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1、目 录摘要引言 一、 实践目的 1二、 主要技术指标2三、 调频发射机设计原理2四、 课程设计内容及要求2五、 系统设计方案及原理图、PCB 板图及各元器件型号、参数选择3六、 系统调试方法4七、 测试结果4八、 设计过程遇到的问题及解决方法5九、 系统的功能扩展实现情况5十、 课程设计心得5参考文献 6 附录调频发射机的设计摘要本课程设计主要是设计一个调频发射机。发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。课题重点在于设计能给发射机电路提供稳定频率的振荡调制电路。首先通过放大器适当放大语音信号，以配合调制级工作；然后用
2、电容三点式构成振荡电路为发射机提供基准频率载波，接着通过改变语音信号完成语音信号对载波信号的频率调制，最终利用丙类功率放大器，使已调制信号功率大大提高，经过串联滤波网络滤除高次谐波，最后通过拉杆天线发射出去。通过后续电路的调试，可以证明本课题的电路基本成熟，基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大，达到发射距离的要求。本次所设计的调频发射机调试结果为：中心频率 75MHZ、峰峰值 310mv、传输距离 31m、音质一般，达到了设计要求。该发射机可用于家庭娱乐、婴儿睡眠监护以及室内外各种声音的监听。关键词： 调频发射机 LC 振荡 调频 高频放大 功率放大 输出滤波1引言高频电子技术的研
3、究对象是产生、发射、接收和处理高频信号的有关电路，主要解决无线广播、电视和通信中发射和接收高频信号的有关技术问题。在无线电通信中，声音、图像等基带信号不可能直接通过天线发送到天空中去的。根据天线理论，只有当天线的几何长度能与欲发射的电磁波长近似相等时，天线才能有效的辐射电磁波。如声音的频率是 4001000Hz,相应的电磁波长为750300km,要制作如此大的天线是很难实现的。因此，要进行无线电通信必须利用高频振荡，使其波长与实际天线尺寸相近，同时还要设法使此高频振荡“携带”着要传送的基带信号从天线辐射出去。通信系统中的发送设备就是完成上述任务的，因此设计一个发射机具有很大的现实意义。调频发射
4、机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。发射机的结构框图如下所示：低频信号 调制器 上变频高频功率放大器带通滤波器振荡器它主要是完成有用低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的有足够发射功率的电磁波。为了完成发射机的功能，在设计发射机的高频部分时应解决的关键技术有： 选择合适的调制方式。通常考虑应选择抗干扰性能好、频带利用率高及调制功率有效性好的调制方式。 发射机中要求具备高效率不失真的功率放大器。高效的功率放大器往往
5、工作在丙类状态，它对变包络已调信号的放大会产生失真。因此高效率与失真小在功率放大器中是一对矛盾。 发射机发射的信号要求对邻道的干扰尽可能小。本课程设计主要是运用高频电子技术理论相关知识设计一个调频发射机。 【1】一、 实践目的无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗2系统、无线电制导系统等必不可少的设备。本次设计要达到以下目的：1、进一步认识射频发射与接收系统；2、掌握调频无线电发射机的设计；3、学习无线电通信系统的设计与调试；4、培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独
6、立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。5、通过实际电路方案的分析比较，设计计算、元件选取、安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。6、掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手7、通过实践提高学生的工程实践技能，使学生具备理论联系实际的工作能力。二、 主要技术指标1中心频率 2频率稳定度 3. 最大频偏 4输出功率 5. 天线形式 拉杆天线（75 欧姆）6. 电源电压 三、 调频发射机设计原理设载波信号 ，调制信号 ；通过 FM 调制，使得 频coscmutUwtutcut率变化量与调制信号 的大小成正比。即已调信号的瞬时
7、角频率*cftkt已调信号的瞬时相位为0 0t tcfwdtudt 实现调频的方法有直接调频和间接调频两大类。本次设计主要采用直接调频，其原理为：利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现直接调频。 【2】四、 课程设计内容及要求1、设计内容：利用通信原理和高频电子线路的相关知识，来完成对输入的语音信号的调频。设计一个调频（或调幅）发射机，用手机或 MP3 作为音频信号通过所设计的电路经过天线向外辐射信号，
8、用耳麦或收音机调节至电路的发射频率能接收到音频信号。32、设计要求：发射机采用 FM、AM 或者其它调制方式；若采用 FM 调制方式，要求发射频率覆盖范围在 60108MHZ,传输距离20m；若采用 FM 调制方式，发射频率为中波段或 30 MHZ 左右，传输距离20m；为了加深对调制系统的认识，发射机建议采用分立元件设计；已调信号通过 AM/FM 多波段收音机进行接收测试。五、系统设计方案及原理图、PCB 板图及各元器件型号、参数选择 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。如果在一个发射机中以上框图里都有的电路，可以
