【正文】 C）基極偏置電路參數(shù)計(jì)算 基極直流偏置電壓 VVVV BMjB o s ??? 射級(jí)電阻 ??? 102 CQBE IVR 取高頻旁路電容為 CE2=。Rh39。取高頻旁路電容為 CE1=,輸入耦合電容為 C1=。 將上述設(shè)計(jì)計(jì)算的原件參數(shù)按照上圖（圖 431 ）進(jìn)行安裝，然后逐級(jí)進(jìn)行調(diào)試。這時(shí)集電極的輸出電壓將減小，集電極電流也隨之增大，從而導(dǎo)致集 電極的耗散功率將增加，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損害晶體管。對(duì)輸出波形影響較大的有 1/2 基波頻率和 3 倍頻自激，下圖（圖441）所示為 1/2 基波頻率功放輸出端的合成波形。下圖（圖 362）表示出疊加入低頻自激后的輸出波形。 天線的相關(guān)知識(shí)及設(shè)計(jì) 天線的輸入阻抗 天 線的輸入阻抗就是指天線饋電端輸入電壓與輸出電流的比值。 天線的極化方式 所謂天線的極化，就是指天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。 天線的增益 天線的增益是用來(lái)衡量天線朝一個(gè)特定方向收發(fā)信息的能力，一般來(lái)說(shuō)，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。 天線的設(shè)計(jì)方案 在日常的移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)中，拉桿天線是我們經(jīng)常接觸到的，雖然發(fā)射機(jī)應(yīng)用時(shí)其覆蓋面積不是很大，但是由于其價(jià)格低廉，方便實(shí)用，因此得到了普遍的應(yīng)用。螺旋式天線不是將元器件直線延長(zhǎng)到 1/4 波長(zhǎng)，而是將天線螺旋纏繞成一個(gè)線圈。而電路的裝調(diào)順序一般從前級(jí)單元電路開(kāi)始，向后逐級(jí)進(jìn)行。 晶振級(jí)與緩沖級(jí)聯(lián)調(diào)時(shí)可能出現(xiàn)緩沖級(jí)輸出電壓明顯減小或波形失真的情況。調(diào)節(jié)電路中的 3PR 即可達(dá)到調(diào)節(jié)輸入音頻信號(hào)幅度大小的目的，改變音頻信號(hào)大小得到盡可能大的調(diào)幅度 aM （注意防止產(chǎn)生過(guò)調(diào)幅失真），測(cè)得調(diào)幅度大小滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求后，將已調(diào)信號(hào)輸送到后級(jí)進(jìn)行功率放大，進(jìn)而通過(guò)天線輻射到自由空間中去 [26]。此時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖隔離級(jí)的射級(jí)電阻 1PR 來(lái)提高緩沖隔離級(jí)的輸入阻抗，也可以減小主振級(jí)和緩沖級(jí)的耦合及減小 C4 來(lái)調(diào)整輸出波形。 按設(shè)計(jì)的電路安裝好本振級(jí)后，調(diào)整主振級(jí)的電位器 0PR 來(lái)調(diào)整晶體管的工作點(diǎn)，使振蕩管電流為 3mA 左右，適當(dāng)調(diào)整主振級(jí)可調(diào)電容 C1，使輸出頻率維持在 6MHz 左右，幅度置為 40mV，波形為正弦波。螺旋式天線的接收效率通常不如直線 1/4 波長(zhǎng)的拉桿天線，但是在某些應(yīng) 用場(chǎng)合中更加關(guān)注天線的耐用性而不是有效性。在真空中信號(hào)的傳播速度為光速，本機(jī)的中心頻率為 6MHz，因此，由公式，波長(zhǎng) =速度／頻率可得到信號(hào)波長(zhǎng)為 米，由于天線長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，因此可以采用螺旋形式的天線。 