小功率调频发射机档湖南工程学院.docx

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小功率调频发射机档湖南工程学院

一、调频发射机及其主要技术指标

1.1发射机的组成方框图

通常小功率调频发射机采用直接调频方式，其组成方框图如下所示：

图1发射机系统方框图

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；并采用变容二级管电路直接对它进行调频；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。

为了使输出功率和效率较大，我们采用丙类功率放大器。

1.2发射机的主要技术指标

●发射功率一般是指发射机输送到天线上的功率。

●工作频率或波段发射机的工作频率应根据调制方式，在国家或有关部门所规定的范围内选取。

●

总效率发射机发射的总功率与其消耗的总功率P’C之比，称为发射机的总效率。

●非线性失真要求调频发射机的非线性失真系数应小于1%。

●杂音电平杂音电平应小于–65dB。

●输出功率高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率。

也就是集电极的输出功率，即

●效率常将集电极的效率视为高频功放的效率，用η表示，当集电极回路谐振时，η的值由下式计算：

●功率增益功放的输出功率Po与输入功率Pi之比称为功率增益，用AP（单位：

dB）表示

AP=Po/Pi

二、单元电路设计及原理分析

整机电路的设计计算顺序一般是从末级单元电路开始，向前逐级进行。

而电路的装调顺序一般从前级单元电路开始，向后逐级进行。

2.1LC调频振荡级

图2-1LC调频振荡级原理图

LC振荡器部分是由晶体管组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路（包含变容二极管）。

Cb对交流短路，因此是基极接地（共基）电路。

对于振荡电路选择共基组态主要考虑变容二极管接入对实现调频有利。

因为变容二极管加反向偏置电压和调制电压，需要有公共接地点，通常选用共基电路在连接上要方便些。

小功率振荡器的静态工作电流ICQ一般为1—4mA。

ICQ偏大，

振荡幅度增加，但波形失真加重，频率稳定性变差。

L1、C1与C2、C3组成并联谐振回路，其中C3两端的电压振荡器的反馈电压VBE，以满足相位平衡条件。

比值C2/C3=F决定反馈电压的大小。

当AVOF=1时，振荡器满足振幅平衡条件，电路的起振条件为AVOF>1。

为减小晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响，C2、C3的取值要大。

如果选C1《C2，C1《C3，则回路的谐振频率f0主要由C1决定。

变容二极管Cj通过C4部分接入振荡回路，有利于提高主振频率f0的稳定性，减小调制失真。

2.2二极管的主要性能指标

中心频率LC振荡器的输出频率f0称为调制振荡器的中心频率或载波频率。

用数字频率计测量回路的谐振频率f0高频电压表测量谐振电压Vo，示波器监测振荡波形

频率稳定度频率稳定度通常定义为在一定的时间间隔内，振荡器频率的相对变化，中心频率fo的相对稳定性用频率稳定度表示为：

最大频偏指在一定的调制电压作用下所能达到的最大频率偏移值。

称为相对频偏。

变容二极管特性曲线变容二极管特性曲线Cj-v如图2-2示。

性能参数VQ、Cj0、及Q点处的斜率kc等可以通过Cj-v特性曲线估算。

图2-2变容二极管的Cj-v特性曲线

变容二极管的Cj-v特性曲线如图2-2所示。

设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为

图2-2是变容二极管2CC1D的Cj-v曲线。

由图可得

VQ=–4V时

CQ=75pF，

调制灵敏度单位调制电压所引起的最大频偏称为调制灵敏度，以表示单位为kHz/V，即

为调制信号的幅度；为变容管的结电容变化时引起的最大频偏。

∵回路总电容的变化量为

在频偏较小时，与的关系可采用下面近似公式，即

∴p↑-△f↑，↑-△f↑。

调制灵敏度

式中为回路总电容的变化量；

调制灵敏度可以由变容二极管Cj-v特性曲线上VQ处的斜率kc及上式计算。

越大，说明调制信号的控制作用越强，产生的频偏越大。

2.3缓冲级

 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。

进行设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。

一般采用如图2-3所示电路

图2-3缓冲级电路原理图

缓冲级的主要特点是：

电压增益小于而接近于1，输出电压与输入电压相同，输入电阻高，输出电阻低，利用它的输入电阻高，输出电阻高的特点，将它作为多级放大电路的中间级，以隔离前后级之间的相互影响，在电路中起阻抗变换的作用。

2.4末级功放级

图2-4末级丙类功率放大器