9、使发射在发射距离和发射的音质等性能得到很大的改善，可达到人们满意的效果，但是众所周知这样一来电路会比较复杂，调试起来也比较困难。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的高频功率，并馈送到天线进行发射。由于要求的发射功率 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，再结合我们学
10、校的实际条件和器件的采购我们倾向于一种既不复杂也能达到我们目的的设计。由所学可知通常小功率发射机采用直接调频方式，它的简化组成框图如下所示：它由调制器、前置功放、末级功放和直流稳压电源等部分组成。FM 调制器 前置功放 末级功放直流稳压电源由 FM 直接调频原理可知可通过改变振荡回路的元件参数实现调频。在 LC 振荡器中，决定振荡频率的主要元件是 LC 振荡回路的电感 L 和电容 C。根据调频的特点，用调制信号去控制电感或电容的数值就能实现调频。方案的比较与选择：方案一：以调幅方式形式做成的发射机，由于电路设计比较复杂且在实际中做成原品后其频率的稳定对不够高，故而不选用。方案二：单管调频发射机
11、，没有对调频振荡信号进行放大，可能会接收不到信号，故而也不采用。方案三：用石英晶体做振荡器的发射机，虽然能做成高精度高稳定度的调频电4路，也能达到我们的要求，但是做起来电路也有点复杂。 经过比较设计了以下第四种电路较简单，可操作性强，能达到要求的电路。该方案就是用电容三点式组成一个振荡回路，通过调制信号去控制振荡回路的振荡频率实现调频并采用丙类功率放大器对信号进行放大。该设计方案的电路原理图及 PCB 板图如附录一、二中所示：该电路由声电转换、音频放大器、超高频振荡调制器和高频功率放大器等部分组成。各模块功能如下：转换器由驻极体电容话筒担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应的电信号，经 C1
12、 送入晶体管 V1。晶体管 V1 担任音频放大器，对音频信号进行放大，经 C3 送至 VT2 的基极进行频率调制。VT2 组成超高频振荡器，基极与集电极的电压随基极输入的音频信号变化而变化，从而使基极与集电极的结电容发生变化，高频振荡器的频率也随之发生变化，从而实现频率调制。VT3 组成射极输出丙类功率放大器，其用有两个：一是增大发射功率，扩大发射距离；而是隔离天线与振荡器，减少天线对振荡频率的影响。高频功放后的信号由 VT3 的发射极输出，经 C10、L3 送至天线发射。L3 为天线家感线圈，用于天线长度小于四分之一波长时，以提高天线发射效率。C8 与 C10 的容量不可大于 20pF，否则
13、天线的变动（如手摸等）将会影响频率的稳定度。各元器件的型号：VT1 可用 9014 或 3DG201 型等硅 NPN 低噪音晶体管，VT2 用 9018、3DG80 型等硅 NPN 超高频晶体管，VT3 选用 8050C、3DF12C 型等硅 NPN 高频中功率晶体管 C1 、C3 和 C12 可用 CD1116V 型电解电容器，C4C10 须选用 CC1、高频瓷介电容器，C11 为 CT4 独石电容器。电阻全部采用 RTX1/8W 型碳膜电阻器。L1L3 用漆包线在笔芯上各绕 6 匝，然后脱胎取下即可。L1 应在 3 匝处抽头。L2 与 L3 在印制电路板上应互相垂直状态排列。天线最好采用拉
14、杆天线，也可用 80cm 长的塑料软线代替。话筒可用 CRZ2113F 驻极体电容话筒最好选用蓝色点的。电源 GB 可用四节 5 号电串联。 【3】参数选择：根据振荡频率 ，其中 L、C 为振荡回路的总电感和总电容。根据设012f计所要求的频率及各元件的标称值算出振荡级的各 L、C 值。信号放大级及功放级根据晶体管的静态工作点设置上拉电阻，还有放大倍数设置各参数，得到各元器件的取值及型号如附录表三所示：六、系统调试方法把制作好的电路板接上 6V 电源，用示波器分别观察各级的输出信号。用电压表测一下三个三极管的管脚电压是否满足该设计的要求。把示波器接到第一级输出端并在话筒边放音乐，观察输出波形。
15、若输出信号随着音频信号变化，说明第一级正常工作。再把示波器接到第二级输出端即 L1 的中心抽头处，此时话筒不输入信号，观察输出信号，若能产生频率较高的正弦信号说明振荡器能起振。若不能起振应检查一下晶体管是否处于工作区。最后把示波器接到天线5处，观察输出波形。若输出信号的峰值及频率都达到要求，说明第三级有放大作用，整个电路板没问题。把收音机的接收频率设置在第三级输出信号的频率，输入音乐信号后通 6V电源观察收音机里面是否有所放的音乐，如果有且能传输大于 20m 的距离，则调试完毕。七、测试结果经测试该电路的中心频率为 75MHZ,，峰峰值为 310mv,传输距离为 31m,测试时受到干扰，音质不是很清晰，但总体上是符合设计要求的。测试结果从天线输出的调频波形图如下所示： 峰峰值为 310mv 频率为 75MHZ八、 设计过程遇到的问题及解决方法在设计原理图时，对于振荡电路要考虑到电路能否起振，振荡频率为多少，对于放大电路考虑能否放大等问题，此时我们就要选择合适的参数及元器件的类型。在画 PCB 板图时， 同一级元器件的摆放距离太大，会影响电路的工作，对于高频电路最好在电路板图上覆铜。在