Dbi 是相對(duì)于點(diǎn)源天線的增益，在各方向的 增益是均勻相同的， dBd 相對(duì)于對(duì)稱(chēng)陣子天線的增益 dBi=dBd+。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面使使地面表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號(hào)的有效傳播。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能的接近饋線的特征阻抗。 高頻寄生振蕩一般由電路的分布參數(shù)（分布電容，引線電感）影響造成的。消除參量型寄生振蕩的常見(jiàn)方法是在基極或發(fā)射極接入防振電阻或引入適當(dāng)?shù)母哳l電壓負(fù)反饋，如果可能的話，可以適當(dāng)減小激勵(lì)信號(hào)電平 [6]。 寄生振蕩極其消除辦法 寄生振蕩是高頻功率諧振放大器應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，常見(jiàn)的寄生振蕩有以下兩種： （ 1）參量自激型寄生振蕩 當(dāng)功放的輸出電壓 Vcm 足夠大時(shí)，功放的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)就可能進(jìn)入?yún)⒘繝顟B(tài)，這時(shí)晶體管的許多參數(shù)將隨著工作狀態(tài)而改變，如集電結(jié)電容 Cb39。 諧振功率放大器的調(diào)整 諧振狀態(tài)的調(diào)整 設(shè)計(jì)并計(jì)算高頻諧振功放的前提是假定諧振回路已處于諧振狀態(tài)，即集電極的負(fù)載阻抗為純電阻。 L10， L20 可以采用色碼電感，也可以采用環(huán)形磁芯繞制。1 ?? RhNN η 取次級(jí)匝數(shù) N2’ =2，則初級(jí)匝數(shù) N1’ =6. 激勵(lì)級(jí)功放采用 3DG12 晶體管，設(shè)β =30，取功率增益為 Ap=13dB（ 20 倍）， 則輸出功率為 mWAPP PCi ?? 功放的輸入阻抗為 ???? 3 2 5R 339。 設(shè)高頻變壓器的效率為η = mWPP hC 60?? η 取功放的靜態(tài)電流 Icq=Icm=7mA 則集電極電壓的振幅 Vcm及等效負(fù)載電阻 hR? 分別為 KPVRVIPVCcmhCMCcm239。 ??? 集電極的效率 25 %77/ ?? DC PPη 若設(shè)末級(jí)功率增益 Ap=13dB（ 20 倍），則輸入功率 mWAPAPP PcPoi 50??? 基極余弦脈 沖電流的最大值（設(shè)晶體管 3DA1 的β =10） mAII CMBM ?? 基極基波電流的振幅 mAII BMMB 1911 ??? α 輸出電壓的振幅 VI PiV MBBM 1 ?? （ B）計(jì)算諧振回路及耦合回路的參數(shù) 丙類(lèi)功放的輸入輸出耦合回路均為高頻變壓器耦合方式，其輸出阻抗 Zi 可計(jì)算如下： 86co s1 139。 當(dāng)功率放大器的電源電壓為 +Ucc，基極偏置電壓 Ub，輸入電壓（或激勵(lì)電壓） Ubm確定后，如果電流導(dǎo)通角θ選定，則放大器的工作狀態(tài)就只取決于集電極回路的等效負(fù)載電阻 Rq。 由于輸出功率要求 Po≥ 1W，因此功放可采用甲類(lèi)或者丙類(lèi)功率放大器，但由于總效率要求η≥ 50%，顯然，只采用一級(jí)甲類(lèi)功放是達(dá)不到要求的，故采用兩級(jí)功放電路，第圖 354 諧振功率放大器負(fù)載特性曲線 （ a）電流、電壓變化曲線 （ b）功率、效率變化曲線 23 一級(jí)采用甲類(lèi)功率放大器作為激勵(lì)級(jí)，第二級(jí)采用 丙類(lèi)功率放大器，其中甲類(lèi)功放選用的晶體管為 3DG12，丙類(lèi)功放選擇的晶體管為 3DA1。表示管子的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，稱(chēng)為 放大器工作在丙類(lèi)狀態(tài)。