高频实验,调频发射机与接收机

news/2024/12/5 5:43:29/

1设计方案

发射机采用变容二极管与压控振荡器直接调频方式调制,然后输出给高频功率放大器,通过高频功率放大器放大后,将调频信号发射。

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图4-1 发射机统框图

2 发射机电路设计

1 低频电压放大器的设计

为了稳定工作点,采用分压式偏置电路及电流负反馈电路来设置静态工作点。一般可用经验公式来选取静态工作点与偏置电路元件参数。低频电压放大器选用阻容耦合共射放大器,电路如图5-1所示。

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图5-1 低频电压放大器

2 调频电路的设计

实现调频的方法可分为直接调频和间接调频两大类。由于变容二极管调频电路具有优点是电路简单,工作频率高,易于获得较大的频偏,而且在频偏较小的情况下,非线性失真可以很小。因为变容二极管是电压控制器件,所需调制信号的功率很小。本设计压控振荡器选用单片集成振荡电路MC12148来构成直接调频电路,直接用控制电压实现控制LC振荡器用变容二极管实现回路调频。

MC12148是建立MC1648可变电压输入电路拓朴基础,它已经实现了利用摩托罗拉MOSAIC 高级双极处理技术,这种技术成功产生了一种设计比MC1648更高的频率,典型控制频率可达1100MHz。集成压控振荡器MC12148外接电路减到很少,使用非常方便。调制器具体电路如图5-2所示。

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5-直接调频电路

3 高频功率放大器的设计

在通信系统中,高频功率放大器作为发射机的重要组成部分,用于对高频已调波信号进行功率放大,然后经天线将其辐射到空间,所以要求输出功率很大。图5-5为由晶体管T3组成输出级高频谐振功率放大器。为了滤除VCO谐波分量,采用LC谐振回路作为选频网络,故称为谐振功率放大电路, 显然谐振功放属于窄带功放电路。

甲类功率放大器工作在线性状态,故信号的放大处于线性放大状态,波形没有失真,小信号放大效果较好,而且调试比较简单。它的缺点在于静态工作点较高,在没有信号时依然具有静态电流,所以它的效率不是很高。题目要求效率≥40%,采用甲类功率放大器能达到设计的要求,所以本设计采用此方案电路如图5-5所示。

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5-5  高频功率放大器

2.1 工作原理分析

2.2 电路参数估算

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3 Multisim电路仿真

3.1 仿真电路图

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发射机低频放大器

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发射机高频功率放大器

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变频器

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低通滤波器

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移相网络

4 系统测试

4.1 测试数据

1)调试静态工作点

接通直流电源前,先将Rp1调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通+5V电源、调节Rp1,IC=2.0mA(即UE=2.0V),用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB1(RB1= Rp1+R1)值,填入表7-2。

7-2  静态工作点

测量值

计算值

UB(V)

UE(V)

UC(V)

RB1(KΩ)

UBE(V)

UCE(V)

IC(mA)

1.39

0.71

3.90

50.9

0.6

3.1

2.0

 

2)电压增益测量

在S1断开条件下,在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS,调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Uim»20mV,同时用示波器观察放大器S1输出电压UOm波形,在波形不失真的条件下用示波器测量UOm值,计算电压放大倍数;并用波器观察最大不失真条件下的UOm值。

3)幅频特性测量

在S1断开条件下,保持输入信号Uim的幅度不变,改变信号源频率f,逐点测出S1相应的输出电压UOm,填入表7-3。

7-3  幅频特性

f(KHz)

1.0

5.0

10.0

15.0

20.0

30.0

40.0

UOm(mV)

1400

1390

1400

1260

1220

1300

1350

Au

35

34.75

35

31.5

30.5

32.5

33.75

(4)静态调制特性测量

在S接地,S2断开的条件下,调节电位器RP1,使Ed在0.5~4.5V范围内变化,测量S2端,将对应的频率填入表7-4。

7-4  调制特性

Ed(V)

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

fc(MHz)

21.05

20.99

21.06

21.20

21.26

21.33

21.45

21.52

21.59

(5)发射机载波频率测量

发射机无发射天线,在S3接50Ω假负载电阻,调制信号电压为零时,测负载电阻上电压的频率,即为载波频率。使用频率计测量结果应为。

(6)载波频率稳定度测量

条件与7.4.3测载波频率相同,1秒钟内测5次频率,并将测量数据填入表7-5中,计算载波频率稳定度。

7-5  发射机载波频率稳定度测量数据

测量次数

1

2

3

4

5

频率(MHz)

21.05

21.07

21.92

21.00

21.56

平均值(MHz)

21..32

21.32

21.32

21.32

21.32

频率稳定度

0.98

0.98

1.02

0.98

1.01

 

(7)发射机最大频偏测量

在S接地,S2断开的条件下,调节电位器RP1,使载波频率为。在调制信号输入端叠加加直流电压1V,测载波频率,并将测量数据填入表7-6中,计算。

7-6  发射机最大频偏测量数据

载波频率(MHz)

载波频率(MHz)

(KHz)

21.92

21.48

440

 

(8)发射机输出功率测量

在S3接50Ω假负载电阻,输入调制信号振幅V,F=1kHz测负载50Ω上输出电压,并将测量数据填入表7-16中,计算输岀功率。

 

7-16  发射机输出功率测量数据

输出峰值(V)

输出功率(mW)

3.01

90.0

 

(9)发射机效率测量

发射机负载为50Ω电阻,调制信号为1kHz,振幅为1V,50Ω电阻上输岀功率≤50mW,测量发射机直流电源电压与流过整机的直流电流,并将测量数据填入表7-17中,计算电源输入功率、计算效率。

7-17  发射机效率测量数据

电源电压(V)

整机电流(mA)

整机功率(mW)

整机效率

12

20

90

55.5%

 

4.2 测试数据分析

有关二极管静态工作点的测量:虽然计算的Rc为2k电阻,但是由于二极管所测得的值与理论值有关偏差,所以采用了1k电阻代替了2k的电阻,实际静态工作点的调试与理论有所不同,这也会导致输出的电压峰值有所变化。

有关载波频率的测量:采用LC并联的调频网络来控制载频的频率,由于LC的值固定,所以载频的频率也应该近似为一个固定的值,由于采用的变容二极管的装置,可以通过调节其两端电压来控制其电容值大小,所以可以通过粗略的改变载频频率的大小。

5 设计改进建议

     由于输入为双音道输入,3.5mm耳机的输入也为左右两声道同时输入,单声道的输入会导致丢失音频,并且可能出现接收端播放的音频噪声比较大的现象,可以采用左右声道同时就行低频放大、功率放大最后再混音放入载频输出,可能接收端的播放音质会好一些。

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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