高频课程设计.docx

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高频课程设计

湖南工程学院

课程设计

课程名称通信电子线路

课题名称小功率调频发射机设计

专业电子信息

班级

学号

姓名

指导教师周细凤

2008年9月1日

一、设计提示....................................1

二、总电路图设计................................3

三、丙类放大器..................................5

四、电路具体设计与计算..........................7

五、确定放大器的工作状态........................8

六、末级功放（丙类功率放大器）仿真图.............11

七、心得体会...................................12

八、参考文献...................................14

一、设计提示

通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如下所示。

图1-1整机电路主要框图

组成框图中主要是克拉泼振荡器产生频率稳定、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。

主要技术指标1．中心频率2．频率稳定度3.最大频偏4．输出功率5.天线形式拉杆天线6.电源电压。

载波频率f0=2MHz，

载波频率稳定度不低于10-3/分钟，

输出负载RL=75Ω，

发射功率（输出负载RL上的功率）P0≥50mW，

调制频率F=500Hz～3kHz，

最大频偏△fm=20kHz，总效率ηA>50%。

设计通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图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。

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。

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至于谐振回路的计算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。

二、总电路设计

这个课程设计是关于小功率调频发射机工作原理分析，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。

学会基本的课程设计技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。

在设计过程中，通过选取元件、确定电路形式、以及计算等等，提高我们的动手能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障，使我们对小功率放大器的知识得到了加深！

现在来说说电路中一些元件的作用，其中C3为基极高频旁路电容，R1、R2、R3、R4、R5为T1管的偏置电阻，R7、R9为变容二极管提供直流偏置。

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

调节偏轩电阻可改变T3管的导通角。

输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，并滤除不必要的高次谐波分量。

注：

这次的小功率发射机由罗燕，雷素桃，彭彬三人共同努力完成的，我主要负责末级功放即丙类放大器这一块。

图2-1发射机的原理图

三、丙类放大器

丙类放大器，如图所示，乙类放大器的效率比甲类高，是由于两管轮流导通，电源的直流功率消耗少，这对运用于大信号的电路非常重要。

丙类放大器也是运用于大信号的电路，管子小于半周导通，由傅立叶变换理论可知，尽管信号只有不到半个周期得到放大，但其中包含的基波分量远大于二次以上的谐波分量，而谐波分量和直流分量是可以滤除的。

所以，由于丙类状态下直流功率消耗更少，使丙类放大器的效率较乙类进一步提高。

图3-1丙类放大器

由于只能放大信号的少于半个周期，无法采用推挽电路克服失真，丙类放大器不能放大音频等低频信号，只能放大高频载波（单一频率）信号或选频电路能够有效滤除高次谐波的高频窄带信号。