由于高頻功率放大器的工作頻率高，相對(duì)頻帶又比較窄，所以工作時(shí)一般采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。 22 由圖中的負(fù)載特性可以看出高頻功放各種狀態(tài)的特點(diǎn)：臨界狀態(tài)輸出功率最大，效率也較高，通常應(yīng)選擇在此狀態(tài)工作。 （ 2） 負(fù)載特性 當(dāng)放大器中直流電源帶電壓 CCV ， BBV 及輸入電壓振幅 imU 維持不變時(shí)，放大器的電流、電壓、功率與效率等隨諧振回路諧振電阻 Re 變化的特征，稱(chēng)為放大器的負(fù)載特征。 ? 臨界狀態(tài) 增大 cmU ， minCEu 就會(huì)減少，可使放大器在 minCECE uu ? 時(shí)工作在放大區(qū)和飽和區(qū)之間的臨界點(diǎn)上，晶體管工作在放大區(qū)和截止區(qū)，所以集電極電流仍為尖頂余弦脈沖。如果晶體管 工作剛好不進(jìn)入飽和區(qū)，則稱(chēng)為臨界工作狀態(tài)，其集電極電流脈沖形狀如圖中曲線②所示，雖然仍為尖頂余弦脈沖，但頂端變化平緩。所以，諧振功率放大器一般取 ? 為 70 度左右 [11]。 (3)輸出功率與效率 由于輸出回路調(diào)諧在基波頻率上，輸出電路中的高 次諧波處于失諧狀態(tài)，相應(yīng)的輸出電壓很小，因此，在諧振功率放大器中只需研究直流及基波功率。 )c o s (I)2c o s ()c o s ( c n m21 tntItIIi mcmccoc ??? ?????? 19 可見(jiàn)，利用諧振回路的選頻作用，可以將失真的集電極脈沖變換為不失真的余弦電壓輸出。直流分量只能通過(guò)回路電感線圈支路，其直流電阻較小，對(duì)直流也可看成短路。基極導(dǎo)通后，晶體管便由截止區(qū)進(jìn)入放大區(qū)，集電極將流過(guò)電流 ci ，與基極電流 bi 相對(duì)應(yīng)， ci 也是脈沖形狀，如圖（ c）所示。也就是說(shuō)，晶體管工作在截至和導(dǎo)通（線性放大）兩種狀態(tài)下，基極電流和集電極電流均為高頻脈沖信號(hào)。高頻功放中常采用平面工藝制作的 NPN 高頻大功率晶體管，他能承受高電壓和大電流，并有較高的特征頻率 ft。由于諧振網(wǎng)絡(luò)頻率調(diào)節(jié)困難，因此諧振功率放大器主要用來(lái)放大固定頻率或窄帶信號(hào)，所以諧振功率放大器也 稱(chēng)為窄帶高頻功率放大器 [15]。幅度調(diào)制單元電路圖（圖 343）如下圖： Umax Umin B A 圖 342 普通調(diào)幅波波形 圖 343 調(diào)幅電路 16 根據(jù)設(shè)計(jì)要求的工作電壓以及模擬乘法器的工作特性設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。但在實(shí)際測(cè)量中并不利用此公示計(jì)算，一般采用波形測(cè)量的方（ a）調(diào)制信號(hào)波形 （ b） 載波信號(hào)波形 （ c） Ma＜ 1時(shí)的已調(diào)波形 （ d） Ma=1時(shí)的已調(diào)波波 形 （ e） Ma＞ 1時(shí)的已調(diào)波波形 圖 341 調(diào)幅波調(diào)制過(guò)程 t t t t t 15 法，如右圖（圖 342）所示， )cos1( tmU acm ?? 是包絡(luò)函數(shù)，它反映了調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)線的變化。語(yǔ)音放大級(jí)單元電路圖（ 圖 331）如下 : 音頻放大器輸出波形模擬圖（圖 332）如下 [5]： 幅度調(diào)制電路的設(shè)計(jì) 所謂振幅調(diào)制就是用被傳輸?shù)牡皖l信號(hào)去控制高頻振蕩器，使其輸出信號(hào)的幅度隨著低頻信號(hào)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)搬移到高頻段，被高頻信號(hào)攜帶并有效進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康摹ｋ娫从?6 腳引入， 4 腳接地， 8 腳與地之間接有源濾波退耦電容 C7。