无线调频发射机
2 总体设计思路
设计整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下，应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减少级间的相互感应、干扰和自激。
由于本题要求的发射功率Po不大，工作中心频率f0也不高，因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，整机电路可以设计得简单些，设计组成框图如图1-1所示，各组成部分的作用是：
(1) 西勒振荡器：产生频率f0=70MHz的高频振荡信号，变容二极管间接
调频，最大频偏为10kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。
（2）变容二极管间接调频，当加调制电压时，Cj将随着调制电压的变化而变化，使回路的谐振角频率Wc发生变化，并联谐振回路复阻抗的幅频特和相频特性都将在频率轴上移动，从而实现了间接调频的目的。 (3) 缓冲隔离级：将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。
(4) 功率激励级：为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。 (5) 末级高频功放：将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。如果要求整机效率较高，应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高，而对波形失真要求较小时（小于1%），可以采用甲类功率放大器。但是本设计要求不高，故选用丙类功率放大器较好。
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3 单元电路设计
整机电路的实际计算顺序一般是从末级单元电路开始，向前逐级进行。而电路的组装和调试顺序一般是从前级单元电路开始向后级逐级进行。
3.1增益分配与功率放大器的设计
发射机的输出应具有一定的功率才能将信号发射出去，但是功率增益又不可能集中在末级功放，否则电路性能不稳，容易产生自激。因此要根据发射机的各组成部分的作用，适当地合理地分配功率增益。如果调频振荡器的输出比较稳定，又具有一定的功率，则功率激励级和末级功放的功率增益可适当小些。功率激励级一般采用高频宽带放大器，末级功放可采用丙类谐振功率放大器。缓冲级可以不分配功率。
仅从输出功率Po≥250mW一项指标来看，可以采用宽带功放或乙类、丙类功放。由于还要求总效率大于50%，故采用一级宽带放大器加一级丙类功放实现，其电路形式如图1-2所示。
+12VT1T2C11N3CTR11N4V33DG100V43DA1R1/22R12R13C101nZL2R14C12N5RLOUTN1N2C9IN1
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0图1-2 功率激励与末级功放电路
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3.1.1丙类功率放大器(末级功放)设计
1、基本关系式
如图4-1所示，丙类功率放大器的基极偏置电压-VBE是利用发射机电流的分量Ie0在射极电阻R14上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号Vi为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压Uc、电流iC1。
(1)集电极基波电压的振幅 Ucm= Icm1RP
式中，Icm1为集电极基波电流的振幅；RP为集电极负载阻抗。
(2)输出功率Po
Po= Ucm.Icm1= Ucm2/(2 RP) (3)直流功率Pv
Pv= Vcc.Ic0 (4)集电极耗散功率PT
PT= Pv- Po (5)集电极的效率η
η= Po/ Pv (6)集电极电流分解系数α(θ)
αn(θ)= Icmn/icmmax (7)导通角θ
cos??Uon?VBBUbmoo （θ一般取60?80）
2、确定丙类放大器的工作状态
为了获得较高的效率η和最大的输出功率Po，选丙类放大器的工作状态为临界状态，θ=70，功放管为3DA1。3DA1的参数如表A所示。
(1)最佳匹配负载Rp?110.25?
Rp?(Vcc?VCES)2Po2?(12?1.5)2*0.52?110.25?(2)由Po=0.5 Ucm.Icm1= Ucm2/(2 RP)可得： 集电极最大输出电压Ucm=10.5V
(3)集电极基波电流振幅：Icm1=95.24mA
(4)集电极电流最大值Icm= Icm1/α1(70°)=95.24/0.44=216.45mA (5)集电极电流直流分量Ic0= Icm*α0(70°)=216.45*0.25=54.11mA (6)电源供给的直流功率Pv= Vcc* Ic0=649.35mW
(7)集电极的耗散功率PT=Pv-Po=649.35-500=149.35mW(小于PCM =1W)
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(8)总效率η=Po/Pv=500/649.35=77.00% (9)输入功率Pi=25mW
若设本级功率增益Ap=13dB(20倍)，则输入功率Pi=Po/Ap=25mW (10)基极余弦脉冲电流的最大值Ibm (设晶体管3DA1的β=10)
Ibm= Icm/β=21.64mA
(11)基极基波电流的振幅Ibm1= Ibmα1(70°)=21.64*0.44=9.52mA (12)基极电流直流分量Ib0= Ibmα0(70°)=21.64*0.25=5.41mA (13)基极输入电压的振幅Ubm=2Pi/ Ibm1=5.30V (14)丙类功放的输入阻抗
Zi?rbb'(1?cos?)?1(?)?25(1?cos70)*0.440?86?
