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1、通信电子线路课程设计说明书小功率调频发射机学院：电气与信息工程学院学生:贺帅指导教师：伍麟珺职称讲师专业:通信工程班级:通信1301班学口号:1330440128完成时间：2016年1月摘要调频发射机的用处很大，在很多领域都有了很广泛的应用。这个实验是关于 小功率调频发射机工作原理分析及其模拟调试，通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。本次设计我是结合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是一款仿真软件，适用于板级的模拟/数字电路板的
2、设计工作。它包含 了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能 力。首先设计出总的电路图，在分别计算各电路的静态工作点，但是通过实际仿 真，还是与理论计算值有出入。关键词 ：LC 振荡器；调频；功率放大器II / 26目录第1章绪论错误!未指定书签。1.1小功率调频发射机研究意义错误!未指定书签1.2调频发射机研究现状错误!未指定书签。1.3发射机的主要技术指标错误!未指定书签。 第2章总体方案设计42.1设计方案比较42.2总设计框图4第3章电路组成方案63.1振荡电路的选择63.2振荡电路参数计算63.3调频电路的设计错误!未指定书签。3.4调频参数的计算93.5
3、缓冲隔离级电路的设计错误!未指定书签。3.6缓冲隔离级电路参数计算错误!未指定书签。3.7末级功放电路选择错误!未指定书签。3.8末级功放电路参数计算错误!未指定书签。第4章Multisim仿真结果错误!未指定书签。4.1 LC振荡电路仿真波形错误!未指定书签。第5章实验数据与误差分析错误! 未指定书签。5. 1实验数据与设计要求比较1 错误! 未指定书签5. 2误差分析1 错误!未指定书签。结束语错误! 未指定书签。参考文献20致2附录221 绪论1.1 小功率调频发射机研究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
4、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。1.2 调频发射机研究现状 目前，世界围的经济危机席卷全球，中国在全球性经济萧条的形势下，经济发展 速度迅速下滑，国需求不振，进出口量急剧萎缩，实体企业受国际经济形势影
5、响 严重。2008年，我国经济发展速度放缓，全年GDP下滑到9.0%，2008年四季度 中国经济同比增长6.8，四季度进口同比下降8.8%，出口同比增长4.3%。预 计2009年，国际经济形式将进一步恶化，我国经济也将面临更多的不确定因素。从发射机总行业特点出发，紧紧围绕小功率总成产品市场总量及增长速 度、产品市场份额、市场供需情况、市场竞争格局、产品价格、进出口状况及趋 势和小功率总成生产企业基本情况和经营状况、功率调频发射机成市场发展前景 和趋势等众多市场发展因素进行研究，提供了大量有价值的信息和资料。本报告 依据国家统计局、工商局、海关总署和行业协会提供的权威数据，结合市场调查 的第一手
6、资料，以严谨的容、直观的图表和详实的数据进行研究，帮助业企业、 投资公司及政府部门准确把握行业发展趋势，洞悉行业竞争格局、规避经营和投 资风险、制定正确竞争和投资战略决策。1.3 发射机的主要技术与要求1.3.1 目标 熟悉小功率调频发射机的结构，原理，掌握电路设计和系统 Multisim 仿真调试 方法。1.3.2 已知条件(1) 输出功率：p 80mW高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到 o的最大不失真功率。也就是集电极的输出功率，即厂1丫1厂1 V2P 二V I = 12 R = - C1m(1_1)o 2 ClmClm 2 Clm 0 2 R70(2) 工作频率：f沁10MH
7、。0Z(3) 总效率：耳 50 %，发射机发射的总功率P与其消耗的总功率P之比，称AC为发射机的总效率耳A。(4) 最大频偏：Vf沁20kH指在一定的调制电压作用下所能达到的最大频率偏Z移值。(5) 负载电阻：R广510(6) 电源电压：V二12VCC1.3.3 要求 设计系统电路并仿真调试，编写设计计算说明书。1.3.4 实验仪器与设备EDA 软件1套，计算机1台2 总体方案设计2.1 设计方案比较方案一：纯硬件实现所谓的纯硬件实现是只通过电路，不需要编程。其原理是通过高频振荡电路产 生信号载波信号，为了减小功放级对振荡级的影响，要插入缓冲隔离极，最后加 一极宽带功放和丙类功放。该方案电路稍
8、复杂，可能精确度不高，误差较大。但 不需要编程，花的时间可能少些。方案二：硬软件结合实现硬件和软件结合是通过高频振荡电路，单片机编程实现。第一个模块电路是 一样的，都是通过高频振荡电路，然后将产生的波形脉冲送入单片机，通过编程 算出其 CX 值。然后将其值通过示波器显示出来。这种方法，电路简单，但需要 编程。方案总结综上所述，本课题决定选用硬件实现。熟悉小功率调频发射机设计原理，了 解高频电路。其实高频电路功能强大，很多单片机能实现的，通过高频模拟电路也能实现，它优点就是不需要编程，相对来说要简单。由于时间仓促，所以选择 这个方案。2.2 总设计框图拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要
