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：电气信息类

班级： 1202班

座号： 3120210202

姓名：苏新萍

指导老师：林挺钊、郑文斌、林丽

序言 3绪论 4

一、设计题目：发射机 4

1.1 进程安排 4

1.2 设计内容 4

1）、设计课题 4

2）、实践目的 4

1.3 设计要求 5

二、发射机原理 5

2.1 设计整体思路： 5

2.2 基本原理 5

2.2.1 、直接调频 6

2.2.1.1、改变振荡回路的元件参数实现调频 6

2.2.1.2.控制振荡器的工作状态实现调频 6

2.3间接调频 6

三、调频方案选择 7

第1章电路的设计 10

一、电路整体设计介绍 10

第2章单元电路 12

一、声--电电路 12

二、lc振荡器 12

参数计算 13

三、音频放大电路 14

四、功率放大级： 16

参数计算 17

第三章调频发射机元件说明 19

3．1 原理图 19

3.2 pcb图 19

3.3各个元器件说明 20

第四章电路的调试及调试结果 22

4.2、调试结果 22

第六章实验总结及心得体会 24

参考文献 26

附录。一、原理图 27

附录二、pcb图 28

附录。三、元件清单 29

随着人类的文明不断进步，科学技术不断的发展，人们之间的交流越来越多，相互交换的信息也日益剧增，要传送的信息类型也是越来越多样化。科技的进步也使得通信的技术得到了发展，特别是无线电波的使用，使我们的通信更加实时、高效。科技的快速发展，将使人们的通信更方便快捷。

随着科技的发展和人民生活水平的提高，无线电发射机在生活中得到广泛应用，最普遍的有电台、对讲机等。人们通过无线电发射机可以把需要传播出的信息发射出去，接收者可以通过特制的接收机接受信息，最普通的模式是：广播电台通过无线电发射机发射出广播，收听者通过收音机即可接收到电台广播。

发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。是一个比较笼统的概念。广泛应用与电视，广播，，通信，报警，雷达，遥控，遥测，电子对抗等各种民用、军用设备。

发射机按调制方式可可分为调频（fm）,调幅(am)，调相（pm）和脉冲调制四大类。他们又有模拟和数字之分。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。

调频发射机目前处于快速发展之中，在很多领域都有了很广泛的应用。它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。本文也是以调频发射机展开叙述的。

本次设计时间为1周，共4.5天。具体时间安排如下：

调频（或调幅）发射机设计。

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。

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。

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。

本设计图采用fm调制。

载波，调制信号；通过fm调制，使得频率变化量与调制信号的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率。

已调信号的瞬时相位为。

实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类。

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：

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。

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。

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。将先进行积分，而后以此积分值进行调相，即得间接调频。

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。

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：

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，但是调幅发射机的信号容易失真且发射距离不远。

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。但考虑到元件使用问题，我们继而找寻更符合实际的方案。

方案三：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：

1）方案一：考毕兹振荡器。

考毕兹振荡器其振荡频率为f=,式中l=++2m，此方案比较容易起振，调整也方便，但输出的波形不好，在频率较高时不易起振。

2）方案二：克拉泼振荡器。

克拉泼振荡器其振荡频率为f=，式中c=，此电路的频率稳定度较好，但在振荡范围较宽时，输出幅度不均匀，且频率升高后不易起振，其主要用于固定频率或波段范围较窄的场8合。

3）方案三：西勒振荡器。

西勒振荡器其振荡频率为f=，式中c=+，这种振荡器较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数较大。

基于以上分析，我们决定选用方案三调频。

方案四：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**音频放大电路；第四级高频功率放大器；总体电路如下图（1），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c16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c12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。且元件利用少，且成本低廉，接线简单。

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