高频课程设计---调频(FM)发射机的设计

高频课程设计论文题目：高频(FM)发射机的设计

系别：电子信息与电气工程系

专业：通信工程

摘要：作为通信系统的重要组成部分，无线电技术越来越重要。本文研制一种调频发射机，介绍了调频发射机的制作方法及其工作原理，同时给出了系统的组成框图及系统各部分功能，设计了PCB电路板，并且对所设计的发射机的功能进行了安装与调试。本文中的发射机发射的频率可在66-109MHz频段内进行调制，并可用普通的调频收音机接收。

关键词：小功率调频发射机音频信号调制波载波

目录

1设计课题

2实践目的

3设计要求

4基本原理

4.1 系统方案选择

4.2 整体系统描述

4.3 单元电路设计

4.3.1 音频放大电路

4.3.2 高频振荡电路

4.3.3 高频功率放大电路

5系统调试

5.1 PCB板的设计

5.2 系统调式

6结论

7参考文献

8附录

1设计课题

调频发射机设计

2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，是现代化通信系统、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、电子对抗系统、无线电制导系统等必不可少的设备。本次设计要求达到以下目的：

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。

3设计要求

1.发射机采用FM的调制方式；

2.发射频率覆盖范围为88-108MHz，传输距离大于10m；

3.为了加深对调制系统的认识，发射机采用分立元件设计；

4.已调信号采用通用的AM/FM多波段收音机进行接收测试。

4 基本原理

4.1 系统方案选择

方案一：以晶体振荡器做成高精度高稳定度的调频发射机

以晶体振荡器做成高精度高稳定度的调频电路，这完全可以达到我们的要求，但是这种方案比较复杂，能过搜索我们有另外一种方案，见方案二。

方案二：以调频方式做成三级发射机

这种方案的性能是比较好的，这种发射机主要由三个模块组成，第一级是音频放大电路；第二级是高频振荡电路；第三级是高频功率放大电路。

4.2 整体系统描述

本调频发射机的总体电路如下：声--电转换、音频放大、高频振荡调制和高频功率放大等。声--电转换由驻极体话筒担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相就应电信号，经电容C2输入到晶体管Q1，Q1担任音频放大功能，对音频信号进行

放大，经C3送至晶体管Q2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，最终实现频率调制。系统总体电路图如下图所示：

4.3 单元电路设计

4.3.1 音频放大电路

话筒MIC 、电容C1、C2，电阻R1、 R2、R3 、R4、R5、R11，三极管Q1组成基本放大电路。话筒可以将话音转换成音频信号， 信号经过耦合电容C2 传到三极管Q1的基极， 实现音频信号的放大， 从而获得所需要的功率，以便对高频载波进行调制。而要使共射放大电路工作在放大区，必须有合适的静态工作点。

如何设测量态工作点呢？首先在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic 以及各电极对地的电位UB 、Uc 、UE 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE 或Uc ，然后算出Ic 的方法，例如，只要测出UE ，即可

用：

E E C E R U I I =

≈算出Ic(也可根据C C

CC

C R U U I -==，由Uc 确定Ic)同时也能算出

UBE= UB-UE ，UcE= Uc-UE 。

4.3.2 高频振荡电路

高频时，三极管的结电容Cbe 的作用不可忽略。三极管Q2、电感L1、结电容Cbe 、电容C4，C5 组成了改进型电容三点式高频振荡电路， 产生高频振荡信号， 即载波。载波的频率主要由电感L1、结电容Cbe 、电容C4，C5 决定。

Q2（Q29018)这是个超高频管，主要用作载频，调频发射电路是将待传送的音频

信号通过一定的方式调制到载波信号上， 并放大为额定的功率， 然后利用天线以电磁波的方式发射出去。

信号波和高频载波的数学表达式如下:

t

f V t V V c cm c cm c πω2cos cos ==

t f V t V V c sm s sm πω2cos cos s ==

其中Vcm 为信号波的最大振幅和Vsm 为载波信号的最大振幅。载波频率fc 称之为中心频率，随着频率的变化，角频率ω也会发生变化， 因此

st

c ωωωωcos m ∆+=

这时的频率变化△f 称之为最大频率偏移。经过调频后的信号称之为被调频波Vm ，

可表示为:

m

cm V V θsin m =

被调频波vm 会随信号波vs 而变化，其瞬间相位为时间积分。因此，相位角θm 可由下式计算:

t

t dt s

s c t

m ωωωωωθsin 0

m ∆+==⎰

则被调频波可表示为:

)sin sin(sin cm t m t V V V s c m cm m ωωθ+==

其中m=△ω/ωs 。高频振荡电路由振荡线圈L 和电容C 与振荡级晶体管组成， 调频波段的振荡频率一般为87.5～108MHz 。振荡级晶体管会在L 和C 的控制下高速导通和截止。基极输入放大的音频信号， 经过振荡级晶体管的放大作用， 使音频信号与高频振荡信号完成调制。特定频率的载波信号通过天线发射出去， 可以将信号覆盖一定的范围。范围的大小取决于发射的功率。发射的频率取决于振荡电路的振荡频率。来自前级的音频信号经耦合电容注入振荡级晶体管的基极、改变振荡频率， 产生所需的调频信号。

4.3.3 高频功率放大电路

Q3是调谐功率管。调谐回路通过调整回路的LC 参数，使LC 谐振频率与需要接收