小功率高频(FM)发射机的设计

课题：小功率高频(FM)发射机的设计系别：专业：班级：姓名：学号：指导老师：福建工程学院高频课程设计论文-2-目录1、引言..........................................................................................................................32、摘要..........................................................................................................................43、设计课题..................................................................................................................44、设计报告正文..........................................................................................................54.1方案比较与选择............................................................................................54.1.1直接调频......................................................................................................54.1.2间接接调频..................................................................................................64.2总体方案设计................................................................................................74.2.1系统框图........................................................................................................74.2.2方案原理分析................................................................................................75、各单元模块说明......................................................................................................85.1获取音频信号电路.........................................................................................85.2前级音频放大电路.........................................................................................85.3高频振荡电路.................................................................................................95.4末级功率放大电路.......................................................................................106、系统安装于调试....................................................................................................116.1原理设计图纸............................................................................................116.2PCB设计图纸...........................................................................................126.3系统调试....................................................................................................127、设计总结................................................................................................................138、参考文献................................................................................................................149、附录........................................................................................................................14福建工程学院高频课程设计论文-3-1、引言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。发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。广泛应用与电视，广播，雷达等各种民用，军用设备。主要可分为调频发射机、调幅发射机、光发射机、哈里斯发射机等多种类型。调频发射机，首先将音频信号和高频载波调制为调频波,使高频载波的频率随音频信号发生变化,再对所产生的高频信号进行放大、激励、功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,并将信号发送出去的装置.高频信号的产生现在有频率合成、PLL等方式.现在我国商业调频广播的频率范围为88-108MHZ,校园为76-87MHZ,西方国家为70-90MHZ。福建工程学院高频课程设计论文-4-2、摘要本次课程设计围绕人们熟悉的调频发射机进行展开，随着经济的飞速发展，调频发射机也进行着高速的更新与换代，性能明显提升，性价比也有所下降，同时在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。这次我们主要来设计一个小功率调频发射机，它主要是由前级音频放大、西勒振荡器和一级功率放大器组成，各单元电路共同作用，最终将音频信号通过天线辐射到空间。在电路设计时首先根据设计的要求构建设计的总框图，充分考虑各个单元电路之间的信号传输和阻抗匹配。理解各个要求的参数的意义，针对各参数再分别在各具体电路中加以实现，并且保证电路的正常运行。关键词：音频放大振荡器调制波功率放大器福建工程学院高频课程设计论文-5-3、设计课题小功率高频(FM)发射机的设计4、设计报告正文4.1方案比较与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。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。4.1.1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：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。福建工程学院高频课程设计论文-6-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。4.1.2间接调频如图4.2.2(a)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u先进行积分tdttuk01，而后以此积分值进行调相，即得间接调频。tfccmFMtdtuktwVtu0cos图4.2.2(a)间接调频实现可控移相网络的实现方法如图4.2.2(b)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4.2.2(b)单级回路变容管调相电路福建工程学院高频课程设计论文-7-4.2总体方案设计4.2.1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。4.2.2方案原理分析载波twUtuccmccos)(，调制信号tu；通过FM调制，使得)(tuc频率变化量与调制信号tu的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率tukwtwfc已调信号的瞬时相位为tdtuktwtdtwttfct)(00实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类。本调频发射机的总体电路如下：声--电转换、音频放大、高频振荡调制和高频功率放大等。声--电转换由驻极体话筒担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相就应电信号，经电容C5、可调电阻R10、C11输入到晶体管Q1，Q1担任音频放大功能，对音频信号进行放大，经C4送至晶体管Q2进行频率调制；Q2组成共基极高频振荡器，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，最终实现频率调制。系统总体电路图如图4.3所示：音频信号前置功放FM调制器末级功放直流稳压源发射