小功率调频发射机设计

湖南工程学院课程设计

课程名称通信电子线路课程设计课题名称小功率调频发射机设计

专业电子信息工程

班级

学号

姓名李科峰

指导教师浣喜明

2011年09 月08 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称通信电子线路课程设计

题目小功率调频发射机设计

专业班级电子信息工程班0881 学生姓名李科峰学号10 指导老师浣喜明

审批

任务书下达日期：2011 年08 月29 日设计完成日期：2011 年09 月08 日

目录

一．设计目的 (6)

二．基本原理与方案比较 (6)

2.1FM调制原理 (6)

2.2调频方式选择 (9)

三．单元电路的设计 (10)

四．总电路图 (17)

五．心得体会 (18)

一．设计目的

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。本次设计要达到以下目的：

1. 进一步认识射频发射系统；

2. 掌握调频（或调幅）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。

二．基本原理与方案比较

2.1FM 调制原理

载波()t w U t u c cm c cos )(=，调制信号()t u Ω；通过FM 调制，使得)(t u c 频率变化量与调制信号()t u Ω的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率

()()t u k w t w f c Ω⋅+=

已调信号的瞬时相位为

()()t d t u k t w t d t w t t f c t ''+=''=⎰⎰Ω)(00ϕ

实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类。

2.1.1 直接调频

直接调频的基本原理是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。直接调频可用如下方法实现：

(1)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 。在RC 振荡器中，决定振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。

调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件有二极管和场效应管。

(2)控制振荡器的工作状态实现调频

在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振荡器，其振荡频率受控于加在管子反射极上的反射极电压。因此，只需将调制信号加至反射极即可实现调频。

若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振荡频率。

2.1.2间接调频

如图1所示，不直接针对载波，而是通过后一级的可控的移

相网络。 将Ωu 先进行积分()⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎰Ωt dt t u k 01，而后以此积分值进行调相，即得间接调频。

()()⎪⎭

⎫ ⎝⎛''+=⎰Ωt f c cm FM t d t u k t w V t u 0cos

图1 间接调频实现

可控移相网络的实现方法如下图2所示。将变容二极管接在高频放大器的谐振回路里，就可构成变容二极管调相电路。电路中，由于调制信号的作用使回路谐振频率改变，当载波通过这个回路时由于失谐而产生相移，从而获得调相。

图2 单级回路变容管调相电路

2.1.3系统框图

采用FM调制的调频发射机其原理框图如下图所示，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。

2.2调频方式选择

实现调频的方法很多，大致可分为两类，一类是直接调频，另一类是间接调频。直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率（实质上是改变振荡器的定频元件），变容二极管调频便属于此类。间接调频则是利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理（如积分）后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差，但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；间接调频稳定性较高，但不易获得较大的频偏。考虑到电路的复杂度故采用直接调频的方案。

2.3直接调频方案选择

直接调频最常见有变容二极管调频，使用VCO实现变容二极管直接调频。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的LC振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案。

另外一种更为简单的直接调频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。

由于采用变容二级管调频，对高频轭流圈的参数要求比较苛刻。这样会使设计电路变得困难。因此采用三极管直接调制的方法，这样不仅能够实现FM调频，而且使电路变得非常简洁。

方案一：以调幅方式形式做成的三级发射机

其性能是比较好的，在实际中做成原品后其频率的稳定对不够高，在一般的情况下只能在68M—96M见跳动，而且还是调幅的不能变成调频，故而不能选用。

方案二：以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路

虽然是以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路，很能达到我们的要求，但是还有没有比这更优更简单的电路呢？答案是肯定的，见方案三。

方案三：本调频发射机主要由四个基本模块组成，第一级是由驻极体话筒构成的声-电转换电路；第二级超高频振荡调制器；第三级音频放大电路；第四级高频功率放大器；该电路由声--电转换、音频放大器、高频振荡调制器和高频功率放大器等部分组成。声--电转换器由驻极体话筒M1担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经C2送至Q1的基极进行频率调制,Q1组成共基极超高频振荡器，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。再经C6输入到晶体管Q2，Q2担任音频放大器，对已调音频信号进行放大，再经过C10输入到晶体管Q3，Q3担任功率放大器，对信号再次放大，使信号功率足够大，达到发射远的目的。

三．单元电路的设计

1.由于要接入麦克风，所以要给麦克风提供驱动电压但又不能太大，通过22k的电阻R1实现，C1的作用是滤波减小干扰，C2为耦合电容防止过大的电流将晶体三极管烧坏。