发射机课程设计--调频发射机设计

发射机课程设计--调频发射机设计高频课程设计课程：高频课程设计课题：调频发射机设计专业：电子信息类班级：座号：姓名：指导老师：目录摘要 (1)一、设计题目 (2)1.1 进程安排 (3)1.2 设计内容 (3)二、调频发射机原理及方案选择 (3)2.1 FM调频原理 (3)2.2.系统框图 (5)2.3调频方案选择 (5)三、设计步骤和调试过程 (6)3.1总体设计电路 (6)3.2电路工作状态说明 (7)3.3发射机的主要技术指标 (7)四、模块说明 (9)4.1 音频输入模块 (9)4.2 振荡模块 (9)4.3音频放大模块 (10)4.4 放大和发射模块 (11)五、设计电路的性能评测 (12)六、结论及心得体会 (13)七、参考资料 (14)附件1：调频发射机电路原理图 (14)附件2：调频发射机发射机PCB图 (14)附件3：元器件清单 (15)摘要调频发射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、野外工极管完成语音信号对载波信号的频率调制，并通过LC并联谐振网络选出三倍频信号；最终利用两级功率放大，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，最程等领域的小范围移动通信工程中。

本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。

课题首先用两级电压并联负反馈放大电路，适当放大语音信号，以配合调制级工作；然后用石英晶体构成振荡电路为发射机提供稳定的基准频率载波，接着通过变容二后通过拉杆天线发射出去。

通过后续的电路仿真和部分电路的调试，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。

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。

通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分，和电源部分。

高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。

主振器的作用是产生频率稳定的载波。

为了提高频率稳定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以削弱后级对主振器的影响。

低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。

低频信号通过逐渐放大，在末级功放处获得所需的功率电平，以便对高频末级功率放大器进行调制。

因此，末级低频功率放大级也叫调制器。

调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。

所以末级高频功率放大级则成为受调放大器摘要。

无线电技术诞生以来，信息传输和信息处理始终是其主要任务。

要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级，为了有效地进行传输。

必须将携带信息的低频电信号调制到几十MHz至几百MHz以上的高频振荡信号上，再经天线发送出去，调频是信号发射必不可少的一个环节。

低频小功率调频发射机是将待传送的音频信号通过一定的方式调制到高频载波信号上，放大到额定的功率，然后利用天线以电磁波的方式发射出去，覆盖一定的范围。

随着器件技术的发展，调频发射机的体积越来越趋于微型化，工作电压越来越低，信号覆盖的范围越来越广。

就目前接、发射技术来说，调频发射因为起得天独厚的性能优势，在接收机技术上可以有广阔的发展前景是因为发送信号的频率比较高，那么如何能够最大限度的减少干扰，如何把这种信号很好的解出来，这成了调频技术的一种考验。

本文主要就是研究利用频率调制技术调制高频信号，并把它发送出去。

调频发射机在实际生活中也有它重要的意义，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。

目前它广泛用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。

本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。

课题首先用两级电压并联负反馈放大电路，适当放大语音信号，以配合调制级工作：然后用石英晶体构成振荡电路为发射机提供稳定的基准频率载波，接着通过变容二极管完成语音信号对载波信号的频率调制产，并通过LC并联谐振网络选出三倍信号；最终利用两级功率放大，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。

通过后续的电路仿真和部分电路的调试，可以证明本课题的电路基本成熟，基本能完成主意信号的电压放大、频率调制和功率放大，达到发射距离的要求。

一、设计题目1.1 进程安排序号内容安排天数1 布置实践任务（指导老师分配任务，讲解整个设计的整体要求。

）0.52 查资料、定方案（学生根据课题要求查找相关资料，完成初步设计方案。

）0.53 方案评估（学生分组讨论设计方案，并对方案进行答辩，并确定最终设计方案。

）0.54 采购（学生根据确定的设计方案，自己采购电子元器件。

）0.55 制板（学生利用Protel绘制原理图、PCB图，并转印制作电路板。

）0.56 调试及功能改进（学生焊接电路板并进行系统调试。

时 1.5间允许条件下，学生可进行发挥设计，对系统功能进行扩展。

）7 实践总结（学生完成设计报告，指导老师对学生设计产品、报告进行评估定级） 0.51.2 设计内容（1）、设计课题调频（或调幅）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（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。

（3）、设计要求1. 发射机采用FM 、AM 或者其它的调制方式；2. 若采用FM 调制方式，要求发射频率覆盖范围在８８－１０８ＭＨｚ，传输距离>20m;3. 若采用AM 调制方式，发射频率为中波波段或30MHz 左右，传输距离>20m ；4. 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；（采用集成电路的设计方法建议作为备选方案；）5. 已调信号通过AM/FM 多波段收音机进行接收测试。

二、调频发射机原理及方案选择2.1 FM 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。

（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：a.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。

b.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)间接调频如图5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5 间接调频实现可控移相网络的实现方法如下图6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6 单级回路变容管调相电路2.2.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。

2.3调频方案选择利用通信原理和高频电子线路的相关知识，为确保电路能高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射，可进行如下设计方案的选择：通过音频信号改变载波的频率实现调频发射，调频发射机发射的频率带宽FM 调前置末级直流发射图7 FM 发射机较宽，但其在高频段因所占的相对频带较调幅波发射更窄，发射距离远，信号失真小。

并且在要求传输距离不是很远的情况下，我们用直接载波调频很容易实现载波调频发射机的设计，在能满足我的课程设计的技术指标要求的情况下，我门选择直接载波调频的方案来设接调频发射机。

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，基极与发射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。

此方案也有以下三种方案选择：本方案的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；第二级是超高频振荡调制器；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。