高頻電路課程設計調相PM放大器

1、目錄一、設計思路與系統(tǒng)組成11.1 設計思路11.2 系統(tǒng)組成1二、各電路設計及原理32.1 調制信號1KHz產生電路32.2 載波信號10MHz產生電路42.3 調相電路52.4 前置放大82.5 高頻振諧功率放大及匹配網絡9三、總結與體會11四、附錄12五、參考文獻13窗體頂端一、設計思路與系統(tǒng)組成 1.1 設計思路 課題要求設計一個調相（PM）放大器，這樣必須有載波發(fā)生器和調制信號發(fā)生器。對于不同的頻段發(fā)生器的設計有所不同。RC振蕩電路適用于低頻振蕩， RC 一般用于產 1Hz1MHz的低頻信號。這樣可以用 741 放大器與 RC 電路構成新的 RC 正弦波振蕩器來產生 1Khz 的調制

2、信號。由于石英晶振本身的參數具有高度的穩(wěn)定性，因此選用皮爾斯振蕩器來產生10MHz的載波信號。當這兩種信號都準備好了，加在調相電路上完成調相功能。調相電路主要是由多級變容二極管調相模塊構成的。這一部分是這個電路的核心。輸出的調相波經過前置放大后再經過功率放大，最后經過匹配網絡匹配后可產生用于天線發(fā)送的調相波。 1.2 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)是由五個大的模塊構成，分別是調制信號產生電路（1KHz）；低頻放大器；載波信號產生電路（10MHz）；調相電路；高頻功率放大器。其中高頻功率放大器又包括前置放大器，功率放大器和匹配網絡。調制信號產生電路和載波信號產生電路產生的分別是 1KHz 和 10MHz 的正

3、弦波。低頻信號采用RC震蕩電路產生，高頻信號采用晶體震蕩電路產生，用調制信號改變諧振回路參數，使載波信號通過回路時產生相移而形成調相波，再對產生的調相信號進行放大，提高到功率放大級的輸入范圍，經丙類諧振功率放大，T型選頻網絡選出有用信號頻率。系統(tǒng)總體結構框圖如圖1所示。前置放大載波信號10MHz調制信號1KHz低頻信號放大調相電路高頻振諧功率放大及匹配網絡圖一 系統(tǒng)總體結構框圖二、各電路設計及原理 2.1 調制信號1KHz產生電路 文氏電橋振蕩電路又稱RC串并聯網絡正弦波振蕩電路，它是一種較好的正弦波產生電路，適用于頻率小于1MHz，頻率范圍寬，波形較好的低頻振蕩信號。因此采用它產生1KHz調

4、制信號。 從結構上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號的，為了產生正弦波，必須在放大電路里加入正反饋，因此放大電路和正反饋風絡是振蕩電路的最主要部分。但是,這樣兩部分構成的振蕩電路通常是得不到正弦波的，這是由于正反饋時不量是很難控制，幫還需要加入一些其他電路。 下圖即為運算器組成的文氏電橋RC正弦波振蕩電路。 圖2 文氏電橋RC正弦波振蕩電路圖 圖2中R5、R7構成負反饋支路，R8、R9、C6、C7的串并聯選頻網絡構成正反饋支路并兼作選頻網絡，二極管構成穩(wěn)幅電路。調節(jié)電位器R6可以改變負反饋的深度，以滿足振蕩的振幅條件和改善波形。二極管D1、D2要求溫度穩(wěn)定性好且特性匹配，這樣才能保證輸出小型正負半

5、周對稱，同時接入R7以消除二極管的非線性影響。 2.2 載波信號10MHz產生電路 晶體振蕩器有并聯型晶體振蕩器和串聯型晶體振蕩器。將石英諧振器作為等效電感元件用在三點式電路中，且工作在感性區(qū)，稱為并聯型晶體振蕩器。此時，石英諧振器接在晶體管、極之間稱為皮爾斯振蕩電路，接在晶體管、極之間稱為密勒振蕩電路。把石英諧振器作為串聯諧振元件來使用，使之工作在串聯諧振頻率上，稱為串聯型晶體振蕩器。 本電路利用皮爾斯振蕩電路原理產生10MHz載波信號。下圖即為皮爾斯振蕩器電路。 圖3 皮爾斯振蕩電路圖 圖4 交流等效電路圖在圖3中，總電容C=Co+1/(1/C2+1/C3+1/C4+1/Cq) 故皮爾斯振

