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1、用 Multisim设计调频发射机目录摘要一设计要求 . 2二设计的作用、目的. 3三. 设计的具体实现 . 31. 系统概述 . 32. 单元电路设计、仿真与分析. 42.1 振荡级 . 42.1.1 调频波的产生 . . 错误！未定义书签。2.1.2振荡电路的选择2.1.3 参数的计算2.2 缓冲级 . 62.2.1 元器件的选择及参数的确定错误！未定义书签。2.3 功率输出级 . 102.3.1 元器件的选择和参数的确定错误！未定义书签。2.4 调频发射机总原理电路图. . 10三四.Multisim的相关介绍五. 心得体会及建议 . 12 六附录 . 13 七. 参考文献 . 15 调
2、频发射机的设计报告摘 要随着科技的发 展和人民生活水 平的提高，调频发射机也在快速发展 ，并且在生活中得 到广泛 应用，它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。 在生活中，人 们通过 无线电发射机 可以把需要传播 出的信息发射出去， 接 收者可以通过特 制的接收机接受信息，最 普通的模式是：广 播电台通过无线电发射机发射出 广播，收听者通 过收音机即可接 收到电 台广播。本设计为一简 单功能的调频发 射机， 通 过该发射机可以 把声音转换为 无线电信号发射出去，该 信号频率可调，通 过普通收音机接收，只要在频率适 合时即可收到 发射器发送出的 无线电 信号，并通过扬声 器转换出声音。通
3、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。一设计要求设计一个调频发射机，通过该发射机可以把声音转换为无线电信号发射出去，该信号频率可调，通过普通收音机接收，只要在频率适合时即可收到发射机发送出的无线电信号。（1）. 确定电路形式，选择各级电路的静态工作点；（2）. 输入信号能够通过电路进行稳定，调频等；（3）. 输出为足够大的高频功率，使其能够发射；（4）. 根据上述要求选定设计方案，画出该系统的系统框图，写出详细的设计过程并利用 Multisim软件画出一套完整的设计电路图；（5）. 列出
4、所有的元件清单并写出参考书目。二设计的作用、目的高频电子技术基础的电路课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，要求学生通过课程设计，要求达到以下目的：（1）. 通过对调频发射机的设计，巩固和加深学生对高频电子电路基本知识的理解；（2）. 通过电路方案的分析、论证和比较，计算和对元器件的选取，来达到初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法的目的。（3）. 使学生掌握 Multisim软件的使用方法， 以便以后设计电路或进行实践时的使用。（4）. 了解与课题有关的电子电路及元器件的工程技术规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图
5、等。（5）. 培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册， 图表和文献资料的自学能力。通过独立思考， 深入研究有关问题， 学会自己分析并解决问题的方法。三. 设计的具体实现1. 系统概述输出功率级缓冲级调频震荡级图 1 直接调频发射机的总体框图直接调频发射机的总体框图如图1 所示。它由调频振荡级， 缓冲级，和输出功率级组成。其中调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，且其频率受到外加调制信号电压调变；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
6、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。2. 单元电路设计与分析2.1 调频振荡级调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 其频率受到外加调制信号电压调变。2.1.1 调频波的产生由于调频发射机的频率受到外加调制信号电压调变，因此，回路中的电抗要 能够跟调制信号的改变而改变， 应用一可变电抗器件， 它的电容量或电感量受调 制信号控制，将它接入振荡回路中，就能实现调频。而最简便、最常用的方法就 是利用变容二极管的特性直接产生调频波，因要求的频偏不大，故采用变容 二极管部分接入振荡回路的直接调频方式。变容二极管 Cj 通过耦合电容 C1并接在 LCN回路的
7、两端，形成振荡回路总容 的一部分。 因而，振荡回路的总电容C为：jNCCC（4-1）振荡频率为：)(2121jNCCLLCf加在变容二极管上的反向偏压为：高频振荡，可忽略调制电压直流反偏OQRVV变容二极管利用 PN 结的结电容制成， 在反偏电压作用下呈现一定的结电容 （势垒电容），而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化，其关系曲线称jCR曲线，如图所示。由图可见：未加调制电压时，直流反偏QV所对应的结电容为jC。当调制信号为正半周时， 变容二极管负极电位升高， 即反偏增加时， 变容二极管的电容jC减小；当调制信号为负半周时， 变容二极管负极电位降低， 即反偏减小时，jC增大，其变
