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1、文理学院综合课程设计(一)Integrated Curriculum Design (1)所在院系信息工程系专业名称电子信息工程班级1001题目无线调频发射器指导教师成员完成时间2011年12月30日一、设计任务及要求：设计任务：设计一个无线调频发射器电路要 求：1. 用分立元件构建电路；2. 工作频率为8087MHz，以便用现有收音机接收又不干扰正常调频广播；3. 发射器工作电压3V,以便用干电池供电，发射功率0.5W；4. 通信距离3050m；5. 输入信号可以是MP3等音频信号或MIC产生话音信号。提高要求：1. 提高通信距离至50100m；2. 增加多个信道选择功能。指导教师签名：20
2、11年12月30日二、指导教师评语：指导教师签名：2011年12月30日三、成绩验收盖章2011年12月30日无线调频发射器的设计1设计目的1. 熟悉仿真软件的操作步骤，电路图的分析方法及调频发射器的工作流程。2. 掌握无线调频发射器的工作原理。3. 了解各器件参数的计算及高频振荡电路的设计方法。2设计思路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。3设计过程3.1方案论证根据资料得知，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
3、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。结构框图如图1：FM调频发射器结构框图音频读大唯路7高频振 屯路32电路设计音频放大电路如图2所示音频放大电路原理图R122kR3B13V10kR21M1CJqbcK信号源由microphone担任，
4、它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经Cl输入到晶体管QI, QI担任音频放大器，对音频信号进行放大。高频振荡电路如图3所示咼频振荡电路原理图4 pc47亠R422kB13VQ2BC547EJ oR473c1n丄图3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4所示FM无线调频发射器电路原理图图4音频放大器由射极晶体管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
5、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470Q射 极电阻R5和22K基极电阻R5。电源接通时，InF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470Q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InF电容C3充电至该极的 工作电压时，就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
6、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470Q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8
7、8MHz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m icrophone担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经Cl输入到晶体管Q 1, Q1担任音频放大器，对音频信号进行放大，放大后的音频信号经1uF电容C2送至Q2 的基极进彳丁频率调制，Q2组成共基极咼频振荡器，基极与集电极的电压随基级输入的音 频信号变化而变化，改变振荡频率，产生所需的FM信号。4电路仿真与结果分析41电路仿真仿真电路如图5所示Digitall Oscilloscope4.2 结果分析通过仿真可以看出，电路在仿真条件下基本符合设计要求，这说明所设计的硬件电路 和程序在理
8、论上符合设计要求，因此可以进行实物搭建与调试，在实际电路中检验电路的 工作状态是否与设计要求相符。5 设计体会通过这次课程设计让我进一步巩固了模拟电路和通信电子线路的有关知识，使我对 调频发射机的工作原理有了进一步的了解，同时也使我对高频技术产生浓厚的兴趣，掌握 了有关电路的设计方法、电路参数的测试方法等。同时也让我认识到了知识和实践的重 要性。只有牢固掌握了所学的知识，才能有清晰的思路，知道每一步该怎样走。才能 顺利的解决每一个问题。经过这次课程设计，也让我对前面的路有了更多的信心，因为在这个过程中，我学到 了不少实用的东西，对于一些专业基础课有了更深层次的掌握，并且提高了动手能力和独 立分
9、析解决问题的能力。同时，我们明白投机取巧是不行的，想把一件事情做好，就得花 时间去认真做。使我发现其实我们所学的知识只要加以利用或者结合一些常识性东西，将 会发挥巨大的威力。比如这次我们所设计的调频发射机正是广播电台的基础。由于本次课程设计是团队合作，所以我们也懂得了团队合作的重要性，合理的分工让 我可以更加顺利的完成工作任务，同时也让我们能够在以后的工作中受益匪浅。参考文献电子工业出版社电子工业出版社北京工业大学出版社人民邮电出版社天津科技技术出版社康华光 高等教育出版社1 高频电子线路廖惜春2 实用无线电设计3 通信广播电路原理与应用4 高频电子技术5 无线电技术基础6 电子技术基础模拟部分FM无线调频发射器电路原理图R1R3-I22k10kR422k4 PC47发射天銭C2SW1SW-SPSTC1”II22n01(1)00Q1BC54703in/ Q2BC547C5C6-22nR5470
