小功率调频发射课程设计

小功率调频发射机课程设计
一、 课题
小功率调频发射机的设计和制作
二、设计原理
通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如图所示。

其中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。

图 系统框图
上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。

1、 频振荡级
由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。

关于该电路的设计参阅《高频电子线路实验讲义》中实验六内容。

2、缓冲级
由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，因此可采用以LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。

对该级管子的要求是
()(35)2BR CEO CC f f V V γ≥-≥
至于谐振回路的计算，一般先根据
0f 计算出LC 的乘积值，然后选择合适的C 再求出L 。

C 根据本课题的频率可取100pF —200pF 。

1、 功放输出级
为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且 工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，从结构简单、调节方便起见，本课题可采用п型网络，计算元件参数时通常取1e Q 在10以内，计算公式请参阅教材第二章。

功放管要满足以下条件：
0max
()0
2(35)CN CN c BR CEO CC P P I i V V f f γ≥≥≥≥- 三、 主要技术指标
1．中心频率 012f MHz =
2．频率稳定度 0/10f f +
∆≤
3. 最大频偏
10m f KHz ∆=±
4．输出功率 30A p mW ≥ 5. 天线形式 拉杆天线（75欧姆） 6. 电源电压 V=12v
四、电路设计
鉴于上述设计考虑采用图4-1所示电路。

在条件许可时，亦可采用MC2833单片集成电
路灭设计，该集成电路工作原理请参见其规格书，应结合本课题要求对电路外围元件参数作相应计算修改。

考虑到变容二极管偏置电路简单起见，采用共基电路。

因要求的频偏不大，故采用变容
二极管部份接入振荡回路的直接调频方式。

C3为斟极高频旁路电容，R1、R2、R3、R4、R5为T1管的偏置电阻。

采用分压式偏置电路既有利于工作点稳定，且振荡建立后自给负偏置
效应有篮球振荡幅度的稳定。

一般选
C I 为3mA 左右，太小不易起振，太大输出振荡波形
将产生失真。

调节C9、CP 可使高频线性良好。

R7、R9为变容二极管提供直流偏置。

调制音
L加到变容二极管改变振荡频率实现调频。

振荡电压经电容C10耦合加至T2频信号C4、C
缓冲放大级。

T2缓冲放大级采用谐振放大，L2和C11应谐振在振荡载波频率上。

如果发现通过频带太窄或出现自激可在L2两端并联上适当电阻以降低回路Q值。

该级可工作于甲类以保证足够的电压放大。

T3管工作在丙类状态，既有较高的效率，同时可以防止T3管产生高频自激而引起的二次击穿损坏。

调节偏置电阻可改变T3管的导通角。

L3、L4、C15和C16构成 型输出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。

常用的输出回路还有L型、T型以及双调谐回路等。

图4—1 小型调频发射机电路
采用间接调频的方式，其组成系统框图如图4-2所示。

其正弦波振荡器一般采用高频稳度的晶体振荡器，产生的载波通过调相器后引入一个可控的附加相移，从而达到间接调频的目的。

考虑到电路的复杂度故采用直接调频的方案。

图2
图4-2 系统框图
1．振荡级
在调频振荡级可选用电感三点式，电容三点式和晶体振荡器产生正弦波电压。

具体电路如图4-3，4-4所示。

图3
4-3
图
本设计采用较为稳定的克拉泼电路如图4-5所示三极管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。

在克拉泼电路中C1，C2受三极管级间电容C ce ，C be ，C cb 的影响。

因此在电容的取值上应满足C4≤C1,C4≤
C2.
1(2f = 1111
124
C C C C =++
∴L ≈
图5
图4-5
2．缓冲级
为了使第三级能够达到额定功率必须加大激励即V bm ，因此要求缓冲级有一定的增益，可采用LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器。

由1(2f =可得L ≈ 3．功率输出级
为了有较高的效率和稳定的输出可用丙类功放同上可得L ≈. 级与级之间还应加入级间耦合电容，电容取值应对交流近似短路（1r wc
=） 把以上各级电路组合得到如图4-6所示小功率调频发射器电路
图4-6 小功率调频发射器电路
五、制作调试
制作前应先集齐所有元件，并对其质量及参数进行细心的检测，再根据所需的体积设计一款合适的线路板。