由于信号正负半周的导通状态不同，器件的非线性导电在偏置电路中形成自生反偏压，使得电路在有无信号时器件的实际工作点有所不同。

相对于器件进入截止区的程度，将放大器分为甲类、乙类、丙类等工作状态，还可根据进入饱和区的程度，将放大器分为欠压、临界和过压状态。

显然，欠压状态是指电压幅度不够高，器件没有进入饱和区，过压状态与之相反，临界状态则恰好处在放大区的最上端。

进入截止区造成的失真可以利用选频网络滤除谐波的方法解决，进入饱和区造成的失真则基本无法解决。

所以，选用过压状态的唯一好处是能够提高输出电压的稳定性。

相对而言，工作于欠压状态，输出波形很好，但输出功率太小，而且作为大信号运用的电路，器件的电源电压没有得到充分利用，效率太低。

工作于临界状态，不但失真小，输出功率大，而且效率高。

功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

由于这一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：

低频功率放大器可以工作于甲类，甲乙类或乙类状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类。

近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带，高频功率放大器。

它采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽传输线作负载。

这样它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。

高频功率放大器大多工作于丙类。

但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。

由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。

高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

由于这一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：

低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类。

四、电路具体设计与计算

末级功放是将前级送来的信号进行功率放大，使负载上获得满足要求的发射功率。

由于要求

，故选项用丙类功率放大器。

如图所示：

图4-1丙类功率放大器

注：

晶体管2N2219A的主要参数

，

，

，

。

五、确定放大器的工作状态

为获得较高的效率

及最大输出功率

，将功放的工作状态选为临界状态，取

，

则得集电极的等效负载电阻

=

集电极基波电流振幅集电极最大输出电压

=

基极余弦脉冲电流的最大值为

（若2N2219A的

）

集电极电流脉冲的最大值

集电极电流脉冲的直流分量

功率：

集电极的耗散功率

（小于

=0.8W）

电源供给的直流功率

放大器的转换效率

若设本级功率增益AP=13dB（20倍）

则输入功率

振幅：

基极基波电流的振幅

输入电压的振幅

集电极基波电流振幅

计算静态工作点：

由上述计算结果得到静态时（Vi=0）晶体管的射极电位VEQ为VEQ=ICQRE1

则VBQ=VEQ+0.7V，IBQ=ICQ/β

若取基极偏置电路的电流I1=5IBQ，则R2=VBQ/5IBQ

在实际电路中用所算电位器代替

C2可取100pF，L1,L2可按经验取，C1,C3，C4可取0.01μF

基极偏置电路参数计算：

基极直流偏置电压

射极电阻

计算谐振回路及耦合回路的参数：

丙类功放的输入输出耦合回路均为高频变压器耦合方式，输入阻抗

输出变压器线圈匝数比为

取

=24，

=25

若取集电极并联谐振回路的电容C=100pF，得回路电感为

可以计算变压器一次线圈的总匝数

，即由

，可得

≈40

式中

=100H/m为磁导率；

为变压器次级线圈匝数；A=25mm2为磁芯截面积；l=25mm为平均磁路长度。

六、末级功放（丙类功率放大器）仿真图

图6-1仿真图

七、心得体会

我觉得作为一名电子信息工程专业的学生，高频的课程设计是很有意义的。

更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。

虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的努力，在同学和老师的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。

我认为这个收获应该说是相当大的。

一开始我们从参考书上找来了课题，但是毕竟是参考书，做到后来发现很多要求是不完整的，这让我们伤透了脑筋。

。

然后我们大家一起齐心协力，从平时做的功课﹑老师的举例﹑书本上的知识以及老师的辅导和其他同学的帮助下终于完成了。

应该说这是通过我们小组成员的共同努力和动脑完成的。

太棒了，我终于把累了两个星期的课程设计做完了。

只要有时间都是对着电脑，要不就是翻阅资料。

还有就是没有心情吃饭，所以饭吃的很糟。

今天，看着自己的最终版本，身上的压力感，责任感也变得轻松了很多，真个人感觉就是轻松了很多，而且脸上的表情也由绷紧状态慢慢变得松弛，慢慢可以恢复昔日的微笑了。

现在等待着老师的检查。

课程设计结束了，虽然很忙碌很疲劳，但感觉收获还是蛮大的。

我几乎每天的专注和辛劳，唤回了我对高频电子线路课的重新的认识，对小功率调频发射机结构的深刻理解，还有一种对课程设计工作的热情和认真态度。

周老师说我们下周的电子实习是做收音机，我们现在枯燥的纸上谈兵将马上变得生动起来，很期待，那种收获的场景是什么样的呀`课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，信息技术已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学生来说掌握一些软件的开发技术是十分重要的。

回顾起此次高频课程设计，我仍感慨颇多，的确，从理论到实践，在两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对EWB软件掌握得不好

通过这次课程设计之后，把以前所学过的知识重新温故。

我认真的学习了高频，通过一些软件的训练，能够将书本上所学到的实际的结合到实际当中，应当看到的是，我学到的还是不够的，应当不断的总结，多去接触一些知识，多练习一些实例，从实际当中去总结经验。

用自己所学到的知识，真正地运用到日常生活中去。

真正的使用EWB软件。

设计中遇到了很多不同问题，最后在周老师和亲爱的队友的辛勤指导与帮助下，终于游逆而解。

对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。

现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!

我相信通过设计所学到的东西将长久存在。

相信这次设计带给我们的严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风将会给我们未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。

通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。

八、参考文献

[1]路勇.电子电路实验及防真.清华大学出版社.2003

[2]李良荣.EWB9电子设计技术.机械工业出版社.2007

[3]高吉祥.高频电子线路.电子工业出版社.2005

[4]王卫东.高频电子线路.电子工业出版社.2004

[5][美]J马库斯.电子电路大全.计量出版社编辑部组织编译.1985

[6][日]小柴典居.图解放大电路设计.科学出版社.2002

电气与信息工程系课程设计评分表

项目

评价

设计方案的合理性与创造性

硬件制作或软件编程完成情况

硬件制作测试或软件调试结果

设计说明书质量

设计图纸质量

答辩汇报的条理性和独特见解

答辩中对所提问题的回答情况

完成任务情况

独立工作能力

组织纪律性（出勤率）

综合评分

指导教师签名：

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日期：

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