《高频电子线路》课程教学资源（设计实例）小功率调频发射机

题目：设计一小功率调频发射机。主要技术指标要求：发射功率PA≥500mW，负载电阻（天线）RL=502，工作中心频率6=5MHz，最大频偏4f=75kHz，总效率>50%。设计：（1）拟定发射机的组成方框图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，以减少级间的相互感应、干扰和自激。由于本题要求的发射功率PA不大，工作中心频率f也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大整机电路可以设计得简单些，设组成框图如图5-1所示，各组成部分的作用是：V5001.25mWLC1.25mW1.25mW末级功放缓冲隔离功激励mW调频报荡OdB13dB13 dB调制信号图5-1设计举例题的组成方式图(1)LC调频振荡器产生频率6-=5MHz的高频振荡，变容二极管线性调频，最大频偏4f-75kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。(2)缓冲隔离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。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。(3)功率激励级为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。（4)末级功放将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。如果要求整机效率较高，应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高如"50%，故选用丙类功率放大器较好。（2）增益分配与单元电路设计发射机的输出应具有一定的功率才能将信号发射出去，但是功率增益又不可能集中在末级功放，否则电路性能不稳，容易产生自激。因此要根据发射机各组成部分的作用，适当地合理地分配功率增益。如果调频振荡器的输出比较稳定，又具有一定的功率，则功率激励级和末级功放级的功率增益可适当小些，否则功率增益主要集中在这两级。缓冲级可以不分配功率增益。设各级功率增益如图5-1所示

题目：设计一小功率调频发射机。 主要技术指标要求:发射功率 PA≥500mW，负载电阻（天线）RL=50Ω，工作中心频率 f0=5MHz，最大频偏 ，总 效率 。 设计：（1）拟定发射机的组成方框图 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，以减少级间的相互感应、干扰和自激。 由于本题要求的发射功率 PA不大，工作中心频率 f0也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大， 整机电路可以设计得简单些，设组成框图如图 5-1 所示，各组成部分的作用是： (1)LC 调频振荡器 产生频率 f0=5MHz 的高频振荡，变容二极管线性调频，最大频偏 ，整个发射机的频率稳定 度由该级决定。 (2)缓冲隔离级 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。整机设计时，为减小级 间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。 (3)功率激励级 为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级 可以省去。 (4)末级功放 将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。如果要求整机效率较高，应采 用丙类功率放大器，若整机效率要求不高如 而对波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。但是本题要求 ，故选用丙类功率放大器较好。 （2）增益分配与单元电路设计 发射机的输出应具有一定的功率才能将信号发射出去，但是功率增益又不可能集中在末级功放，否则电路性能不稳，容易 产生自激。因此要根据发射机各组成部分的作用，适当地合理地分配功率增益。如果调频振荡器的输出比较稳定，又具有 一定的功率，则功率激励级和末级功放级的功率增益可适当小些，否则功率增益主要集中在这两级。缓冲级可以不分配功 率增益。设各级功率增益如图 5-1 所示

AK2ksR20k2hoopFO5C4150kgDQC100pFR.BTC22CCIC3DG6L2510pFR4731:L310.01μF10μHR2E Re.8.2k210ks2+RECC.-Tike3600pF5100pF4.7/F0图5-2LC调频振荡电路LC调频振荡器的电路可参考图5-2功率激励级与末级功放的电路可参看课程设计举例四中图4。下面仅介绍缓冲隔离级的电路设计。-+VecR1C0i0.RelRe2R图5-3缓冲隔离级电路不论是在低频电路还是高频电路的整机设计中，缓冲隔离级常采用射极跟随器电路，如图5-3所示。调节射极电阻Rr2，可以改变射极跟随器输入阻抗。如果忽略晶体管基极体电阻rbh的影响，则射极输出器的输入电阻R为R=R'lBRL式中,RL'=(REi+Re2)//RL,RB'=RB1//RB2