對(duì)于圖示電路，取 6CEQVV?，4CQI mA? ，若晶體管電流放大倍數(shù)β =60，則 61 / 1 .5p E Q C QR R V I k? ? ? ?，取 R6=1kΩ的電阻， Rp1=1kΩ的電位器。式中， r0 很小，所以可將射極輸出器的輸出電路等效為一個(gè)恒壓源 [3]。如果忽略晶體管基極體電阻 rb39。 經(jīng)過(guò)小信號(hào) 放大后輸出波形 (圖 314）如下 [5]： 與未加入放大器時(shí)相比，波形和頻率都沒(méi)有變化，指示振幅（電壓）有所增加。否則，所測(cè)數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的。如果采用集電極調(diào)幅電路，就要使用一至二級(jí)高頻電壓放大器，以滿足集電極 調(diào)幅的大信號(hào)輸入。高頻電壓放大器的任務(wù)是將振蕩電壓放大以后送到振幅調(diào)制器，可以選用高頻調(diào)諧放大器。晶體振蕩級(jí)與小信號(hào)放大級(jí)聯(lián)合電路圖如圖（圖 311）所示 [7]： 10 此電路中主振級(jí)工作在較低的 6MHz 的頻率上，一般晶體振蕩器都能達(dá)到要求，且具有一定的輸出電壓，而且頻率穩(wěn)定度較高，無(wú)需進(jìn)行倍頻 [3]。與 LC 諧振回路相比，石英晶體諧振器具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性和極高的品質(zhì)因數(shù)，因此石英晶體振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定度，采用高精度和頻穩(wěn)措施后，石英晶體振蕩器可以達(dá)到 4910 10??的頻率穩(wěn)定度。 石英是一種各向異性的結(jié)晶體，其化學(xué)成分是二氧化硅。 方案三：采用 LC 三點(diǎn) 式正弦波振蕩電路，三點(diǎn)式振蕩電路有電容三點(diǎn)式和電感三點(diǎn)式之分，相對(duì)來(lái)說(shuō)，電容三點(diǎn)式的輸出波形相對(duì)電感三點(diǎn)式要穩(wěn)定，且頻率變化不會(huì)改變電抗的性質(zhì)，因此振蕩器一般都采用電容三點(diǎn)式形式。 增益值 增益值表示天線的功率放大倍數(shù)，增益值越大代表對(duì)輸入信號(hào)的放大倍數(shù)越大，傳輸質(zhì)量也就越好 [6]。本機(jī)所設(shè)計(jì)的為小功率調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)，通常采用丙類(lèi)諧振功率放大器，如果一級(jí)放大器不能滿足要求，可以選用兩級(jí)或者三級(jí) [2]。通常調(diào)制分為低電平調(diào)制和高電平調(diào)制，采用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)制的方法是屬于低電平調(diào)制，低電平調(diào)幅電路具有輸出功率小的特點(diǎn)，適用于功率較低的系統(tǒng)。當(dāng)選用集成模擬乘法器作為振幅調(diào)制器時(shí)，由于輸入信號(hào)要求為小信號(hào)，因此當(dāng)輸出電壓能夠滿足要求是，可以考慮不用外加高頻電壓放大器。在頻穩(wěn)度要求較高的情況下，一般可以選用晶體振蕩電路，也可以選用單片集成電路。 7 音頻放大：將話筒發(fā)出的信號(hào)放大到調(diào)制電路所需要的調(diào)制電壓。 低頻部分一般包括話筒，低頻電壓放大級(jí)，低頻功率放大 級(jí)和末級(jí)低頻功率放大級(jí)。其總體電路結(jié)構(gòu)可分為載波振蕩電路；單音振蕩電路；音頻放大電路；振幅調(diào)制電路