《《通信基本电路》课程设计报告简易传声器调频发射机的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《通信基本电路》课程设计报告简易传声器调频发射机的设计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信基本电路课程设计报告简易传声器调频发射机的设计专业：电子信息工程班级： 姓名： 学号：指导教师： 摘要随着信息时代对人才高素质和信息化的需求，随着高等教育发展的趋势，人们的生活水平提高，对精神生活的要求也就更高，这对电子领域提出了更高的要求。本课题设计围绕人们熟悉的调频发射机进行展开，随着经济的飞速发展，调频发射机也进行着高速的更新与换代，性能明显提升，性价比也有所下降，同时在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。这次我们主要来设计一个无线调频发射机，它主要是由西勒振荡器，变容二极管间接调频电路，缓冲放大器，功率放大器组成各单元电路，各单元电路共同作用，最终将已调信号通过天线辐射到空间。本设
2、计首先根据设计的要求构建设计的总框图，充分考虑各个单元电路之间的信号传输和阻抗匹配。理解各个要求的参数的意义，针对各参数再分别在各具体电路中加以实现，并且保证电路的正常运行。该设计开始由西勒振荡器产生70兆赫兹的载频信号，然后一同与音频的放大信号（300Hz-3.4kHz）接入由变容二极管构成的间接调频电路进行调频，之后又经过缓冲隔离级消除级间的影响，使得电路运行的更加稳定，最后用两级功率放大电路对已调波进行功率放大，再由天线发送到空间去。关键词 振荡器 变容二极管 间接调频 缓冲器 功率放大器目录1 选题意义42 系统总体设计与实现的功能42.1 频发射机的主要性能指标42.2 系统总体设计
3、思路52.3 系统设计流程图52.3.1总设计框图52.3.2 各部分实现的功能63 各部分电路设计及原理分析63.1 西勒振荡级63.1.1西勒振荡级电路设计思路63.1.2 西勒振荡级电路原理图73.2 变容二极管间接调频电路83.2.1 变容二极管间接调频电路设计思路83.2.2 变容二极管间接调频电路原理图113.3 缓冲隔离级123.3.1 缓冲隔离级电路设计思路123.3.2 缓冲隔离级电路原理图123.4 功率激励与末级功放级133.4.1 功率激励与末级功放级电路设计思路133.4.2 功率激励与末级功放电路原理图134 参数选择134.1 荡级电路参数选择134.2 变容二极
4、管间接调频电路参数选择144.3缓冲级电路参数选择154.4 功率激励级参数选择164.4.1计算电路参数164.4.2计算电路静态工作点174.5 末级功放级参数选择174.5.1基本关系式174.5.2确定丙类放大器的工作状态184.5.3计算谐振回路及耦合回路的参数184.5.4基极偏置电路185 结论196 心得体会197 参考文献20211 选题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
5、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。 本课程设计结合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软件能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证、和设计数据管理。今天的Multisim软件已不是单纯的设计工具，而是一个系统 ，它覆盖了以仿真为核心的全部物理设计。使用Multis
6、im、等计算机软件对产品进行辅助设计在很早以前就已经成为了一种趋势，这类软件的问世也极大地提高了设计人员在机械、电子等行业的产品设计质量与效率。2 系统总体设计与实现的功能2.1 频发射机的主要性能指标w 频谱宽度 调频波的频谱从理论上来说，是无限宽的，但实际上，如果略去很小的边频分量，则它所占据的频带宽度是有限的。根据频带宽度的大小，可以分为宽带调频和窄带调频两大类。调频广播多用宽带调频，通信多用窄带调频。w 寄生调幅 波应该是等幅度，但实际上在调频过程中，往往引起不希望的振幅调制，这称为寄生振幅。显然，寄生振幅应越小越好。w 抗干扰能力 与调幅制相比，宽带调频的抗干扰能力要强的多。但在信号
7、较弱时，则宜于采用窄带调频。w 发射功率 指发射机发射到天线上的功率。只有当天线的长度与发射信号的波长相比拟时，天线才能有效地把信号发射出去。波长 与频率 的关系是 式中，c为电磁波传播速度，c=3*108m/s。若接收机的灵敏度VA=2uV，则通信距离s与发射功率Po间的关系为 当发射功率为大于500mW时通信距离为5.08Km以上。w 总效率 发射机发射的总功率 与其消耗的总功率 PC 之比，称为发射机的总效率 。w 非线性失真 要求调频发射机的非线性失真系数g 应小于1 %。w 输出功率 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w 效率 常