8、化具有一定的非线性，当调制电压较小时，近似为工作在jCR曲线的线性段，jC将随调制电压线性变化，当调制电压较大时，曲线的非线性不可 忽略，它将给 调频带来一定的非线性失真。 我们再回到图 4.1 2，并设调制电压很小，工作在CjVR曲线的线性段， 暂不考虑高频电压对变容二极管作用。设图 4.1-3 用 调制信号控制变容二极管结电容tVVQQRcos（4-3） 由图 4.1 3 可见：变容二极管的电容随R变化。即 ：tCCCmjQjcos（4-4） 可得出此时振荡回路的总电容为tCCCCCCmjQNjNcos（4-5） 由此可得出振荡回路总电容的变化量为：tCCCCCCmjjQNcos（4-6）
9、 由式可见：它随调制信号的变化规律而变化，式中mC的是变容二极管结电 容变化的最大幅值。我们知道：当回路电容有微量变化C时，振荡频率也会产 生f的变化，其关系如下：CCff210（4-7）式中，是0f 未调制时的载波频率；0C 是调制信号为零时的回路总电容，显然jQNoCCC（4-8）由公式（ 4-2）可计算出中心频率0f ：)(21 0jQNCCLf（4-9） 将（4-8）式代入（ 4-9）式，可得：tftCCftfmcoscos)/(21)(00（4-10）频偏：mCCff)/(21 00 （4-11）振荡频率：tfftfftfoocos（4-12）由此可见：振荡频率随调制电压线性变化，从
10、而实现了调频。其频偏f与回路 的中心频率 f0成正比，与结电容变化的最大值Cm成正比，与回路的总电容C0成 反比。2.1.2 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。由于 是所产生的是固定的中心频率， 因而采用频率稳定度较高的克拉拨振荡电路来作 振荡级。其电路原理图如图所示。克拉泼电路的频率稳定度比电容三点式要好，使得不稳定电容的变化对回路 总电容的影响减小。 2.1.3 参数的计算根据前面的介绍，可以设计出如图的振荡电路，其中R4 用来提供直流交流负反馈。设计中 D1为变容二极管，我们选用 910AT型变容二极管，其容量变化可以从几十PF到 100 200
11、PF因此 C7数值接近于 Cj的高端值，若假设 C7足够大，接近短路，而 C8也逐渐增大，从几个 PF 增加到十几个 PF，此时 C增大，则振荡频率减小，同时静态调制特性会发生变化，所以综合以上因素， C7,C8的选择对静态调制特性影响比较显著， 所以我们选择 C7为 220PF的电容， C8选择 47PF的电容 又因为三极管 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。由7j80 7j8CCC CCC +C +C， 以 及 Cj的 性质 ， 我 们 选 择 C2为 100PF, C3为
12、220PF,C6为 220PF.利用 R7,R8对 D1变容管加反偏电压， R7,R8可选用为 27K。 R1,R2为三极管基极偏置电阻，均选用10KR4 ,R5为负反馈电阻，选择较小的 电阻即可，我们选用R4为 12,R5为K. 设载波中心频率 f=12MHz, 由LCfosc 21设 C0为 C2，C3与 C6串联值 , 023652pfCCCC，由于 910变容二极管在偏置电压 6 的情况下 Cj 较小，大概为十几pf ，先不考虑 Cj 的值，所以并接在L1上 的回路总电容为7j8 0 7j8CCC CC91pfC +C +C所以电感 L1为12 osc1L1.93uH C2 f2.2
13、缓冲级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，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电压放大。2.2.1 元器件的选择及参数的确定 因为对缓冲级管子的要求是roscf35 fCCBR CEOV2V所以可选用普通的小功率高频晶体管，如2N3904等另外，bQeQBEVV+V, IcQI若取流过偏置电阻R9,R10的电流为 I1=10IbQ 则 R10=VbQ/I1, R8=(Vcc
14、-VbQ)/I1 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MHz LCfosc12 21故本次实验取 C10为 100PF ，1022 osc1L1.76 H C2 fu所以，缓冲级设计电路为图所示2.3 功率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
15、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，如图L3，C12，C13构成型输出， Q3管工作在丙类状态，调节偏置3 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。 2.3.1 元器件的选择和参数的确定 在选择功率管时要求0cmPPmaxcmcIiCCBR CEOV2Vroscf35 f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1212130.7cc BBEVRVVv RR， 解得13128.3RR，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
