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1、武汉理工大学晶体管器件课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目：小功率调频发射机的设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用课程设计仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务：1.已知条件：电源Vcc=12V,晶体管，示波器。2. 中心频率6MHZ以上(收音机能收到的频率)，最大频偏，总效率大约大于50%3. 用ORCAD对电路进行模拟与仿真，用PROTEL软件绘制改电路的PCB印制电路板图；4. 完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）.时间安排
2、：12010年6月12日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。22010年6月12日至2010年6月14日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。3. 2010年6月25日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日II目 录摘 要IAbstractII绪论11.设计内容及要求21.1设计目的21.2.设计任务及主要技术指标22电路工作原理分析22.1.设计方框图22.1.1总设计方框图22.1.2实用发射电路方框图32.1.3、实际的无线调频电路42.2、发射机
3、的主要技术指标43 硬件电路的单元电路设计参数计算及器件选择63.1增益分配与功率放大器的设计63.1.1丙类功率放大器(末级功放)设计73.1.2宽带功率放大器(功率激励级)设计103.2缓冲隔离级电路(射极输出器)设计123.3、调频振荡器设计144系统仿真194 PCB板子制作216.电路安装与调试步骤227.设计小结238.元件清单24参考文献25摘 要调频发射机目前处于快速发展之中，在很多领域都有了很广泛的应用。它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。这个课程设计目的用模拟电路等电路课程中所学的知识，利用晶体管等器件设计电路。这次课程设计我通过小功率调频发射机工作原理分析及其
4、安装调试，运用模拟电路和高频知识以及晶体管等器件设计电路，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。本课设结合ORCAD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。ORCAD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ORCAD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。本课程利用ORCAD软件仿真设计了一个小功率调频发射机，然后利用PROTEL软件设计制作PCB板子，最后搭建实物。关键词:小功率发射机，ORCAD，PROTELAbstractFM transmitter is
5、now in fast evolving, which have a very wide range of applicationsin many areas. It can be used for lectures, teaching, toys, alarm monitoring and other fields. This course is designed to use Analog Electronics knowledge taught in the class, transistors and other devices. In course design I deepen t
6、he working principle of FM transmitters of low power and enhance the understanding of electronic circuit of non-linear by designing the circuit with transistor, analyzing the principle of low-power FM transmitter and its installation ,and using the knowledge of analog circuits and high frequency ele
7、ctronic.This course studies the design of the low power FM transmitter circuit and debugging of ways combining ORCAD software .ORCAD software can achieve the output from the electrical design concept to the physical production data, and all the analysis, validation, and designing data management amo
8、ng them .Todays ORCAD software is not a simple design tool, but a system that covers all the core to simulate the physical design. This course simulations a low-power FM transmitter using ORCAD software then make a PCB board using PROTEL, and finally make it out.Keyword：Low-power transmitter，ORCAD，P
9、ROTEL绪论结合这次课设的要求：运用模电知识，利用晶体管设计电路，我的选题是小型功率发射机，在小型发射机的设计中，根据晶体管结构和工作原理，进行放大电路设计，射极跟随器设计，小型功率放大电路设计，还有在设计中占主要地位的振荡电路的设计。其中振荡电路的设计结合了模电以及高频电子线路中晶体管综合应用。设计跟随其实必不可少的，因为起到前后级电路的隔离作用。产生的信号很小，需要通过放大电路的放大才能达到要求，发大电路的的设计最为复杂，考虑到前后及电路的匹配，以及波形的失真与否。本次课设论文分为以下几个部分：通过技术指标从后级电路依次往前级电路设计，包括元件参数，器件的选择，电路仿真，PCB印刷版的制
10、作，和最终实物的制作和调试。课设中。设计仿真和实物调试很有差别，因为振荡频率为6到7兆赫兹，已经属于高频范围，很容易受到杂波信号的影响，所以在调试中为保证电路的稳定性会改变电路的某些参数。小功率发射机主要包括以下几个部分：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。下面就这几个部分进行介绍说明1.设计内容及要求1.1设计目
11、的晶体管器件课程设计是电子科学与技术专业学科实践性课程，其任务是使学生运用模拟电路等电路课程中所学的知识，利用晶体管等器件，设计出一些完成一定功能的电路，并对电路进行分析和调试。掌握设计和调试电路的一些方法和技巧。1.2.设计任务及主要技术指标（1）工作电压：Vcc=+12V；（2）(天线)负载电阻：RL=51欧；（3）发射功率：Po500mW；（4）工作中心频率：f0=6MHz；（5）最大频偏：；（6）电路结构采用分立元件构建的LC调频振荡器、缓冲隔离、高频宽放和高频功放电路实现。2电路工作原理分析2.1.设计方框图2.1.1总设计方框图与调幅电路相比,调频系统由于高频振荡输出振幅不变, 因
12、而具有较强的抗干扰能力与效率.所以在无线通信、广播电视、遥控测量等方面有广泛的应用。如图1所示：图2-1 变容二极管直接调频电路组成方框图2.1.2实用发射电路方框图 实际功率激励输入功率为1.56mW拟定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，设组成框图如图3-2所示，各组成部分的作用是：(1)LC调频振荡器：产生频率f0=6MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调
13、频，最大频偏，整个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，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。(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。(4)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
14、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。2.1.3、实际的无线调频电路实际的无线调频电路如图2-2所示。图2-3 无线调频电路考虑到频率稳定度的因素，调频电路采用克拉泼振荡器和变容二极管直接调频电路。电路的工作原理是：利用调制信号控制变容二极管的结电容，改变振荡器振荡回路的总电容，从而使调频振荡器输出信号的频率随调制信号的变化而变化，即实现调频。调频后的信号经过缓冲隔离、宽放和功放后通过天线发射出去。2.2、发射机的主要技术指标(1)发射功率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
15、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。(2)工作频率或波段发射机的工作频率应根据调制方式，在国家有关部门规定的范围内选取。对于调频发射机，工作频段一般选择在超短波范围内。(3)总效率发射机发射的总功率PO其所消耗的总功率PT比，称为发射机的总效率，用 表示。(4)调制灵敏度Kf是单位调制信号电压所引起的最大频偏，其值越大，说明调制信号控制作用越强，产生频偏越大。3 硬件电路的单元电路设计参数计算及器件选择整机电路的实际计算顺序一般是从末级单元电路开始，向前逐级进行。而电路的组装和调试顺序一般是