9、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P不大，工作中心频率f也不高，因此晶体管的参量影 o0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所示，各组成部分的作用是：LC振荡电 路今调制电路二、缓冲隔离47末级功放图1 总设计框图(1) LC调频振荡器：产生频率f0=10MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调频， 最大频偏Af沁20kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。m(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
10、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。若整机效率要求不高如耳50%而对波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。但是本题要求耳 50%，故选用丙类功率放大器较好。丙类功放为获得最大不失真输出功率，静态工作点 Q 应选在交流负载
11、线 AB 的中 点。（如图2所示）图2（左）输入电压VBE与集电极电流脉冲i C的波形关系（右）丙类功放负载特性3 电路组成方案3.1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L1级。其电路原理图如图3所示。克拉拨振荡电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与C2、C3相串接的电容C6。图中克拉拨振荡电 路的频稳度大体上比电容三点式电路高一个量级。图3振荡电路图4为在Multis
12、im中LC振荡电路的仿真电路图。便调节静态工作点。3.2振荡电路参数计算晶体管Q2组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉波电路，它被接成共基 组态为基极耦合电容，其静态工作点由R R R R及R决定，首先计算电11 、 2 、 3 、 45路的静态工作点。小功率振荡器的集电极静态工作电流ICQ般为(14)mA。ICQ偏大，振荡幅度 增加，但波形失真严重，频率稳定性降低。I”偏小对应放大倍数减小，起振困CQ难。为了使电路工作稳定，振荡器的静态工作点取ICQ= 2mA, vceq= 6V，测得三 极管的B = 60。,Vcc - V12 - 6 小人I =CEQ = 2mA(3_)cQ R + R
13、 R + R3434由上式可得R3+R4=3kQ，为了提高电路的稳定性，R4的值可适当增大，取R4=1k Q，则 R3=2kQ。(3-2)(3-3)(3-4)(3-5)(3-6)(3-7)I = I / B = 2mA/60 = 33.3uABQ cQ为了提高电路的稳定性，取流过电阻 R2 上的电流I = 10/ = 0.33mA2 BQVR qbq = 8.18kQ2 I2固取标称值R2=8.2kQ。根据公式RVV 二 t * V 则R 二（yc -1） * R = 28.2KQBB R + R CC 1 V212BQ故 R=28. 2KQ。实际运用时人取20kQ电阻与47kQ电位器串联，以
14、便调整静态工作点。C】为基 极旁路电容，可取 C1=0.01uF。L C C C组成并联谐振回路，其中C两端的电压构成振荡器的反馈电压 兀，1 、 2 、 3 、 4 3 BE 以满足相位平衡条件工5=2nn。比值C/C=F决定反馈电压的大小，当A =123VOF时，振荡器满足振荡平衡条件为 A 1。为减小晶体管的极间电容对回路得影响VOF1C2、c3的取值要大。如果选C4C2，C4C3，则回路的谐振频率主要由C4决定， 即：若 f0=10MHz，则取 C4为 50uF,Li =5uH C2 /C3 =F,F 一般取 1/81/2，取 F=1/6,则 C =500pF、C =3000pF。23
15、3.3 调频电路的设计 由于是调频发射机，频率受到外加调制信号电压调变，因此，回路中的电抗要能 够随调制信号的改变而改变，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，调频电路由变容二极管C.通过C部分接入振荡回 j1路，有利于主振频率f0的稳定性，减小调制失真。其原理电路如图5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q通过耦合电容 C并接在LCN回路的两端，形成振荡回路总容的一部分。图5变容二极管调频电路图6为在Multisim中LC振荡电路及变容二极管调频电路的仿真电路图，将调频 电路和LC振荡电路级联在一起，即在LC电路采用克拉拨电路的基础上，形成了VCC典型的西勒电路。:
