通信电子线路大型实验报告 zjut 浙江工业大学
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通信电子线路大型实验报告
姓名： 班级： 学号：
2012 年 3 月 5 日
1 / 10
1. 实验目的
掌握调频发射机整机电路的设计与调试方法， 以及高频电路的调试中常见故障的分析与 排除； 学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试技 术。
2. 仪器工具
（1）直流稳压电源 （2）数字万用表 （3）示波器（≥100Biblioteka BaiduHz ） （4）调频收音机（87～108MHz ） （5）烙铁、镊子、斜口钳 一台； 一只； 一台； 一台；
在规定频偏的情况下经理想解调后单音频信号的失真度。 3.2.8 频率响应 波在规定频偏的情况下经理想解调后输出音频的幅频响应。
4. 电路原理分析
对于小功率的调频无线话筒，设计时在保证技术指标的前提下，应力求电路简单、性能 稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减小级间的相互感应、干扰和自激。如工作在调频广 播频段（87MHz~108MHz） ，一般可省去图 1（a）中的倍频级。此外图 1（a）中的激励级是 为了末级高频功放提供激励功率，如发射功率不大，一般可省去该级。因此，本设计中采用 了如图 2 所示系统框图。
微型麦克风将采集来的语音信号转换成电压信号输入电路，R15 为麦克风偏置电阻，用 来确定麦克风的静态工作点。C16 电容用来稳定放大器，同时起到低通滤波的作用。R16、 R17、R18、R19、R20 为三极管 9013 的偏置电阻。C17 为旁路电容，三极管静态工作时，其 不起任何作用。当输入交流信号时，R19 被其短路。C14、C15 接地，起到滤波的作用。C18 为隔离电容。 理论上，该部分能对输入的语音信号放大 10 倍左右。被放大后的语音信号，就是调频 系统的基带信号。 4.2 高频振荡与频率调制 调频系统中，需要一个频率高的信号作为载波。载波的频率将被基带信号所控制，携带 有基带信号的全部信息。在通信领域的众多调制方式中，频率调制具有很强的抗干扰性，用 在对信号质量要求较高的近远距离信号传输中。本实验高频载波的产生和调频功能由图 4 的电路完成。
2V ，则通信距离 S 与发射功率 PA 的关系为：
{S }Km 1.07 4 {PA }mW
表 1 列出了小功率发射机的功率 PA 与通信距离 S 之间的近似关系。 表 1 发射功率 PA 与通信距离 S 的关系
PA /
mW S / Km
50
100
200
300
400
500
2.84
3.38
图 7 无线话筒参考原理图
图 8 无线话筒 PCB 图
8 / 10
(a) 图 9 无线话筒实物图 （a）正面图 （b）背面图
(b)
8. 自制的无线话筒
根据课程要求，需要自己设计一个无线话筒，原理图如图 9 所示：
图 10 自行设计的调频无线话筒 本电路分为振荡、倍频、功率放大三级。电路中 V1、C2--C6 、R2、R3 及 L1 组成电容三 点式振荡器，其振荡频率主要由 C3、C4 和 L1 的参数决定，其振荡频率为 44~54MHz ，该信 号从 L1 的中心抽头处输出，再经过 C7 耦合至 V2 放大，由 C8 和 L2 选出 44~54MHz 的二倍 频信号，即 88-108MHz ，此信号由 C9 耦合至 V3 进行功率放大，V3 由 3 只 3DGl2 三极管并 联组成，可扩大输出功率。该电路正常工作时，电流约 80-100mA。
图 6 高频功率放大电路部分
6 / 10
功率放大由 T39018 实现， 电阻 R10、 R11、 R12 作为偏置电阻， 确定其静态工作点。 C10、 可调电感 L3 组成 LC 回路必须谐振在载频上。输出波形的峰峰值 Vp-p 可以通过 L3 调节。
5. 实验步骤
第 1 步：熟悉参考电路原理图，理解各个电路部分的功能，明确整理设计思路； 第 2 步：根据原理图，对预配置的实际元件进行合理的布局； 第 3 步：利用现有的实际元件，在万用板上进行电路安装； 第 4 步：检查各个元器件的安装，然后进行焊接； 第 5 步：利用万用表，依次检查麦克风负极的输出电压、各个三极管的静态工作点； 第 6 步：利用示波器，观察 JP1 处的输出波形，注意其频率值。若频率值较小，可以调 节 L1； 第 7 步：在上述 6 个步骤均正确的情况下，观察 JP3 处的波形，调节 L3 使信号幅值满 足要求； 第 8 步：利用一个调频接收机（可以是调频收音机） ，实际调试整个无线话筒的功能， 指标包括工作频段/频点、可使用的实测距离、噪声量; 第 9 步：完成实验，记录数据，验收。
'
A PA / PC'
3.2.4 输出阻抗 对调频广播而言， 一般要求输出阻抗为 50 欧姆， 对电视差转而言一般要求 75 欧姆。 3.2.5 残波辐射 功率与有效输出功率之比。 3.2.6 信杂比 在规定频偏的情况下经理想解调后有用信号功率与载波功率之比。 3.2.7 失真度
3 / 10
高频振荡频率：83.4MHz ，略低于参考频率 f=89.5MHz ，可能是受高频部分个别器件引 脚预留过长和背面引线过长所产生的电感效益影响。 R5 与 R6 之间的电压值 V=3.99V，接近 4V，正常。 天线输出信号的峰峰值 Vp-p=1.49V，达到预期值。
7 / 10
7. SCH 和 PCB 设计
高频振荡 与 频率调制
缓冲 隔离
高频 功放
音频放大
调制信号
图 2 小功率调频无线话筒的系统框图 图 2 中的高频功放在发射功率较小时可工作于甲类状态 （丙类状态要求有较大的功率激励） 。 4.1 音频放大
该部分为低频放大，由三极管实现放大功能。具体电路如图 3 所示：
图 3 音频放大部分原理图
4 / 10
5 / 10
如图 5 所示：
图 5 隔离缓冲电路部分 该电路实际上是一个射极跟随器，三极管 T29018 的静态工作点由偏置电阻 R7、R8、R9 确定。此处同样设置了一个简单的模拟滤波电路，由 C12、C13、L4 构成。C9 为隔离电容。 高频振荡电路输出的调制信号幅值一般较小， 而话筒天线传输出去的信号是在无线信道 中传播的，必然存在一定程度的幅值衰减。所以，在振荡电路之后，必须添加一个高频功率 放大电路，如图 6 所示：
4.02
4.45
4.82
5.08
3.2.2 工作频率或波段 发射机的工作频率是指其载波频率，应依根据调制方式，在国家或有关部门所规定 的范围内选取，广播通信常用波段的划分请参考有关书籍，对于调频发射机，工作频率一般 在超短波范围内（30MHz～300MHz） 。调频广播频段规定为 87MHz~108MHz。 3.2.3 总效率 发射机的发射的总功率 PA 与其消耗的总功率 PC 之比称为发射机的总效率 A ，即
10 / 10
低频 功放
限幅 鉴频
中频 放大
混频
高频 放大
本振 （b）
图 1 典型调频发射与接收系统的组成框图 （a） 直接调频发射机组成框图 （b）超外差式调频接收机组成框图
2 / 10
3.2
调频发射机的主要技术指标
3.2.1 发射功率 PA 一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度 L 与发射频率的波长 可以比拟时，天线才能有效地将信号发射出去，一般要求 L / 4 。若接收机的灵敏 度 VA
6. 结果与数据分析
各个三极管的静态工作点电压如表 1 所示，各个三极管静态工作正常。 表 1 三极管静态工作点
三极管/电极 T1 T2 T3 T4 基极 b/V 2.80 5.04 2.71 2.56 发射极 e/V 2.19 4.33 2.15 1.93 集电极 c/V 6.78 9.03 8.86 5.65
3. 系统原理分析
3.1 调频系统的组成 与调幅系统相比， 调频系统具有较强的抗干扰能力和较高的效率， 所以它在无线通信、 广播电视、遥控遥测等方面获得了广泛的应用。图 1（a）和（b）所示为典型的调频发射与 接收系统的组成框图：
高频振荡 与 频率调制
缓冲 隔离
倍频
功率 激励
高频 功放
音频放大
调制信号 （a）
9. 实验总结
9 / 10
通过本次通信电子线路大型实验，我学习收获了很多。 首先，这是一个调频发射系统，在理论层面上用到了通信原理中调频的相关知识。频率 调制， 是一种高效的抗干扰性强的调制方式， 无线话筒采用该方式能够实现有效可靠的信号 发射与传输；其次，之前学习的高频电子线路课程、模拟电子技术课程的相关知识得到了实 际应用。本次实验中，用到了低频三极管信号放大、射极跟随器、电容反馈式三端振荡器、 高频功放等具体的电路；再者，利用实际元器件按照原理图搭电路，也是一大全新学习点， 需要考虑的问题很多，比如合理的线路布局、背面的焊接、高频部分电感效应问题。 在实验过程中，我们也碰到一些问题。在电路焊接成功、静态工作点正确的情况下，依 然无法实现高频振荡。 经老师指导和自己的仔细检查， 发现振荡电路部分的一个陶瓷电容值 有误，即使用了不正确的电容。低频部分的一个电解电容极性焊接反了，随后发现并做了调 整。 实验是动手实践的过程， 理论只有与实际相结合， 才能发挥知识的无穷力量。 本次实验， 既是对我理论知识的检验， 也是动手能力的考验。 自己剖析， 能力尚待提高， 学习之路不止。
图 4 高频振荡及调频电路部分 该部分采用的是电容三端式振荡器，加了变容二极管和反馈网络，外接 9V 电源后，只 要有一个微小的开关扰动，就能自激振荡，最终输出频率为几十兆的正弦波。通过调节可调 电感 L1，可以逐渐改变正弦波的频率，直至达到期望值。 三极管 T19018 同时具备调频功能，从集电极输出的即为调频后的正弦波，也就是调制 信号。 4.3 缓冲隔离及高频功放 为了缓冲高频振荡部分输出的信号，同时隔离前后级电路，本实验引入隔离缓冲电路，
姓名： 班级： 学号：
2012 年 3 月 5 日
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1. 实验目的
掌握调频发射机整机电路的设计与调试方法， 以及高频电路的调试中常见故障的分析与 排除； 学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试技 术。
2. 仪器工具
（1）直流稳压电源 （2）数字万用表 （3）示波器（≥100Biblioteka BaiduHz ） （4）调频收音机（87～108MHz ） （5）烙铁、镊子、斜口钳 一台； 一只； 一台； 一台；
在规定频偏的情况下经理想解调后单音频信号的失真度。 3.2.8 频率响应 波在规定频偏的情况下经理想解调后输出音频的幅频响应。
4. 电路原理分析
对于小功率的调频无线话筒，设计时在保证技术指标的前提下，应力求电路简单、性能 稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减小级间的相互感应、干扰和自激。如工作在调频广 播频段（87MHz~108MHz） ，一般可省去图 1（a）中的倍频级。此外图 1（a）中的激励级是 为了末级高频功放提供激励功率，如发射功率不大，一般可省去该级。因此，本设计中采用 了如图 2 所示系统框图。
微型麦克风将采集来的语音信号转换成电压信号输入电路，R15 为麦克风偏置电阻，用 来确定麦克风的静态工作点。C16 电容用来稳定放大器，同时起到低通滤波的作用。R16、 R17、R18、R19、R20 为三极管 9013 的偏置电阻。C17 为旁路电容，三极管静态工作时，其 不起任何作用。当输入交流信号时，R19 被其短路。C14、C15 接地，起到滤波的作用。C18 为隔离电容。 理论上，该部分能对输入的语音信号放大 10 倍左右。被放大后的语音信号，就是调频 系统的基带信号。 4.2 高频振荡与频率调制 调频系统中，需要一个频率高的信号作为载波。载波的频率将被基带信号所控制，携带 有基带信号的全部信息。在通信领域的众多调制方式中，频率调制具有很强的抗干扰性，用 在对信号质量要求较高的近远距离信号传输中。本实验高频载波的产生和调频功能由图 4 的电路完成。
2V ，则通信距离 S 与发射功率 PA 的关系为：
{S }Km 1.07 4 {PA }mW
表 1 列出了小功率发射机的功率 PA 与通信距离 S 之间的近似关系。 表 1 发射功率 PA 与通信距离 S 的关系
PA /
mW S / Km
50
100
200
300
400
500
2.84
3.38
图 7 无线话筒参考原理图
图 8 无线话筒 PCB 图
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(a) 图 9 无线话筒实物图 （a）正面图 （b）背面图
(b)
8. 自制的无线话筒
根据课程要求，需要自己设计一个无线话筒，原理图如图 9 所示：
图 10 自行设计的调频无线话筒 本电路分为振荡、倍频、功率放大三级。电路中 V1、C2--C6 、R2、R3 及 L1 组成电容三 点式振荡器，其振荡频率主要由 C3、C4 和 L1 的参数决定，其振荡频率为 44~54MHz ，该信 号从 L1 的中心抽头处输出，再经过 C7 耦合至 V2 放大，由 C8 和 L2 选出 44~54MHz 的二倍 频信号，即 88-108MHz ，此信号由 C9 耦合至 V3 进行功率放大，V3 由 3 只 3DGl2 三极管并 联组成，可扩大输出功率。该电路正常工作时，电流约 80-100mA。
图 6 高频功率放大电路部分
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功率放大由 T39018 实现， 电阻 R10、 R11、 R12 作为偏置电阻， 确定其静态工作点。 C10、 可调电感 L3 组成 LC 回路必须谐振在载频上。输出波形的峰峰值 Vp-p 可以通过 L3 调节。
5. 实验步骤
第 1 步：熟悉参考电路原理图，理解各个电路部分的功能，明确整理设计思路； 第 2 步：根据原理图，对预配置的实际元件进行合理的布局； 第 3 步：利用现有的实际元件，在万用板上进行电路安装； 第 4 步：检查各个元器件的安装，然后进行焊接； 第 5 步：利用万用表，依次检查麦克风负极的输出电压、各个三极管的静态工作点； 第 6 步：利用示波器，观察 JP1 处的输出波形，注意其频率值。若频率值较小，可以调 节 L1； 第 7 步：在上述 6 个步骤均正确的情况下，观察 JP3 处的波形，调节 L3 使信号幅值满 足要求； 第 8 步：利用一个调频接收机（可以是调频收音机） ，实际调试整个无线话筒的功能， 指标包括工作频段/频点、可使用的实测距离、噪声量; 第 9 步：完成实验，记录数据，验收。
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A PA / PC'
3.2.4 输出阻抗 对调频广播而言， 一般要求输出阻抗为 50 欧姆， 对电视差转而言一般要求 75 欧姆。 3.2.5 残波辐射 功率与有效输出功率之比。 3.2.6 信杂比 在规定频偏的情况下经理想解调后有用信号功率与载波功率之比。 3.2.7 失真度
3 / 10
高频振荡频率：83.4MHz ，略低于参考频率 f=89.5MHz ，可能是受高频部分个别器件引 脚预留过长和背面引线过长所产生的电感效益影响。 R5 与 R6 之间的电压值 V=3.99V，接近 4V，正常。 天线输出信号的峰峰值 Vp-p=1.49V，达到预期值。
7 / 10
7. SCH 和 PCB 设计
高频振荡 与 频率调制
缓冲 隔离
高频 功放
音频放大
调制信号
图 2 小功率调频无线话筒的系统框图 图 2 中的高频功放在发射功率较小时可工作于甲类状态 （丙类状态要求有较大的功率激励） 。 4.1 音频放大
该部分为低频放大，由三极管实现放大功能。具体电路如图 3 所示：
图 3 音频放大部分原理图
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如图 5 所示：
