法各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接調(diào)頻的穩(wěn)定性較差，但得到的頻偏大，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，故應(yīng)用較廣；間接調(diào)頻穩(wěn)定性較高，但不易獲得較大的頻偏因此本方案選擇直接調(diào)頻的方案。</p><p>　　2、直接調(diào)頻方案選擇</p><p>　　直接調(diào)頻最常見(jiàn)有變?nèi)荻O管調(diào)頻，變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓（反偏）變化這一特性制成的一種電壓可控制的可控電控器

9、。將變?nèi)荻O管接入LC振蕩器的振蕩回路，用調(diào)制信號(hào)電壓去控制變?nèi)莨艿碾娙萘?，從而控制振蕩器的振蕩頻率達(dá)到調(diào)頻的目的。許多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機(jī)都采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻技術(shù)，即在工作于發(fā)射載頻的LC振蕩回路上直接調(diào)頻，采用晶體振蕩器和鎖相環(huán)路來(lái)穩(wěn)定中心頻率。這種方法的電路簡(jiǎn)單、性能良好、副波少、維修方便，是一種較先進(jìn)的頻率調(diào)制方案。</p><p>　　另外一種更為簡(jiǎn)單的直接調(diào)頻方法是用晶體三極管振蕩器直接調(diào)頻。原理

10、是三極管組成電容三點(diǎn)式高頻振蕩器—（考畢茲振蕩器），基極與發(fā)射極的電壓隨基極輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變BE結(jié)的結(jié)電容進(jìn)而改變高頻振蕩器的頻率，最終實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)制。</p><p>　　又由于采用變?nèi)荻?jí)管調(diào)頻，對(duì)高頻軛流圈的參數(shù)要求比較苛刻。這樣會(huì)使設(shè)計(jì)電路變得困難。因此采用三極管直接調(diào)制的方法，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)FM調(diào)頻，而且使電路變得非常簡(jiǎn)潔。</p><p>　　綜上分析可知有

11、以下幾種方案可以實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　方案一：以調(diào)幅方式形式做成的三級(jí)發(fā)射機(jī)</p><p>　　其性能是比較好的，在實(shí)際中做成原品后其頻率的穩(wěn)定對(duì)不夠高，在一般的情況下只能在68MHZ—96MHZ內(nèi)，而且還是調(diào)幅的不能變成調(diào)頻，故而不能選用。</p><p>　　方案二：以晶體振蕩器做成的高精度高穩(wěn)定度的調(diào)頻電路</p><p>　　

12、雖然是以晶體振蕩器做成的高精度高穩(wěn)定度的調(diào)頻電路，能達(dá)到我們的要求，但是方案還不夠簡(jiǎn)單，具體見(jiàn)方案三。</p><p>　　方案三：以晶體管電容三點(diǎn)式振蕩器做成的調(diào)頻電路</p><p>　　本調(diào)頻發(fā)射機(jī)主要由三個(gè)基本模塊組成，第一級(jí)是音頻信號(hào)的放大電路；第三級(jí)克拉撥高頻振蕩調(diào)制器；第四級(jí)高頻功率放大器；總體電路如下圖，該電路音頻放大器、超高頻振蕩調(diào)制器和高頻功率放大器等部分組成。聲—電轉(zhuǎn)

13、換器由駐極體話(huà)筒擔(dān)任，它拾取周?chē)h(huán)境聲波信號(hào)后即輸出相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)C1、C2輸入到晶體管Q1，Q1擔(dān)任音頻放大器，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大，經(jīng)C3送至Q2的基極進(jìn)行頻率調(diào)制。Q2組成共基極超高頻振蕩器，基極與發(fā)射極的電壓隨基極輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變晶體管BE結(jié)電容進(jìn)而改變高頻振蕩器的振蕩頻率，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。</p><p><b>　　（二）單元電路設(shè)計(jì)</b></p>

14、<p>　　1、音頻放大電路設(shè)計(jì)</p><p>　　音頻放大電路由共射放大電路構(gòu)成。由駐極體話(huà)筒轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)非常弱，因此必須再加上一級(jí)共射放大的電路。然而要使共射放大電路工作在放大區(qū)，必須有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q0 。</p><p>　　a、靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量</p><p>　　測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)Ui=0的情況下進(jìn)行，即將放大器輸入

15、端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流Ic以及各電極對(duì)地的電位UB、Uc、UE。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓UE或Uc，然后算出Ic的方法，例如，只要測(cè)出UE，即可用：IC≈IE=UE/RE算出Ic(也可根據(jù)Ic=(VCC-Uc）/RC算出，確定Uc 、Ic同時(shí)也能算出UBE= UB-UE，UCE= Uc-UE。</p><p>　　直流等效電路

16、 實(shí)物圖 </p><p>　　主要公式：VCC-UBE=βIBR3+(1+β)R4+R2IB</p><p>　　b、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試</p><p>　　放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)管子集電極電流Ic（或UCE）的調(diào)整與測(cè)試。</p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響

17、。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽合失真，此時(shí)Uo的負(fù)半周將被削底，如圖2-2（a）所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即Uo的正半周被削頂（一般截止失真不如飽合失真明顯），如圖2所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓Ui，檢查輸出電壓Uo的大小和波形是否滿(mǎn)足要求。如不滿(mǎn)足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。</p><p>　　

18、2. FM調(diào)制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　調(diào)頻振蕩級(jí)可選用電感三點(diǎn)式，電容三點(diǎn)式和晶體振蕩器產(chǎn)生正弦波電壓。FM調(diào)頻電路原理是三極管組成共基極超高頻振蕩器，基極與集電極的電壓隨基極輸入的音頻信號(hào)變化而變化，從而改變高頻振蕩的頻率。本模塊由三極管等元件構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩器，不僅能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的載波，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)制功能。LC調(diào)頻振蕩器：產(chǎn)生頻率f0=85MHz左右的高頻振蕩信號(hào)，最大頻偏Δfm=20kHz，整個(gè)發(fā)

19、射機(jī)的頻率穩(wěn)定度由該級(jí)決定。 </p><p>　　本方案采用電容三點(diǎn)式電路如下圖所示三極管Q2應(yīng)為甲類(lèi)工作狀態(tài)，其靜態(tài)工作點(diǎn)不應(yīng)設(shè)的太高，工作點(diǎn)太高振蕩管工作范圍易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗的降低將使振蕩波形嚴(yán)重失真，但工作點(diǎn)太低將不易起振。</p><p>　　在利用電路中C5受三極管級(jí)間電容Cbe的影響實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。因此在電容的取值上應(yīng)滿(mǎn)足振蕩器的相位條件即Xbe+Xce+Xcb=0（C5=3

20、0p C6=10p C7=30p）</p><p>　　C=（C5||C6）+C7=37.5PF f取85MHZ</p><p><b>　　93.5nH</b></p><p>　　實(shí)物圖 等效圖</p><p>　　3.高頻功率放大電路設(shè)計(jì)&

21、lt;/p><p><b>　?。?）基本關(guān)系式</b></p><p>　　功率放大器的基極偏置電壓VBE是利用發(fā)射極電流的直流分量IEO（≈ICO）在射極電阻上產(chǎn)生的壓降來(lái)提供的，故稱(chēng)為自給偏壓電路。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)Vi為正弦波時(shí)，集電極的輸出電流iC為余弦脈沖波。利用諧振回路LC的選頻作用可輸出基波諧振電壓vc1,電流ic1。高頻電子線(xiàn)路（第二版 高吉祥）給出了丙

22、類(lèi)功率放大器的基極與集電極間的電流、電壓波形關(guān)系。分析可得下列基本關(guān)系式：</p><p>　　式中，為集電極輸出的諧振電壓及基波電壓的振幅；為集電極基波電流振幅；為集電極回路的諧振阻抗。</p><p>　　式中，PC為集電極輸出功率</p><p>　　式中，PDC為電源VCC供給的直流功率；ICO為集電極電流脈沖iC的直流分量。</p><

23、p><b>　　放大器的效率為</b></p><p><b>　　五、系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　1、調(diào)試步驟</b></p><p>　　第一步：檢查電路板在確保電路無(wú)短路斷路的情況下將高頻發(fā)射機(jī)接入5V的電源。</p><p>　　第二步：用示波器

24、觀察調(diào)制振蕩級(jí)輸出端，確定振蕩器是否起振，若不能起振檢測(cè)該</p><p>　　級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)和振蕩器的相位條件。</p><p>　　第三步：將示波器接至MIC輸出端觀察MIC輸出波形后將示波器接至音頻放大輸出端</p><p><b>　　觀察波形。</b></p><p>　　第四步：將示波器接至調(diào)制振蕩級(jí)輸出端觀

