高频课程设计报告_调频发射机

调频发射机课程实验报告

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小功率调频发射机课程设计

一、 主要技术指标：

1. 中心频率：012f MHz =

2. 频率稳定度 40/10f f -∆≤

3. 最大频偏

10m f kHz ∆>

4. 输出功率 30o P mW ≥

5. 天线形式 拉杆天线（75欧姆）

6. 电源电压 9cc V V =

二、 设计和制作任务：

1. 确定电路形式，选择各级电路的静态工作点，并画出电路图。

2. 计算各级电路元件参数并选取元件。

3. 画出电路装配图

4. 组装焊接电路

5. 调试并测量电路性能

6. 写出课程设计报告书 三、 设计提示：

通常小功率发射机采用直接调频方式，并组成框图如下所示：

其中，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。

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。

克拉泼（clapp ）电路是电容三点式振荡器的改进型电路，下图为它的实际电路和相应的交流通路：

实用电路 交流通路

如图可知，克拉泼电路比电容三点式在回路中多一个与C1 C2相串接的电容C3，通常C3取值较小，满足C3《C1 ，C3《C2，回路总电容取决于C3，而三极管的极间电容直接并接在C1 C2上，不影响C3的值，结果减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且C3较小，这种影响越小，回路的标准性越高，实际情况下，克拉泼电路比电容三点式的频稳度高一个量级，达4

51010--。

可是，接入C3后，虽然反馈系数不变，但接在AB 两端的电阻RL ’=RL//Reo 折算到振荡管集基间的数值（设为RL ’’）减小，其值变为

''2'

22

3(

)31,2

L L L L C R n R R C C ≈=+

式中，C1，2是C1 C2 和 各极间电容的总电容。因而，放大器的增益亦即环路增益将相应减小，C3越小，环路增益越小。减小C3来提高回路标准是以牺牲环路增益为代价的，如果C3取值过小，振荡器就会因不满足振幅起振条件而停振。

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。

并联谐振回路如图所示

如图，Rs RL 分别为输入信号源内阻和输出负载电阻，Rp 为L 中心损耗电阻，回路中总导纳为 Y （jw ）=1/Re+j(wc-1/wL) 式中，Re=Rp//Rs//RL.因而电流源Is （jw ）在回路上产生的电压为：()Re

()()()1Re(1/)

Is jw V jw Is jw Y jw j wc wL =

=+-

令回路总导纳为0，

求得谐振角频率为1/

o ω=，

这个频率上，回路电压达到最大，()()Re o o S o V V j I j ωω==，且与()S o I j ω同相

()Re 111o

o o

o o o o o V V V V j j j jQe L ωωωωωωωωωωω

=

==+++（-）（-）

其中，()()arctan v V ωϕωω=

=-

Qe 为有载品质因数，定义为：

Re/Re 1//o o p S p L

Qo

Qe L C R R R R ωω====

++

Qo ：/o Rp L ω为回路固有品质因素，可见要增大Qe 除提高Qo 外，还应采用Rs 大的电流源激励，且尽可能增大RL 值

并联谐振回路的幅频和相频特性曲线如下图：

幅频特性 相频特性

对该级管子的要求是： (35)r o f f ≥- ()2BR CEO V Vcc ≥

至于谐振回路的计算，一般先根据f0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

3.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，如下图为谐振功率放大器的原理电路图：

其中Zl 为外接负载，Lr Cr 为匹配网络，它们与外接负载共同组成并联谐振回路，调Cr 使回路谐振在输入信号上，为实现丙类功放，基极偏置电压Vbb 应该没在功率管的截至区内

若忽略基区宽度调制效应及管子结电容的影响，则输入信号电压Vb （t ）=（coswt ）*Vbm ，根据cos BE BB b BB bm s v V v V V t ω=+=+，集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列，脉冲宽度小于半个周期，用傅里叶级数展开可得

1212cos cos 2C co c c CO c m s c m s i I i i I t I t ωω=++++……=I ?………

由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上，因而它对ic 中的基波分量呈现的阻抗最大，且为纯电阻，称为谐振电阻，在高Q 回路中，其值近似为：22o r

r

e L

t L

L L R R C R ω=

=

，式中t C =

r L

r L

C C C C +

为回路总电容，1/o s ωω==Qe= o ω r L /RL 为

回路有载品质因素，而谐振回路上对c i

中的其他分量呈现的阻抗均很小，这样可以近似认为回路上仅有由基波分量产生的电压，Vc ，而平均分量和各次谐波分量产生的电压均可忽略，因而可在负载上得到不失真信号功率

利用谐振回路的选频作用，可以将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的余弦电压，同时还可以将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re ，而且调节

r L

r

C ，还能保持回

路谐振时使Re 等于放大管所需的集电极负载，实现阻抗匹配，因此在谐波功率放大器中，谐振回路起了选频和匹配的双重作用

丙类工作时集电极效率随管子导通时间的减小而增大，但随着导通时间的减少，c i 中基