调频发射机3

前言

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，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。

第一章内容和要求

1.1 内容

在本次课程设计中我们主要要完成一下的内容：

1：串、并联谐振回路及耦合回路，串、并联谐振回路的串、并联阻抗，谐振回线，品质因素，反射阻抗，耦合回路的设计、制作。

2：高频小信号调谐放大器，调谐放大器的调试及放大倍数、谐振频率，通频带的设计、制作。

3：正弦波高频振荡器，通过实验深入了解振荡器工作状态，反馈系数、品质因素等对振荡器的影响，掌握振荡器的设计、制作。

4：高频谐振功率放大器，实验线路分析，谐振功放电路的组成，馈电形式，谐振功放的调谐特性，负载特性，激励电压及电源电压对工作状态的影响及功率增益的设计、制作。

5：混频器、输出频谱的设计、制作。

6：调频发射实验电路的构成调频波的产生、发射及天线与中介回路的设计、制作。

1.2要求

本此课程设计的要求大致如下所述：

1：培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

2：通过实际电路方案的分析比较，设计计算、元件选取、安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

3：掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高动手能力。

4：了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

5：学会在电路板上焊接电子元件，掌握一些焊接电子元件的基本方法，了解和掌握一些调试电路板的基本方法。

第二章设计方案

2.1 方案设计

利用通信原理和高频电子线路的相的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。

方案一：通过音频信号改变载波的幅值实现载波调幅发射，调幅发射机实现调制简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射，但是调幅发射机，的号容易失真且发射距离不远。

方案二：通过音频信号改变载波的频率已实现调频发射，调频发射机发射的频率带宽较宽，但其在高频段因而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。

2.2 设计方案框图

图2.1 调频波发射机原理框图

2.3设计原理

上面是原理框图，下面对各部分的具体作用做一定的解释：

主振级：是正弦波自激振荡器，用来产生频率为75MHz~80MHZ的高频振荡信号，由于整个发射机的频率稳定度由它决定，因此要求主振级有较高的频率稳定度，同时也有一定的振荡功率(或电压)，其输出波形失真要小。

调频电路：本部分和主振在同一个电路单元中，本电路主要的作用是用音频信号去改变主振级产生的高频小信号的频率，使得载波信号的频率随着音频信号的幅值变化而变化。这样就将音频信号所携带的信息加载到了载波中。缓冲级：其作用主要是将主振级与激励级进行隔离，以减轻后面各级工作状态变化(如负载变化)对振荡频率稳定度的影响以及减小振荡波形的失真。

激励级和输出网络：若输出功率要求较高时，插入激励级来放大信号功率。由于功放级往往工作于效率高的丙类工作状态，其输出波形不可避免产生了失真，为滤除谐波，输出网络应有滤波性能因此主要由谐振电路来完成。另外，输出网络还应在负载(天线)与功放级之间实现阻抗匹配。

音频信号输入：这一部分主要是将声音信号加到电路中去，通过LPF后在通过电感和电容的隔离和耦合后加到主振电路中。用它改变载波频率。

第三章原理图设计

3.1 发射机原理

3.1.1 原理电路图

本次设计的中设计发射机的电路原理图如图3.1所示：

图3.1 直接调频原理图

3.1.2 调频发射机的主要技术指标

1：工作频率范围

调频一般适用于米波广播、电视、雷达，其工作频率范围为30MHz~300MHz。

2：发射功率PAV

发射功率一般指发射机输送到天线上的功率。由麦克斯韦电磁波理论可知，只有当天线的长度与发射电磁波的波长λ相比拟时，天线才能有效地将已调波发射出去。波长λ与频率ƒ之间的关系为

式中，c为电磁波传播速度，c=3*108m/s。

如：接收机的灵敏度VA=2uV，则通信距离s与发射功率Po间的关系为

当发射功率为大于50mW时通信距离为50m以上。

3：频率计算

本调频发射机的振荡电路是电容三点式振荡电路，其频率计算公式为：

根据这个公式可以计算得到振荡电路的震荡频率。如要产生75MHz～80MHz的信号可选C 4和C5的容值为10P，电感L在 10uH～12uH。

3.1.3 主要电路模块说明

1：振荡部分

如图3.2所示，这部分主要是有三极管（Q1）、两个10P的电容（C4、C5）和电感L2组成的电容三点式高频小信号振荡器。接在三极管基集和电源之间的电阻R6主要是为三极管提静态工作电压使三极管能正常工作。电感L2、电容C4和C5、三极管Q1，组成了电容三点式使信号的相位改变360度，再通过三极管提供振荡消耗的能量和滤波产生了高频信号。接在地与三极管发射极之间的电阻是为了稳定三极管的静态工作电压，电容C6是滤波电容，滤除产生的高频信号，稳定静态工作点防止零点漂移。电容C7是将信号耦合到下一级电路中去，有隔直通交的作用。接在三极管Q1基集和地之间的电容C3也是去耦的作用。其中的C15主要是其滤波出低频谐波的作用。

计算电路的中心频率可由下面的公式得到。

其中C是图3.2中的C4和C5的串联的等效电容。

图3.2 主振电路

2：隔离和推动电路部分

这部分组要是由三极管Q2和电阻R8、R9组成，这部分电路的作用组要是将前级振荡电路和后一级放大发射电路隔离使振荡电路的前级振荡电路的振荡频率不受后一级电路的影响，使得频率更加稳定。C8也是耦合的作用。

3：放大和发射电路部分

如图3.2所示，这一部分电路组要是有三极管Q3、空心电感L3、电容C9、C10和电阻R1