总而言之，良好的元件质量、合适的印板布局是有效提高自制成功率的保证，主要调试步骤如下：
1.排版电路板，然后将所有元件连同天线一并按设计好的电路焊在万能板上，对安装焊接
工艺要求是：尽量缩短高频部分元件引线；电阻、电容尽可能卧式安装，并无虚焊、脱焊现象。

2.给发射机通电，电压为12V。

天线接示波器与频率计，反复调节L1、L2、L3匝间距离
以使场强计示数增至最大，必要时对各级的谐振电容进行调节，使输出频率达到要求，并出现不失真的正弦波。

3.不起振或振荡弱；若输出功率小，若能保证元件的质量，以下步骤可助你排除故障：1，
在CC两端并联一个7pF电容(注意：该电容不可过大，否则你会发现调制失效)；2，调振荡级偏置电阻；3，改变C6容量一试，如果上述方法不能解决，也有可能是元件布局不合理引起，可重新对电路板进行布线。

4.测试时，由于输出功率过小，我们采取在第二个三极管及缓冲级的发射极的电阻R11
上并联一个100Ω的电阻和一个103的电容，并在功率放大级的三极管发射极上并上几
个合适大小的电容，经反复调节，得出了较好的波形，通过对三个电容的条件，使功率最大，并且中心频率符合要求，得到最终波形。

该环节也是我们调试时遇到最大的麻烦。

5.连接频偏仪测出角频偏
六、故障及分析
1. 收音机存在严重的啸叫声或
近距离使用时，特别采集到强度较高的信号时，收音机存在严重的啸叫声或。

这是由于音频放大级增益较高，同时配用的又具有较高的拾音灵敏度所引起。

这是可适当调节电阻R3，R3的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱，电阻越小话筒的灵敏度越高。

2. 用CK接口输入音源信号时，收音机输出声音小且伴有交流声。

改善方法：1，尽量缩短音频输入引线；2，在发射机与音源二条连线中各串联一个10uH高频；3，对音源进行屏蔽隔离；4，最直接而有效的方法应是减小输出功率或缩短发射天线，在近距离传输且需要保真度较高的场合下可考虑使用此法。

3. 不起振或振荡弱
此故障表现在用收音机在整个波段内接收不到静，输出功率小，若能保证元件的质量，可能是元件布局不合理引起，可重新对板进行布线。

1.在C3两端并联一个电容；2，调振荡级偏置电阻R3；3，如果以上不行，只有重新对电路板进行布线。

4. 发射距离近：
这类问题主要是因为天线放置不当、接收收灵敏度低、使用环境有高大建筑物等原因，另外也可能因为振荡弱所引起，故仍有必要参考上述的操作增加晶体振荡器输出强度。

还有可能是倍频器工作频率并非调在收音机接收范围内，实际上收音机接收到的只是微弱的谐波信号，其表现在虽然场强较大但有效发射距离很小，不到10米(正常条件下，配合良好的收音机，开阔地有效距离约为50-100米)。

七、测试结果
八、制作结果及其分析小结
本次课程设计是制作小功率发射机,通过对一学期通信电路的学习,初步掌握的发射机的理论知识,并通过本次实验根据所给电路和课程知识,对电路图进行改造和重新设计,先在万用板上初步焊机改进后的电路图,使其布局更为合理,干扰特性尽量降低,尽量避免形成分布电容,以免产生分布电容等参数影响实验结果,在提前制作好电路后,在实验室进行调试,首先是分级调节电感,这样是避免后面电路对前级产生的影响.第一级电感调节时比较灵敏,能轻易的条件到12M左右,连上其与缓冲级后.对L2进行调整,通过测量C12出产生的波形,很快的就结束了调试,连上功率放大的第三级,本阶段由于电压达不到指标,其他参数状态良好,波形也较好,只能同过其他方式调整电压大小,以满足功率要求。

根据电路图，可以试着改变C15与C16的大小，来增加电压值，不过改善效果不佳，经过改变R11的大小并在两个发射极出并联电容，改变直流负反馈使交流接地，通过增设电容后，再次调整电路的三个电感的磁芯，第一级电感对电压几乎没影响，对频率改变灵敏。

第二级对增益调整较大。

通过本次实验，更深刻了了解了高频信号的特性，虽然频率还不够高，不过，通过对相对较高频率的工作调整，对高频特性有了较深的了解。

也对信号发射的简单过程有了熟练的掌握和认识。

九、元器件
表9-1 元器件列表。