8、将集电极的效率视为高频功放的效率，用表示，当集电极回 路谐振时，的值由下式计算：w 功率增益 功放的输出功率Po与输入功率Pi 之比称为功率增益，用 AP(单位：dB)表示2.2 系统总体设计思路设计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，设计组成框图如下图所示，各组成部分的作用是：l 西勒振荡器：产生频率f0=70MHz的高频振荡信号，变容二极管间接调频，最大频偏
9、为10kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。l 变容二极管间接调频，当加调制电压时，Cj将随着调制电压的变化而变化，使回路的谐振角频率Wc发生变化，并联谐振回路复阻抗的幅频特和相频特性都将在频率轴上移动，从而实现了间接调频的目的。l 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。l 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
10、满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。l 末级高频功放：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，应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高，而对波形失真要求较小时（小于1%），可以采用甲类功率放大器。但是本设计要求不高，故选用丙类功率放大器较好。2.3 系统设计流程图2.3.1总设计框图图中西勒调频电路和功率激励电路是系统的主要部分。西勒振荡调频电路完成输出正弦波信号。而缓冲隔离电路是为了减小功放极对振荡极的影响等功能。功放激励是为末级功放提供激励功率。但是如果你的发射功率不是很大，且振荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求，则功率激励
11、级可以省去。本题要求整机效率较高，则我们采取了丙类功放和宽带功放的结合。图表 2 3-1 调频发射机方框图2.3.2 各部分实现的功能w 西勒调频振荡器：产生频率f0=70MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏，整个发射机的频率稳定度由该级决定。w 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。w 功率激励级：为末级功放提供激励功率。如果发射功率
12、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。w 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，应采用丙类功率放大器，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，故选用丙类功率放大器较好。3 各部分电路设计及原理分析3.1 西勒振荡级3.1.1西勒振荡级电路设计思路本机振荡器就是高频振荡器，根据载波频率的高低和频率稳定度来确定电路形式。在频率稳定度要求不高的情况下，可以采用电容反馈三点式振荡电路，如下图所示的克拉泼、西勒电路等。而在频率稳定度要求高的情况下，可以采用晶体振荡
13、器，也可以采用单片集成振荡电路。(a) （a）克拉波电路 （b）西勒电路图表3 1-1 振荡级电路频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，它表示在一定的时间范围内或一定的温度、湿度、电压、电源等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频率稳定度越高。改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。提高振荡回路标准性除了采用稳定性好和高Q的回路电容和电感外，还可以采用
14、与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用。石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶体Q值可达到百万数量级，所以晶体振荡器的频率稳定度比LC振荡器高很多。 本机放大电路的输出是发射机的载波信号源，要求它的振荡频率应比较稳定。故采用改进的电容三点式振荡器，即西勒振荡器电路。3.1.2 西勒振荡级电路原理图 电路图图表3 1-2 西勒振荡器电路图 西勒振荡级电路交流通路图表 3 1-3 西勒振荡级交流等效电路3.2 变容二极管间接调频电路3.2.1 变容二极管间接调频电路设计思路由于是调频发射机，其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。最简便、最常用的方法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。其原理电路如右所示，它具有工作频率高、固定损耗小和使用方便等优点。变容二极管Cj通过耦合电容C1并接在LCN回路的两端，形成振荡回路总容的一部分。 因而，振荡回路的总电容C为：
