調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)word版-wenkub
2023-02-02 13:42:57 本頁面
【正文】 平衡時(shí)輸出幅度將不再變化，因此振幅平衡條件決定了振蕩器輸出振幅的大小。振蕩器在起振時(shí)的振幅較小。放大器通常以某種選頻網(wǎng)絡(luò)（如振蕩回路）做負(fù)載，是一個(gè)調(diào)諧放大器。 調(diào)頻電路是利用低頻信號(hào)改變振蕩器的頻率。早期有使用電抗發(fā)調(diào)頻，現(xiàn)在則主要是使用變?nèi)荻O管調(diào)頻法，目前已經(jīng)發(fā)展為利用鎖相環(huán)調(diào)頻法并進(jìn)而成為包含調(diào)頻鎖相環(huán)的數(shù)字式頻率合成器。這就是 FM 信號(hào)信息傳輸效率高的原因。但載波和邊頻之間的功率分配受調(diào)頻影響。有效帶寬通常按照n = β+ 1(為調(diào)制指數(shù))計(jì)算。我們將和稱為線性調(diào)頻(嚴(yán)格地講，應(yīng)為準(zhǔn)線性調(diào)頻)的實(shí)現(xiàn)條件。當(dāng)調(diào)制信號(hào)為 f ( t )時(shí)，調(diào)相波的表達(dá)式為： （）可以看出，調(diào)相波和調(diào)頻波有相似之處。第一節(jié) 線性調(diào)頻基本原理在現(xiàn)代無線電系統(tǒng)尤其是在通信、遙測(cè)、調(diào)頻廣播和電視(伴音)中，調(diào)頻技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)摘要本文主要討論了調(diào)頻發(fā)射機(jī)的原理實(shí)現(xiàn)方式并設(shè)計(jì)了電路圖，將調(diào)頻發(fā)射機(jī)的電路分為了振蕩器、緩沖隔離、功率激勵(lì)、及末級(jí)功放幾部分，分別討論它們的原理及其特性。下面對(duì)其原理進(jìn)行基本介紹。如果 f ( t )滿足則上式即為調(diào)頻波。根據(jù)上述條件，對(duì)于寬帶調(diào)頻而言，就要相應(yīng)提高載波頻率。根據(jù)此原則，F(xiàn)M 信號(hào)的有效帶寬為： （）其中，為 FM 信號(hào)的最大調(diào)制頻偏；為調(diào)制信號(hào)的頻率，對(duì)于二元 PCM 信號(hào)，為其碼速率的 1/2，在窄帶調(diào)頻(NBFM)時(shí)，由于，所以帶寬 B ??；對(duì)于窄帶調(diào)相(NBPM)，由于，所以帶寬取。適當(dāng)選擇調(diào)制系數(shù)β ，可以使 FM 信號(hào)的效率接近 100%。同時(shí)，在大調(diào)制指數(shù)下，F(xiàn)M 信號(hào)攜帶更多的邊頻信息來克服傳輸信道中的噪聲干擾，使得 FM 信號(hào)的抗干擾能力比幅度調(diào)制(AM)強(qiáng)許多。間接調(diào)頻法現(xiàn)在在調(diào)頻發(fā)射機(jī)上也有許多應(yīng)用，現(xiàn)在使用調(diào)頻方法如下圖：間接調(diào)頻直接調(diào)頻法就是將調(diào)制信號(hào)直接對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)頻的方法。在討論調(diào)頻電路之前，我們先對(duì)振蕩器電路做一簡單分析。反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。為了使振蕩過程中輸出幅度不斷增加，應(yīng)使反饋的信號(hào)比前次輸入到放大器的信號(hào)大，振蕩開始時(shí)應(yīng)為增幅振蕩。必須指出，環(huán)路只有再某一特定的頻率上才能滿足相位平衡條件，也就是說相位平衡條件決定了振蕩器輸出信號(hào)的頻率大小。（1）振幅穩(wěn)定條件當(dāng)振蕩平衡時(shí)。若某種原因?qū)е滤矔r(shí)增大，相當(dāng)于增大，只有減小，才能使減小。當(dāng)工作頻率很高時(shí)，由于PN結(jié)的電容效應(yīng)(即二極管的電容效應(yīng))，往往使單向?qū)щ娞匦宰兊煤懿?，這種電容效應(yīng)可以歸結(jié)為兩種等效電容。當(dāng)外加電壓改變時(shí)，勢(shì)壘區(qū)的電荷量將隨之改變，這種現(xiàn)象和電容的作用類似，所以稱這個(gè)電容為勢(shì)壘電容，記為。這種充放電效應(yīng)與普通電容在外加變化電壓作用下的充放電效應(yīng)相似，所不同的只是這個(gè)勢(shì)壘電容是隨外加電壓的變化而改變的，當(dāng)外加電壓保持不變時(shí)，勢(shì)壘區(qū)的空間電荷數(shù)目保持不變，勢(shì)壘電容充放電也就停止了，因此，勢(shì)壘電容只是在外加電壓改變時(shí)才起作用?！