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1、FMFM调调频频电电路路设设计计院系：机电学院院系：机电学院班级班级 ：应教：应教 112112姓名姓名 ：王善彩：王善彩学号学号 ：2摘要摘要：通过这一个学期的学习使我对高频和低频有了清晰地认识，在我们生活中这两个应用都是非常广泛的，通过这学期高频电子线路的学习使我把两者可以结合使用，来完成一些电路的功能，来解决一些实际问题。“高频电子线路”是电子、信息、通信类等专业的一门专业基础课，主要研究通信系统中发送设备和接收设备的各种高频单元电路的基本组成、功能和原理。该课程是一门工程性和实践性很强的课程，除掌握教材所提供的必要基础知识外，还必须通过实践环节提高应用能力.FM 调频发射器是一种在短距
2、离使用 FM 广播进行调频发射，让所有在有效距离内的 FM 接收设备能够在指定频段内，接受到发射器所发射的信号，该发射器做为短距离的音频信号共享设备。FM 调频发射器外形时尚，多颜色可选，体积小巧，四频段可调，具有超强调频信号发射以及超强抗干扰能力，确保原声发射。FM 调频发射器具有微调功能，频段设定一致后，也可对发射效果进行微调，确保音质完美,FM 调频发射器可以超远距离发射接收，保守 12 米距离，便捷移动使用,超长时间电量使用，FM 调频发射器使用 2 节七号电池，连续使用 20 小时另外，FM 调频发射器还有一个 3.5 毫米标准耳机插头，可与多种音频设备连接（MP3/PDA/CD/D
3、V/移动 DVD/笔记本电脑等）与任何 FM 调频接收系统，无线连接-车载 FM 广播系统/家庭音响 FM广播系统/个人、学校、行业等 FM 调频接收设备。FM 调频发射器将音源所播放的音频文件信号，在这些 FM 调频设备上进行完美接收播放。 无线广播，相信大家都不会陌生，只要用台小小接收机就能耳听八方、纵横全球。家里的电视机、收音机，车里的汽车收音机，校园里的语音无线耳机等都是无线广播的接收机，大家天天在用。下面说一下我这次的高频设计（FM 调频电路）：设计目的设计目的1.了解直接调频电路的优点；2. 掌握 FM 调频电路的工作原理；3. 了解各器件参数的计算及高频振荡电路的设计方法；4.电
4、路图的分析方法及调频发射器的工作流程；5了解 FM 调频发射器的发射过程6了解 FM 调频发射器的应用7了解调制、调幅、调频、调谐、解调、电谐振在电磁波发射、接收过程中的作用38.通过电磁波的产生、发射、接收过程及基本电路的简单分析，领会无线电波在现实生活中、生产中的作用9.熟悉仿真软件的操作步骤； 设计设计方法方法1. 首先设计音频放大电路，对音频信号进行放大；2. 然后设计高频振荡电路，接受来自放大级的信号；3. 将放大级和振荡级进行合理的组合，设计出无线调频发射器的整体电路；4. 粗略计算有关参数。 实现功能实现功能可以实现对音频信号的调制，如果末级加上天线，还可以向外发射信号。 背景背
5、景FM 调频电路将代表不同信息的信号频率，搬移到频率较高的频段，以电磁波的方式将信息通过信道发送出去。该设计电路采用的直接调频电路，其中心频率稳定度高、稳定度高等优点，故用直接调频电路更容易实现。 1.1. FMFM 调频调频 1.1FM1.1FM 调频电路原理图调频电路原理图（如图 1 所示）将调制信号加到压控振荡器（VCO）的控制端，使压控振荡器得输出频率（在自振频率（中心频率）上下）随调制信号的变化而变化，于是生成了调频波。of当载波频率与自由振荡频率相近时，载波频率与压控振荡器的振荡频率锁定。低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，该电压与调制信号
6、同经加法器，用以控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。 1.2FM1.2FM 调频发射器调频发射器根据资料得知，调频可以分为直接调频和间接调频，根据设计要求，我们选择直接调频方式。直接调频一种较为简单的方法是用三极管直接调频。原理是三极管组成共基极超高频振荡器，基极与集电极的电压随基极输入的音频信号变化而变化，从而改变高频振荡的频率，最终实现频率的调制。我们将电路设计为信号输入部分、音频放大部分和高频振荡调制部分，声音信号经过 microphone 转换成电信号，并经过放大级放大后再送至高频振荡级，经过振荡级的处理，形成所学要的 FM 调频信号，并经过天线发送出去
7、。如图 2：2.2.电路设计电路设计2.12.1 基础知识基础知识由超再生调频接收、FM-AM 变换部分、调幅检波及低放电路组成。调频波的超再生接收，4调制信号载波实际上就是将调频波转换成调幅波，同时对调幅波进行包络检波以得到低频信号。图中的三极管 VTl 及外围元件组成典型的超再生调频接收电路，并将调频波信号转换成调幅信号以及 CD4046 图 1 FM 调频电路原理图图 2进行包络检波输出音频信号。如果直接从R3端取出包络检波后的音频信号进行放大，得到的音频噪声比较大，但使接收机的选择性变差。因此，这里采用从VT1的发射极通过串联回路中的高频扼流圈上感应到的调幅信号再进行高频放大、检波输出
8、音频信号的方法，以克服上述不足。当VT1工作时，在高频扼流圈上会形成一个被调频节目调制的调幅信号。这个信号通过互感器T1耦合到调幅专用接收微型IC1 7642上进行调幅波的解调。这块集成电路包含了一级高阻输入、三级高频放大及检波输出的全过程，而且增益大于70dB。检波输出的音频信号由电容C9耦合到三极管VT2进行低频放大，通过耳机插座CZ输出到负载(耳机)收听广播节目。高频扼流圈T2作用是防止高频信号与电池及其他部分形成回路而被衰减，但对音频信号却无阻碍作用。 电容C6为小型瓷介微调电容，焊接时要求把动片接在图中的A端，目的是减小调台时鉴相器 PDI压控振荡器 VCO高频信号放大器低通 滤波器
9、加法器5人体感应对调谐回路的影响。高频电感L1采用1.0mm的漆包线在5.0mm的圆棒上绕3圈脱胎而成。高频扼流互感器T1选用从旧机中拆下的AM-IFT微型中周绕制，把原来绕制在“工”字形磁心上的漆包线拆下，再用O.07mm的高强度漆包线重绕，初级高频扼流部分绕约50圈，次级感应部分绕约150圈后加上调节磁帽及外屏蔽即可。高频扼流圈T2选用双孔磁环，用0.2mm的漆包线在各孔中各绕10圈制成。图3先通过调节 R1 把 VT1 的集电极电流调为 0.3mA0.5mA，调节电阻 R7 使 VT2 的集 电极电流约为 2mA。此时用耳机便可收听到“丝丝”流水响声(电噪声)，通过调节 C6 的电 容量
10、来收听调频台的广播节目。细调 L1 匝距和 T1 的磁帽，使音质音量最好。2.22.2 频率稳定的简易调频发射电路频率稳定的简易调频发射电路工作电压为 9V，工作电流 26mA，元件参数如图可知，BG1 为 9018、BG2 为 C1959（也 可以是 9018，不过功率很小，如果是 D-40 可以将射距离扩大到 1000 米,D-40 在电子商店 很难买到。),L1、L2 为 0.5mm 的漆包线在 0.5 的圆棒上绕 4 和 3 圈，工作电压可以提高到 12V，这样发射的距离可增加,不过频率会变化,整个电路最好用电池供电，可达到音质和稳 频的最佳效果，调试时先关闭 BG2 的工作，调好你所
11、需的频率，最后打开 BG2 电路调节功 率。本电路我是采用 BG1-D40、BG2-C1970 效果很好，电压 12V，BG1 工作电压 6V，距离 是 3000 米（定向实验）。如果你要采用 D-40，请你要注意 D-40 的工作电压是 6V！最好将 本电路装在一个铁盒里，输入端加一个衰落减网络。如图 42.32.3 元器件选用元器件选用所有部件型号参数见图 5； 1微型色码高频电容为首选对象，并采用卧式安装以减小引线电感造成的影响； 2JT 选用标称频率为 49.860MHz 的泛音式晶体，对于不同的输出功率要求，可根据 实际情况选择用其它频点；63L1、L2、L3 为倍频及高频放大器谐振