3、计算谐振回路及耦合回路的参数
(1)输出变压器线圈匝数比N5/N3(解决最佳匹配负载问题)
N5N3?2PoRLUcm?RLRp?51110?0.68
取N5=2，N3=3。
(2)谐振回路电容C11=100pF (3)谐振回路电感L
L?1(2?f0)C112?1(2*3.14*5*10)*100*1062?12?10uH
(4)输出变压器初级线圈总匝数比N=N3+N4,设N=8，则N4=5 4、基极偏置电路
(1)发射极电阻R14 由公式
cos??Uon?VBBUbm
o 可得，
VBB?Uon?Ubm?cos??0.7?5.3?cos70??1.1V
VBB??Ie0?R14??Ic0?R14??1.1V
R14?20.33?
取标称值R14?20?
(2)高频旁路电容C12=0.01uF。 (3)高频扼流圈ZL2=47uH。 (4)可变电容CT=(5~20)pF。
3.1.2 宽带功率放大器(功率激励级)设计
功率激励级功放管为3DG130。3DG130的参数如表B所示。 1、计算电路参数
(1)有效输出功率PH与输出电阻RH
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宽带功率放大器的输出功率PH应等于下级丙类功放的输入功率Pi=25mW， 其输出负载RH等于丙类功放的输入的输入阻抗|Zi|=86Ω。即
PH=25mW RH=86Ω
(2)实际输出功率PO
设高频变压器的效率η=80%，则 Po= PH/η=31.25mW (3)集电极电压振幅Ucm与等效负载电阻R'H
若取功放的静态电流ICQ=ICm=7mA，则 Ucm= 2Po /ICQ=2Po /ICm=8.93V
R'H?Ucm2Po2?1275.5??1.3K? 约为1.3KΩ
(4)高频变压器匝数比N1/N2
N1N2??R'HRH?3
取变压器次极线圈匝数N2=2，则初级线圈匝数N1=6。 (5)发射极直流负反馈电阻R13
R13?Vcc?Ucm?VCESICQ?12?8.93?0.6V7mA?352.86? 取标称值360Ω
(6)功放输入功率Pi
本级功放采用3DG130晶体管，若取功率增益AP=13dB(20倍)，则输入功率
Pi?Po/AP?1.56mW
(7)功放输入阻抗Ri
r'?25? (取bb ??30)
若取交流负反馈电阻为10Ω，则 Ri?325? (8)本级输入电压振幅Uim
Ri?rbb'??R交负?25?30*R交负Uim?2RiPi?2*325*1.56*10?3?3?1.0V2、计算电路静态工作点
(1)VBQ、IBQ VEQ?ICQ?R13?7*10*352.86?2.47V
VBQ?VEQ?0.7?3.17V IBQ?ICQ/??7/30?0.23mA (2)R11、R12 (I1=5~10倍IBQ )
若取基极偏置电路的电流I1=5IBQ=5*0.23mA=1.15mA，则
R12?VBQ5IBQ?3.17V1.15mA?2.75k?
?7.65k? 取标称值R12=3kΩ。
R11?Vcc?VBQI1?12?3.17V1.15mA
为了调节电路的静态工作点，R11可由5.1 kΩ的电阻与10 kΩ的电位器组成。
(3)高频旁路电容C10=0.02uF。 (4)输入耦合电容C9=0.02uF。
此外,还可以在直流电源VCC支路上加高频电源去耦滤波网络,通常采用LC的Π型低通滤波器。电容可取0.01uF,电感可取47uH的色码电感或环形磁芯 绕制。可在输出变压器次级与负载之间插入LC滤波器，以改善负载输出波形。
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