简易调频发射机摘要本次的课程设计是简易调频发射机(话筒),它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。
在这个实验中我们将学习如何将高频单元电路组合实现满足工程实际要求的整机电路等，根据技术指示要求我们进行了本次设计，主要以振荡，调频，缓冲，放大为单元电路组成。
振荡电路是由简单常用的克拉泊电路构成的压控振荡器,通过改变变容二极管两端的电压来改变结电容,从而改变振荡频率来实现调.缓冲电路则是一个射级跟随器.功放采用的是效率较高丙类功放.本课题的设计利用Multisim软件仿真设计了一个小功率调频发射机，力求使学生通过动脑动手解决一两个实际问题，巩固和运用在《高频电子线路原理与实践》中所学的理论知识和实验技能相结合，基本掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和动手能力，为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。
关键词：克拉泊振荡；射级跟随器；丙类功放输出级;变容二极管目录第一章．课程设计任务书 (1)1.1 设计课题任务 (1)1.2 功能要求说明 (1)第二章．设计方案及原理 (2)2.1 总体方案介绍 (2)2.2 工作原理说明 (3)第三章. 电路设计及参数的计算 (4)3.1 振荡级电路 (4)3.2 缓冲极电路 (7)3.3 功率放大级 (8)第四章． Multism的仿真 (10)4.1 仿真结果 (10)4.2 误差分析 (12)第五章. 设计体会 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附录 (17)第一章.课程设计任务书1.1设计课题任务简易调频发射机（话筒）的设计1.2功能要求说明主要技术指标：1．中心频率: 4MHz102．频率稳定度: 不低于33. 最大频偏: 75KHz4．输出功率: 大于200mW5. 天线形式：拉杆天线（75欧姆）要求调试并测量主振级电路的性能，包括中心频率及其频率稳定度等。
第二章设计方案及原理2.1总体方案介绍通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如下所示。
其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，为避免级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；，功放级的任务是确保高效率输出足够大上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。
2.2工作原理说明1．高频振荡级由于是固定的中心频率，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。
关于该电路的设计参阅《高频电子线路实验讲义》中实验六内容。
2．缓冲级由于对该级有一定增益要求，考虑到中心频率固定，因此可采用以LC 并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。
对该级管子的要求是0()(35)2BR CEO CC f f V V γ≥-≥至于谐振回路的计算，一般先根据0f 计算出LC 的乘积值，然后选择合适的C 再求出L 。
C 根据本课题的频率可取100pF —200pF 。
3．功放输出级为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，从结构简单、调节方便起见，本课题可采用п型网络，计算元件参数时通常取1e Q 在10以内，计算公式请参阅教材第二章。
功放管要满足以下条件：0max()02(35)CN CN c BR CEO CC P P I i V V f f γ≥≥≥≥-第三章电路设计和参数的确定3.1 振荡器电路：3.1.1图变容二极管部分接入振荡回路的等效电路如下：R R一．电路说明：1.比值C2/C3=F，决定反馈电压的大小，反馈系数F一般取1/8~1/2。
2.为减小晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响，C2、C3的取值要大。
如果选C1<<C2，C1<<C3，则回路的谐振频率f o主要由C1决定。
3.I CQ一般为(1~4)mA。
I CQ偏大，振荡幅度增加，但波形失真加重，频率稳定性变差。
4.L1、C1与C2、C3组成并联谐振回路，其中C3两端的电压构成振荡器的反馈电压，以满足相位平衡条件S j=2n p。
其中，晶体管T、L1、C1、C2、C3组成电容三点式振荡器的改进型电路即克拉泼电路，接成共基组态，CB为基极耦合电容，其静态工作点由R B1、R B2、R E及R C所决定。
5.C5与高频扼流圈L2给vΩ提供通路，C6起高频滤波作用。
变容二极管DC通过Cc部分接入振荡回路，有利于提高主振频率f o的稳定性，减小调制失真。
二．VCO实现变容二极管直接调频多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。
1．变容二极管特性曲线特性曲线C j-v 如图4.2.3示。
性能参数V Q、C j0及Q点处的斜率k c等可以通过C j-v 特性曲线估算3.1.3图3.1.3是变容二极管2CC1C的C j-v 曲线。
由图可得V Q=–4V时C Q=75pFS2．电压所引起的最大频偏称为调制灵敏度，以表示，单位为 kHz/V，f即3． 为调制信号的幅度； 为变容管的结电容变化 时引起的最大频偏。