12、电感，建议选用 0.8mm 镀银线在 4.0mm 骨 架图 4 上绕制，匝数分别为 5T、4T、5T；Vl、V2 决定着高频级的噪声系数及增益，可选用 值 在 300 左右的低噪管，如 C945、C9014 等；V3-V5 要求 100-120 间， fT500MHz，C1975、C9018 等均可择用。V6 要求 100，fT800MHz，Pc500mW 的高 频中功率管，如 C2581、D40、C2053，对输出功率要求不高时，还可将其省去。TX 可选用 拉杆天线或 1.5m 软导线，当工作频率为 100MHz 时 75cm 长度为理想值。图 5调制信号由话筒 M(CRZ-22)经 C1
13、耦合至调制器的基极，R1 为话筒 M 的负载电阻。 调制 器由 T1、R2、R3、C2、C3、C4、C6 和 L1 组成共基极电容三点式振荡电路。该电路由于基 极接有 C2，对高频是基极接地，对音频则是集电极接地(集电极经 L1 接电源)，集电结电 容 Cc 实际上并联在振荡回路两端，因此，随音频信号变化，振荡频率也相应变化，从而获 得调频信号。2.42.4 电路特点电路特点1调制器采用直接调频法，其频率稳定可靠。2采用驻极体电容式话筒。该话筒内藏有一只场效应管组成射随器，其灵敏度较高， 频响宽，采用此话筒可不加音频放大器即可得到幅度适当的调制电压。3各级均有调整元件，调试方便。T1 可调 C
14、3 以改变频率，T2 可调 C7 以得到倍频频7率，T3 可调 C10 以获得最大输出。图 62.52.5 总原理图电路图如图总原理图电路图如图 6 62.62.6 音频放大电路音频放大电路信号源由microphone担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经C1输入到晶体管 Q1，Q1 担任音频放大器，对音频信号进行放大。如图 7 所示高频振荡电路如图8所示音频放大电路对音频信号进行放大后经C2送至Q2的基极进行频率调制。Q2 组成共基极高频振荡器，基极与集电极的电压随基级输入的音频信号变化而变化，从而改变高频振荡的频率，最终实现频率的调制。无线调频电路的整体电路图如图9所示音频放大
15、器由射极晶体管Q1担任，增益约20至50，将放大的讯号送往振荡级的基极， 振荡级Q2工作于约88MHz的频率，此频率由振荡线圈（共5圈）和47pF电容器C4调整的，该 频率也决定于晶体管Q2、18pF可调电容器C5及少数偏压元件，例如470射极电阻R5和22K 基极电阻R5。电源接通时，1nF的基极电容器C3通过22K电阻R4逐渐充电，而18pF可调电容 器C5则经振荡线圈的470电阻R5充电，使之更加之快，47pF电容C4也充电（其两端虽仅得 小的电压），线圈产生磁场。基极电压渐渐上升时，晶体管导通，并有效地将内阻并接在 18pF可调电容器C5两侧。当1nF电容C3充电至该极的工作电压时，就
16、会产生好几个杂乱的周 波。故此，假定在靠近工作电压之时，基极电压继续上升，18pF电容C5试图阻止射极电压 的移动，到电容器内的能量耗尽及再不阻止射级移动时，基一射极电压降低，晶体管截止， 流人线圈的电流也停止，磁场衰溃。磁场衰溃产生一个相反方向的电压，集极电压反过来 从原本的2.9V上升至超过3V，并从相反方向向47pF电容C4充电，此电压也影响对18pF电容 C5充电及470射极电阻R5上的电压降，使到晶体管进入更深的截止。18pF电容C5充电时， 射极电压下跌，并跌到某一晶体管开始导通，电流流入线圈，与衰溃磁场对抗。线圈上的 电压反转，使集极电压下降，这个变化通过18pF电容C5传送到射极上，使晶体管进入更深 的导通；把18pF电容C5短路，周期再开始重复。故此，Q2在此形成一个振荡，产生88MHz的 交流信号。 总的来说：本电路由信号源、音频放大电路、高频振荡电路等部分组成。信号源由 microphone 担任，
