小功率调频发射机的设计与制作

小功率调频发射机的设计与制作

一、设计任务与要求

1、主要技术指标：

1、中心频率： 012f MHz =

2、频率稳定度 4

0/10f f -∆≤

3、最大频偏 10m f kHz ∆>

4、输出功率 30o P mW ≥

5、电源电压 9cc V V =

二、 原理及图

1、 小功率调频发射机原理：

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，以减小级间的相互感应、干扰和自激。在实际应用中，很多都是采用调频方式，与调幅相比较，调频系统有很多的优点，调频比调幅抗干扰能力强，频带宽，功率利用率大等。

调频可以有两种实现方法，一是直接调频，就是用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。另一种就是间接调频，先对调制信号进行积分，再对载波进行相位调制。两种调频电路性能上的一个重大差别是受到调频特性非线性限制的参数不同，间接调频电路提供的最大频偏较小，而直接调频可以得到比较大的频偏。所以，通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如图1所示。

图1 调频发射机组成

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，为避免末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。 （1）振荡级

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级。

(2)缓冲级

因为本次实验对该级有一定的增益要求，而中心频率是固定的，因此用LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。缓冲放大级采用谐振放大，L 2和C 10谐振在振荡载波频率上。若通频带太窄或出现自激则可在L 2两端并联上适当电阻以降低回路Q 值。该极工作于甲类以保证足够的电压放大。

对缓冲级管子的要求是:

()r osc f 35f ≥:

()CC BR CEO V 2V ≥

所以可选用普通的小功率高频晶体管，如9018等．另外，

bQ eQ BE V V +V =, I cQ

I β

=

若取流过偏置电阻R 9,R 10的电流为I1=10I bQ 则

R 10=V bQ /I1, R 8=(Vcc-V bQ )/I1

所以选R 10,R 8均为10K Ω.为了减小缓冲级对振荡级的影响，射随器与振荡级之间采用松耦合，耦合电容C 9可选为180pf

对于谐振回路C 10,L 2,由MHz LC

fosc 1221==

π

故本次实验取C 10为100PF ，()

1022

osc 1L 1.76H C 2f u π=

=g

（3）功放输出级

为了获得较大的功率增益和较高的集电极功率，设计中采用共发射极电路，同时使其工作在丙类状态，组成丙类谐振功率放大器．由设计电路图知L 3、C 12 和C 13为匹配网络，与外接负载共同组成并谐回路．为了实现功率输出级在丙类工作，基极偏置电压V B3应设置在功率管的截止区．同时为了加强交流反馈，在T 3的发射极串接有小电阻R 14．在输出回路中，从结构简单和调节方便考虑，设计采用л型滤波网络，如右图。L 3，C 12，C 13构成π型输出，Q3管工作在丙类状态，调节偏置电阻可以改变Q3管的导通角。导通角越小，效率越高,同时防止T3管产生高频自激而引成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。

在选择功率管时要求：

0cm P P ≥

max cm c I i ≥ ()CC BR CEO V 2V ≥

()r osc f 35f ≥:

由于要使功放级工作在丙类，就要使12

1213

0.7cc B BE V R V V v R R =

<=+g ，解得13

12

8.3R R >，为了使功放的效率较大，可以减小Q3管的导通角，这里取

R 13=11R 12，第二级集电极的输出电流已经扩大了几十倍，为防止第三级的输入电流过大而烧坏三极管，需要相应的增大第三级的输入电阻。取R 13=220K ，R 12=20K ，改变R 14可调整放大倍数，取较小的反馈电阻有利于提高增益。

因为选定1212139*20

0.7520220

cc B V R V v R R =

==++g ，所以发射极电压V E 为0.05V ，

因此R 14可选为100Ω。

由于L

R L Qe 3

⨯=

ω

, osc f

f ==

且12131213

t C C C C C ⨯=+ ,一般取 Qe = 8～10

所以()32121312131

L C C 2f C +C π=

⎛⎫

⋅ ⎪

⎝⎭

解得：L3=1.06µH 计算得，C 13＝680PF ，C 12＝220PF.

2、小功率调频发射机电路图

图2 小型调频发射机原理图

三、调频发射机调试步骤

1、调试步骤及原理

电路的调试顺序先分级调单元电路的静态工作点，测量其性能参数；然后在逐级进行联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试。

（1）第一级调试

为了检查电路是否正确，应该对三极管Q1和变容二极管的静态工作点进行测量，然后调节中周L1，使振荡频率为12MHz，测量结果如

表1所示。

表1

E（v）B（v）C（v）C j负（v）f（MHz）Vpp（V）Q1 3.80 4.20 5.12 4.58 12.01 0.12 （2）第二级调试