图 5 隔离缓冲电路部分 该电路实际上是一个射极跟随器，三极管 T29018 的静态工作点由偏置电阻 R7、R8、R9 确定。此处同样设置了一个简单的模拟滤波电路，由 C12、C13、L4 构成。C9 为隔离电容。 高频振荡电路输出的调制信号幅值一般较小， 而话筒天线传输出去的信号是在无线信道 中传播的，必然存在一定程度的幅值衰减。所以，在振荡电路之后，必须添加一个高频功率 放大电路，如图 6 所示：
4.02
4.45
4.82
5.08
3.2.2 工作频率或波段 发射机的工作频率是指其载波频率，应依根据调制方式，在国家或有关部门所规定 的范围内选取，广播通信常用波段的划分请参考有关书籍，对于调频发射机，工作频率一般 在超短波范围内（30MHz～300MHz） 。调频广播频段规定为 87MHz~108MHz。 3.2.3 总效率 发射机的发射的总功率 PA 与其消耗的总功率 PC 之比称为发射机的总效率 A ，即
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低频 功放
限幅 鉴频
中频 放大
混频
高频 放大
本振 （b）
图 1 典型调频发射与接收系统的组成框图 （a） 直接调频发射机组成框图 （b）超外差式调频接收机组成框图
2 / 10
3.2
调频发射机的主要技术指标
3.2.1 发射功率 PA 一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度 L 与发射频率的波长 可以比拟时，天线才能有效地将信号发射出去，一般要求 L / 4 。若接收机的灵敏 度 VA
6. 结果与数据分析
各个三极管的静态工作点电压如表 1 所示，各个三极管静态工作正常。 表 1 三极管静态工作点
三极管/电极 T1 T2 T3 T4 基极 b/V 2.80 5.04 2.71 2.56 发射极 e/V 2.19 4.33 2.15 1.93 集电极 c/V 6.78 9.03 8.86 5.65
3. 系统原理分析
3.1 调频系统的组成 与调幅系统相比， 调频系统具有较强的抗干扰能力和较高的效率， 所以它在无线通信、 广播电视、遥控遥测等方面获得了广泛的应用。图 1（a）和（b）所示为典型的调频发射与 接收系统的组成框图：
高频振荡 与 频率调制
缓冲 隔离
倍频
功率 激励
高频 功放
音频放大
调制信号 （a）
9. 实验总结
9 / 10
通过本次通信电子线路大型实验，我学习收获了很多。 首先，这是一个调频发射系统，在理论层面上用到了通信原理中调频的相关知识。频率 调制， 是一种高效的抗干扰性强的调制方式， 无线话筒采用该方式能够实现有效可靠的信号 发射与传输；其次，之前学习的高频电子线路课程、模拟电子技术课程的相关知识得到了实 际应用。本次实验中，用到了低频三极管信号放大、射极跟随器、电容反馈式三端振荡器、 高频功放等具体的电路；再者，利用实际元器件按照原理图搭电路，也是一大全新学习点， 需要考虑的问题很多，比如合理的线路布局、背面的焊接、高频部分电感效应问题。 在实验过程中，我们也碰到一些问题。在电路焊接成功、静态工作点正确的情况下，依 然无法实现高频振荡。 经老师指导和自己的仔细检查， 发现振荡电路部分的一个陶瓷电容值 有误，即使用了不正确的电容。低频部分的一个电解电容极性焊接反了，随后发现并做了调 整。 实验是动手实践的过程， 理论只有与实际相结合， 才能发挥知识的无穷力量。 本次实验， 既是对我理论知识的检验， 也是动手能力的考验。 自己剖析， 能力尚待提高， 学习之路不止。
图 4 高频振荡及调频电路部分 该部分采用的是电容三端式振荡器，加了变容二极管和反馈网络，外接 9V 电源后，只 要有一个微小的开关扰动，就能自激振荡，最终输出频率为几十兆的正弦波。通过调节可调 电感 L1，可以逐渐改变正弦波的频率，直至达到期望值。 三极管 T19018 同时具备调频功能，从集电极输出的即为调频后的正弦波，也就是调制 信号。 4.3 缓冲隔离及高频功放 为了缓冲高频振荡部分输出的信号，同时隔离前后级电路，本实验引入隔离缓冲电路，