LC 调频振荡器的电路可参考图 5-2 功率激励级与末级功放的电路可参看课程设计举例四中图 4。下面仅 介绍缓冲隔离级的电路设计。 不论是在低频电路还是高频电路的整机设计中，缓冲隔离级常采用射极跟随器电路，如图 5-3 所示。调节射极 电阻 RE2，可以改变射极跟随器输入阻抗。如果忽略晶体管基极体电阻 rb'b 的影响，则射极输出器的输入电 阻 Ri 为 Ri=RB'//βRL' 式中，RL'=(RE1+RE2)//RL,RB'=RB1//RB2

输出电阻Ro为Ro=(Rei+Re2)//roA,=,mRi1+gR'l式中，r。很小，所以可将射极输出器的输出电路等效为一个恒压源。电压放大倍数Av为式中，8m—晶体管的跨导，一般情况下gmR1。所以，图5-3所示射极输出器具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压放1- 0-m 于 3大倍数近似等于1的特点。晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点，一般取所示电路，取VcEQ=6V，lcQ=4mA,若晶体管的电流放大倍数β=60，则Rei+Re2=Veo/lco=1.5kQ2，取Re=1k2,电阻，Re2=1kQ电位器Vec -Vea Ren =-7.9kVeo._B(VCe -Veo+0. ~10kn, R,-Re1"101eQVEQ101cQ可以估算出，功率激励级的输入阻抗为335Q2，即射随器的负载电阻R=335Q2，并可计算出射随器的输入电阻R，即R,=Rs'lβRL'=3.6kQ2输入电压V为V=PR~2.1V为减小射随器对前级振荡器的影响，耦合电容C不能太大，一般为数十皮法。C为0.022uF左右。（3）电路装调与测试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。电路的调试顺序为先分级调整单元电路的静态工作点，测量其性能参数，然后再逐级进行联调，直到整机。最后进行整机技术指标测试。由于功率放大器运用的是折线分析方法，造成了理论计算的近似，另外单元电路的设计计算没有考虑实际电路中，分布参数的影响，级间的相互影响，所以电路的实际工作状态与理论设计计算的工作状态相差较大，因而元件参数在整机调整过程中，修改比较大，这是在高频电路整机调试中需要注意的。图5-4为设计举例题整机调试完成后的实验电路

输出电阻 R0为 R0=(RE1+RE2)//r0 式中，r0 很小，所以可将射极输出器的输出电路等效为一个恒压源。电压放大倍数 AV 为 式中，gm——晶体管的跨导，一般情况下 gmRL' 1。所以，图 5-3 所示射极输出器具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压放 大倍数近似等于 1 的特点。晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点，一般取 ，ICQ=3～10mA. 对于图 5-3 所示电路，取 VCEQ=6V，ICQ=4mA,若晶体管的电流放大倍数 β=60，则 RE1+RE2=VEQ/ICQ=1.5kΩ，取 RE=1kΩ,电阻，RE2=1kΩ 电位器 可以估算出，功率激励级的输入阻抗为 335Ω，即射随器的负载电阻 RL=335Ω，并可计算出射随器的输入电阻 Ri，即 Ri=RB'//βRL'≈3.6kΩ 输入电压 Vi为 为减小射随器对前级振荡器的影响，耦合电容 C1不能太大，一般为数十皮法。C2为 0.022μF 左右。 （3）电路装调与测试 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。电路的调试顺序为先分级调整单元电路的静态工作点，测量其性能参数，然后再逐级进行联调，直到整机。最 后进行整机技术指标测试。由于功率放大器运用的是折线分析方法，造成了理论计算的近似，另外单元电路的设计计算没 有考虑实际电路中，分布参数的影响，级间的相互影响，所以电路的实际工作状态与理论设计计算的工作状态相差较大， 因而元件参数在整机调整过程中，修改比较大，这是在高频电路整机调试中需要注意的。图 5-4 为设计举例题整机调试完 成后的实验电路

47 μH47μH+12VYORe10.01μF0.01μFR20kn0.01μF2kn0.01 μFCnR,SE2TR.6T32T28k133pER330pF5118.2knRsknC3DG6eKT001μFC,10pE150kn20pF3DA1L3DG12T,01Cayh510pF3DG6YTsTLRRO+本M10kn14CiRS47mHJ10kn15R2S10knTRC10mH3knR0.01RPCCRe广JiknCo3600pFR4UF8.2k1kn20m002μF4.7uF5100pl360020.01F图5-4调频发射机实验电路lVa