駭U(kuò)散電容 由于PN結(jié)中載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電容效應(yīng)可以等效為另一種PN結(jié)電容—擴(kuò)散電容，我們知道，PN結(jié)加正向偏壓時(shí)，N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴相互向?qū)Ψ綌U(kuò)散，形成一定的非平衡載流子分布，如圖3中的曲線1所示。這就是所謂擴(kuò)散電容，用表示。當(dāng)n=1/3時(shí)，稱為緩變結(jié)。 圖5 (a)是變?nèi)荻O管的等效電路，其中是結(jié)電容(勢(shì)壘電容), 是勢(shì)壘電阻, 是半導(dǎo)體材料的電阻，是封裝電感，是封裝電容，通常是很小的，很大。 此外，為了方便和直觀，也常用最大容量與最小容量的比值K表示電容變化率，即: 或 （2）品質(zhì)因數(shù)Q。它給出了加在變?nèi)荻O管上的反向直流偏置電壓的上限。v與二極管PN結(jié)的結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)分布有關(guān)。通常，廣播用變?nèi)荻O管調(diào)頻器中，由于壓控振蕩器還要由鎖相環(huán)來穩(wěn)頻，因此，振蕩回路中必須還由其它作穩(wěn)頻控制用的變?nèi)荻O管。由此可以看出，這是一個(gè)電容反饋三點(diǎn)式振蕩器線路。這個(gè)電路與采用單變?nèi)莨軙r(shí)相比較，在要求相同時(shí)，由于系數(shù)的加大，值就可以降低。發(fā)射機(jī)的頻率穩(wěn)定度有該級(jí)決定。緩沖隔離級(jí)常采用射極跟隨電路，如圖所示。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)位于交流負(fù)載的中點(diǎn)，一般取。如果發(fā)射功率不大，且振蕩級(jí)的輸出功率能夠滿足末級(jí)功放的輸入要求，則功率激勵(lì)級(jí)可以省去。 高頻功率放大器 完成調(diào)頻后，要把已調(diào)信號(hào)傳送到功率放大器加以放大，變成RF信號(hào)。高頻小信號(hào)諧振放大器的功用就是放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號(hào)，以便作進(jìn)一步的變換和處理。對(duì)高頻小信號(hào)放大器的主要要求是：（1）增益要高，也就是放大量要大，通常要靠多級(jí)放大器才能實(shí)現(xiàn)。這要求放大器的性能盡可能的不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，不產(chǎn)生任何自激。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。圖2 中所示的等效電路中，P1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即 （） 式中，N12為晶體管集電極接入變壓器T2初級(jí)線圈的總匝數(shù)，N13為輸出變壓器T初級(jí)線圈總匝數(shù)。由圖2 可知，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)和總電容的表達(dá)式為 （） （） 式中，為LC諧振回路本身的損耗電導(dǎo)，Coe為晶體管的輸出電容；CL為下級(jí)放大器的輸入電容。設(shè)各級(jí)諧振時(shí)的電壓放大倍數(shù)為，則放大器總的電壓倍數(shù)為 單振蕩回路的歸一化頻率特性為： （）式中，為廣義失諧。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。如丙類功放的，但效率理論上可達(dá)到80%。 圖4 高頻功率放大器 如圖4所示，丙類功率放的基極偏執(zhí)電壓是利用發(fā)射極電流的直流分量在射極電阻上產(chǎn)生的壓將來提供的，故稱為自給偏壓電路。集電極輸出功率 （） 直流電源供給的直流功率 （）式中，為集電極電流脈沖的直流分量。有圖可得: （）式中，為晶體管導(dǎo)通電壓（，）；為輸出電壓（或激勵(lì)電壓）的振幅；為基極直流偏壓。分析表明，這種耦合方式的輸入阻抗為 （） 式中，為晶體管基極體電阻，25。當(dāng)放大器工作在欠壓狀態(tài)時(shí)，
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