25、察調(diào)頻輸出信號(hào)后將示波器接至天線(xiàn)輸出</p><p><b>　　端觀察波形。</b></p><p>　　第五步：在發(fā)射機(jī)的麥克風(fēng)處播放音頻信號(hào)，接著用調(diào)頻收音機(jī)接收發(fā)射機(jī)發(fā)射出的</p><p>　　信號(hào)，并測(cè)出發(fā)射距離。</p><p><b>　　2、調(diào)試過(guò)程及結(jié)果</b></p>

26、;<p>　?。?）用示波器觀察到了振蕩級(jí)輸出波形完美，頻率81.32MHZ，通過(guò)調(diào)節(jié)振蕩級(jí)的電感可以使振蕩輸出頻率為：80MHZ—107MHZ，振蕩輸出波形如下圖（1）所示；用示波器觀察到調(diào)頻波形明顯如下圖（2）所示。</p><p>　　圖（1）未輸入音頻信號(hào)的振蕩器輸出波形 圖（2）輸入音頻信號(hào)后的振蕩器輸出波形</p><p>　　（2）音頻輸入信號(hào)圖（3）及輸

27、入音頻信號(hào)大小變化時(shí)輸出級(jí)調(diào)頻波形的變化情況圖（4）</p><p>　　圖（3） 圖（4）</p><p>　　（3）調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題</p><p>　　在調(diào)試中雖然振蕩器有起振但是調(diào)頻不明顯，且收音機(jī)收不到音頻信號(hào)只能聽(tīng)吱吱的噪聲。原以為是前級(jí)音頻放大不夠，但在幾經(jīng)改變前級(jí)的

28、靜態(tài)工作點(diǎn)以后以及檢查是否工作在放大區(qū)等操作以后發(fā)射機(jī)仍然沒(méi)音頻信號(hào)發(fā)射出去。最后我懷疑是MIC的問(wèn)題，接換掉MIC以后電路正常工作。</p><p><b>　?。?）調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　調(diào)試時(shí)在早上外界干擾信號(hào)弱時(shí)發(fā)射距離50m左右且聲音清晰，在老師測(cè)試的測(cè)試距離為43*0.6=26m左右，且音質(zhì)沒(méi)早上好。</p><p>

29、;<b>　　六、心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)幾天的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的工作原理有了進(jìn)一步的了解，同時(shí)也使我對(duì)高頻這門(mén)課程產(chǎn)生更為濃厚的興趣。</p><p>　　在上網(wǎng)查找資料的過(guò)程中，我們深刻體會(huì)到了學(xué)習(xí)的自主性、自學(xué)能力以及思考討論的能力。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資料的對(duì)比，找到自己認(rèn)為的最好方案是件高興的事。</p><p>

30、　　在制板的過(guò)程中，由于打印機(jī)的問(wèn)題我們無(wú)法熱轉(zhuǎn)印，所以只能用手繪的咯，也導(dǎo)致的之后的調(diào)試過(guò)程中干擾比較明顯。</p><p>　　在調(diào)試的過(guò)程中，遇到了一些麻煩。使我意識(shí)到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程沒(méi)有什么簡(jiǎn)易之分，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，不能忽視任何一個(gè)環(huán)節(jié)。比如在電路圖分析設(shè)計(jì)，pcb制作過(guò)程，以及焊接，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的忽視或者疏忽大意，都可能給后續(xù)過(guò)程造成麻煩。所以，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須時(shí)刻保持著認(rèn)真的態(tài)度，不可太隨意。

31、當(dāng)調(diào)試遇到麻煩時(shí)，應(yīng)保持冷靜，應(yīng)從理論上分析問(wèn)題，從實(shí)際中解決問(wèn)題。既然出現(xiàn)問(wèn)題，一定是有原因的，只有保持冷靜，仔細(xì)去思考，才能盡快找出問(wèn)題所在，然后加以克服解決，急躁是不能解決問(wèn)題的。</p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)其實(shí)我們所學(xué)的知識(shí)只要加以利用或者結(jié)合一些常識(shí)性東西，將會(huì)發(fā)揮巨大的威力。例如這次我們所設(shè)計(jì)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)正是廣播電臺(tái)的基礎(chǔ)。</p><p><b>