6、蕩器工作頻率： 石英晶體振蕩器采用適應近體諧振器作為選聘回路的振蕩器，其振蕩頻率主要有石英晶體決定。于LC回路相比，適應近體振蕩器具有很高的標準性和品質因數，使石英晶體振蕩器可以獲得較高的頻率穩(wěn)定度。 石英晶振的符號及其等效電路圖如下圖所示 圖5 石英晶振的符號及其等效電路圖 由等效電路可知，晶體振蕩器是一個串并聯諧振回路，串并聯諧振頻率fq、fp分別為： 2.3 調相電路調相電路采用并聯諧振回路的相頻特來實現，其具體電路如圖所示。 圖6 單級變容二極管調相電路（1）工作原理：1、當時，變容二極管反向電壓，諧振回路諧振頻率為。 輸出電壓與輸入電壓同相。2、當時，變容二極管反向電壓加大，減小，諧

7、振回路諧振頻率為 輸出電壓的相位為。 3、當時，變容二極管反向電壓減小，增大，諧振回路諧振頻率為 輸出電壓的相位為。 附加相移在調制信號控制下變化，導致輸出電壓的相位也隨調制信號變化，從而實現調相。（2）調相分析: 設輸入載波信號 調制信號 變容二極管作為回路總電容，當m很小時，回路的諧振頻率為： 輸出電壓： 分別是諧振回路在上呈現的阻抗幅值和相移。 在失諧不大的條件下, 實現線性調相的條件： 由于本設計要求最大相偏為，由于單級變容二極管調相電路最大相偏為，所以得采用三級單回路變容二極管調相電路，擴大相偏，最大相偏。電路如下圖所示。 圖7 三級單回路變容二極管調相電路圖 2.4 前置放大 由于

8、信號發(fā)生電路產生信號幅度一般較小，所以需對產生的信號首先進行前置放大后使其滿足下一級的輸入信號范圍，再輸入到下級電路中，可以用三極管放大電路實現。本電路采用共發(fā)射極放大電路實現信號的放大。使發(fā)射極正偏：Vb>Ve，且Vbe>0.6V，集電極反偏Vb < Vc，同時Vce>1V，使三極管工作在甲類放大狀態(tài)。放大電路如圖所示: 圖8 前置放大電路圖 2.5 高頻振諧功率放大及匹配網絡 為了滿足發(fā)射輸出的高功率，所以得對產生的調相信號進行功率放大后才能發(fā)射出去。本電路中采用自給基極偏置電路，使功率管 Q 點設在截止區(qū)，使其工作在丙類狀態(tài)。 選頻網絡（濾波器）的功能：從眾多頻率

9、中選出有用信號，濾除或抑制無用信號，以保證放大器工作在要求的狀態(tài)，即起到阻抗變換的作用，又可以抑制工作頻率范圍以外的頻率。本設計中采用LC并聯諧振回路使回路諧振在輸入信號頻率上。 諧振功率放大器原理電路如圖所示: 圖9 諧振功率放大器電路圖 本設計電路中由于晶體管輸入阻抗與前級輸出阻抗不匹配，所以在放大器之間加入T型選頻匹配網絡（C16、C17、L5），在放大器輸出的與負載之間也加入L型選頻匹配網絡（C19、C20、L8）。由于晶體管參數的分散性和分布參數的影響, C16、C17、C19、C20均采用可變電容器, 其最大容量應為計算值的23倍。通過實驗調整，最后確定匹配網絡元件的精確值。 電路

10、中兩個高頻扼流圈的電感量為0.10.2H，T1為基極直流偏置組成元件，T2在集電極并饋電路中對Uc中的高次諧波分量起阻抗作用，并在集電極為直流電源提供通路。三、總結與體會 通過此次為期兩周的高頻電子線路課程設計，使我更加扎實的掌握了有關高頻電子線路方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。 在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！ 其中，感觸最深的還是團隊協(xié)作的過程。因為我的高頻知識不夠扎實，做起課程設計來比較吃力，但是同