电子线路实验
调频无线话筒
姓名：蒋毅 学号：1228402052
一、 选题
利用三极管实现调频，将由驻极体话筒采集到的信号和改进型电容三点式振荡器产生的载波进行调频，用天线发射。
核心电路：三极管高频放大电路（调频电路），LC振荡电路。
核心元器件：三极管S9018，驻极体话筒，谐振电容、电感，天线。
基本原理：正弦波振荡器起振条件：|FA0|=1>1，φ=2nπ；稳定条件：|FA0|=1=1，φ=2nπ。电容值的改变引起谐振频率的改变。
电路指标：3V供电，集电极静态电流4~8mA，功率约20mW，振荡频率80~100MHz。
二、 电路
Q1、L1、C1、C2、C3和晶体管极间电容组成改进型电容三点式振荡器；R1、R2为三极管偏置电阻；R3为驻极体话筒MK1的偏置电阻；C5为耦合电容；C6、C7为滤波电容；C4使得高频信号为共基接法；MK1为驻极体话筒；E1为天线。
三、 核心器件
1. S9018
S9018是NPN高频小功率放大管，典型值：f??=1000??????，h????=100。 本实验使用的具体型号为S9018H128，h????=97~146。
2. 驻极体话筒
驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。驻极体话筒可以提供50到100毫伏的电压，足够进行调频。
四、 电路原理
信号输入
1. 信号输入
低频信号放大调频功率放大天线发射
高频振荡
驻极体话筒需要偏置电压，R3为限流电阻。话筒产生100~10KHz的声音经C5耦合至三极管基极。
2. 载波产生和调频
Q1、L1、C1、C2、C3和晶体管极间电容Cbe组成改进型电容三点式振荡器。L1、C1组成LC并联谐振作为放大电路的负载，输出电压经由C2、C3的分压正反馈到集电极。因为三极管极间电容Cbe的电容值随两端声音信号电压的变化而变化，以此改变振荡频率，实现调频。
C4使得高频信号是共基接法，而直流偏置是共射接法。因为共基接法高频性能好，而共射接法电压放大倍数高。
3. 功率放大和信号发射
末级功放采用甲类功率放大，串入滑变R6来调整输出功率。L2和C11为LC选频网络，选出与振荡频率相同的信号，经C12耦合至天线发射。
此功放电路的主要目的不是放大功率，而是隔离天线和高频振荡回路，防止环境通过天线影响振荡。
五、 设计过程
1. 振荡条件计算
此LC振荡电路是电容三点式振荡电路，集电极与发射极同相，因此满足起振的相位条件。
因为调频需要用到三极管极间电容，所以需要采用三极管混合π参数模型进行分析。
高频段工作时，通常满足????
1
??′c
?R??′??和R?????????,可将R??′??、??????忽略，Cce并入负载电
容中。可得简化的混合π模型：
C??′??为发射结电容，包括发射极的势垒电容和扩散电容。由于发射结正偏，所以主要是扩散电容，一般在100~500pF。
????′c为集电结电容，因为集电结反偏，所以主要是势垒电容，一般在2~10pF。
R??′??为基极体电阻，一般为一百欧姆左右。R??′??为有效基极到发射极间电阻，值约为(1+β)26mV/I????。
所以实验电路的高频等效电路为：
为了计算开环放大倍数，先断开C2与集电极的连接。若电感的Q值够高，则负载有谐振电阻等效，R??=??????。
从集电极看进去的输入电阻：
R????=??2||(
1jωC??′??
||R??′??+R??′??||(
1
jω????′c
+
1jωC1
||
1jω??1
)。
取R??′??=1.3????，R??′??=100??，C??′??=300????，????′c=6????，估算值为R????=
1
3
??2||jω??||150。
开环放大倍数|A0|=R??/R????，而反馈系数F=C2/(??2+C3)。所以：|FA0|=
??????1(1+??????3??)??2
??(??2+??3)
，其中R=R2||150。
取R2为常用标称值220Ω。返回系数F大容易起振，但过大时谐振电路向BJT提供过多电流而影响起振，取F=1/4，C2=10????，C3=30????。暂时假设f=100MHz且L1、C1并联决定谐振频率，取C1=39????。
因为在实际电路调试时，需要改变电感值来改变谐振频率。先假设L1=65????，Q=100，所以R??=4kΩ。
|FA0|=11.7>1，满足起振条件。
2. 谐振频率计算
进行阻抗等效变换，将两个电阻变换至受控电流源两端，因接入系数很大，变化后R??′??和R??′??对于高频信号来说阻抗很高，所以忽略。 再加上LC振荡电路后的等效电路为：
Z=jωL1||??????||(??????||(??????
1
2
111
??`??
+??????)+??2||??????)。
??`??
3
11
取R??′??=1.3????，R??′??=100??，C??′??=300????，????′c=6????，C2=10????，C3=30????，C1=39????，L1=65????。使用Multisim仿真，谐振频率为88MHz，符合要求。
电子线路实验报告-调频无线话筒讲解