回路总电容的变化量为二．确定电路形式，设置静态工作点振荡器的静态工作点取 ， ，测得三极管的 ，计算出各电阻值mAR R R R V Vcc I CEQ cQ 26124343=+-=+-=由(1-3)可得R 3+R 4=3k Ω，为了提高电路的稳定性，R 4的值可适当增大，取R 4=1k Ω，则R 3=2k Ω。
V k mA R I V V V cQ BE BQ EQ 21*24=Ω=≈-= VV R R R Vcc R R R V EQ BQ 7.27.012212212=+=+=+= uA mA I I cQ BQ 3.3360/2/===β为了提高电路的稳定性，取流过电阻R 2上的电流mA I I BQ 33.0102== Ω==≈k mA V I V R BQ 18.833.07.222 取标称值R 2=8.2k Ω根据公式Ω=*-=*+=K R V V R V R R R V BQCC CC BB 2.28)1(21212则R 1=28.2K Ω C 1为基极旁路电容，可取C 1=0.01uF 。
C 8=0.01uF,输出耦合电容。
三．计算主振回路元件值由式得 ，若取C 1=150pF ，则L 1≈10μH实验中可适当调整L1的圈数或C 1的值。
电容C 2、C 3由反馈系数 F 及电路条件C 1<<C 2，C 1<<C 3 所决定，若取C 2=510 pF ， 由 ，则取 C 3=3000 pF ，取耦合电容 C b=0.01μF 四．计算调频电路元件值变容管的静态反向偏压V Q 由电阻 R 1与R 2分压决定，mA 2CQ =I V 6CEQ =V 60=β11o π21C L f ≈2/1~8/1/32==C C F mΩmV f S f ∆=Ωm V j2C p C ∆=∆∑m f ∆j C ∆已知 V Q=4V ，若取 R 2=10k Ω ，隔离电阻 R 3=150k ΩΩ=k 201R)(j c c C C C p +=为减小振荡回路高频电压对变容管的影响，应取小，但过小又会使频偏达不到指标要求。
当V Q=- 4V 时，对应C Q=75pF ，则 CC ≈ 18.8 pf .取标称值20pF五．计算调制信号的幅度 为达到最大频偏 的要求，调制信号的幅度V Ωm ，可由下列关系式求出由C j-v 曲线得变容管 2CC1C 在V Q= – 4V 处的斜率得调制信号的幅度V Ωm=ΔC j / k c= 0.92V得调制灵敏度Sf 为75KH3.2 缓冲隔离级电路(射极输出器)设计从振荡器的什么地方取输出电压也是十分重要的。
一般尽可能从低阻抗点取出信号，并加入隔离、缓冲级如射极输出器，以减弱外接负载对振荡器幅度、波形以及频率稳定度的影响。
射极输出器的特点是输入阻抗高，输出阻抗低，放大倍数接近于1。
1、电路形式由于待传输信号是高频调频波，主要考虑的是输入抗高，传输系数大且工作稳定。
选择电路的固定分压偏置与自给偏压相结合，具有稳定工作点特点的偏置电路。
如图4-2所示。
射极加R W2可改变输入阻抗。
V25in图3.3.1 射极输出器电路∑∑∆-=∆Q om 21C C f f m f ∆5.12j C =∆∆=V C k2、估算偏置电路元件(1)已知条件：Vcc=+12V ，晶体管为3DG100（3DG6）。
3DG100的参数如表4-3所示。
表3.3.1 3DG100参数表β0=60。
晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点，一般取U CEQ =0.5Vcc ，I CQ =(3~10)mA 。
因为在仿真软件中，没有找到3DG100，在这里选与其参数值相近的2N3019根据已知条件选取I CQ =4mA,，V CEQ =0.5Vcc=6V ，则Ω=-=-==+k mA VVc V R R EQ cc w 5.14612I I V CQ CQ EQ 210(2)R 10、R w2： 取R 10=1kΩ，R w2为1kΩ的电位器。
(3) R 8、R 9V EQ =6.0V V BQ = V EQ +0.7=6.7V I BQ =I CQ /β0 =66.67uAΩ≈=k I V R BQ BQ10109取标称值R 9=10k Ω。
Ω=-=k I V V R BQ BQcc 95.7108取标称值R 8=8.0k Ω。
(4)输入电阻R i若忽略晶体管基区体电阻的影响，有Ω≈+=k R R R R R R L w i 63.3]||)[(||)||(21098β （R L =325Ω）(5)输入电压U imV P R U i i im 37.310*56.1*3630*223≈==-(6)耦合电容C 8、C 9为了减小射极跟随器对前一级电路的影响，C 8的值不能过大，一般为数十pF ，这里取C 8=20pF ，C 9=0.02uF 。
3.3功率放大级1.实现功放的要求为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，且工作在丙类状态，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤，如下图为谐振功率放大器的原理电路图3.3.2晶体管工作在丙类状态，既有较高的效率，同时可以防止T3管产生高频自激而引起的二次击穿损坏。
调节偏置电阻可改变T3管的导通角。
L3、L4、C15和C16构成π型输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波，即将天线阻抗变换为功放管所要求的负载值，并滤除不必要的高次谐波分量。