高频电子线路小功率调频发射机

1、 目 录 第1章 前言.1第 2章 总体方案设计.2 2.1总设计框图.2 2.2 总体电路设计.3第3章 主要器件介绍.4 3.1电 容.4 3.1.1电容的符号.4 3.1.2电容的结构.4 3.2 三极管.5 3.2.1 三极管的结构.5 3.2.2 三极管的类型.5第4章 单元电路设计.6 4.1 LC振荡与调频电路.6 4.1.1 LC振荡电路器件选择.6 4.1.2 LC振荡电路参数计算.6 4.2高频功率放大电路设计.7 4.3 FM调制电路设计.8 4.4音频放大电路设计.9第5章 总结与体会.11附图.12参考文献.14 第1章 前言 随着社会的发展，通讯工具在我们的生活中的

2、作用越来越重要。高频电子线路的学习对我们来说也异常重要。为了更好地会的发展，增强自己对知识的理解和对理论知识的把握，我们都知道发射机的功能是将原始信号调制成频率携带消息的信号，该过程称作调制过程，实现这一功能的电路称作调频电路。 调频电路是使受调波的瞬时频率随调制信号而变化的电路。调频器分为直接调频和间接调频两类。直接调频是用调制信号直接控制自激振荡器的电路参数或工作状态，使其振荡频率受到调制，变容二极管调频、电抗管调频和张弛调频振荡器等属于这一类。在微波波段常用速调管作为调频器件。间接调频是用积分电路对调制信号积分，使其输出幅度与调制角频率成反比，再对调相器进行调相，这时调相器的输出就是所需

3、的调频信号。间接调频的优点是载波频率比较稳定，但电路较复杂，频移小，且寄生调幅较大，通常需多次倍频使频移增加。对调频器的基本要求是调频频移大，调频特性好，寄生调幅小。调频器广泛用于调频广播、电视伴音、微波通信、锁相电路和扫频仪等电子设备。调频广播具有抗干扰性能强、声音清晰等优点，获得了快速的发展。调频电台的频带通常大约是200250kHz，其频带宽度是调幅电台的数十倍，便于传送高保真立体声信号。 由于调幅波受到频带宽度的限制，在接收机中存在着通带宽度与干扰的矛盾，因此音频信号的频率局限于308000Hz的范围内。在调频时，可以将音频信号的频率范围扩大至3015000Hz，使音频信号的频谱分量更

4、为丰富，声音质量大为提高。 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。因此，对于调频电路的研究、设计，具有重大的意义。 第2章 总体方案设计2.1总设计框图在通信系统中，调制有三个主要作用：1调制的过程就是一个频谱搬移的过程，将原来不适宜传输的基带信号频谱搬移到适宜传输的某一个频段上，然后传输至信道；2调制的另一个重要作用是实现信道复用，即把多个信号分别安排在不同的频段上同时进行传输，以提高信道容量

5、；3调制可以提高通信系统抗干扰的能力，例如将信号频率搬移，从而离开某一特定干扰频率。对不同的信道，根据经济技术等因素，可以采用不同的调制方式。以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，亦即载波的参数随着调制信号的作用而变化，这种调制方式称为模拟调制。而所谓调频调制就是由调制信号去控制载波的频率，使之按调制信号的规律变化，严格地讲，是使高频振荡的频率与调制信号呈线性关系，其他参数（振幅和相位）不变。这是使高频振荡的频率载有消息的调制方式。 发射机系统的方框图如图2-1所示：音频放大调制器声音信号振荡器哦激励放大发射输出功放图2-1总设计框图 2.2总体电路设计 本调频发射机主要由四个

6、基本模块组成，从左至右，第一级是由驻极体话筒构成的声-电转换电路；第二级音频放大电路；第三级超高频振荡调制器；第四级高频功率放大器；该电路由声-电转换、音频放大器、超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B担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经C1输入到晶体管Q1，Q1担任音频放大器，对音频信号进行放大，经C2送至Q2的基极进行频率调制。Q2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。 调频发射机系统的总体设计电路图2-2所示： 图2-2调频发射机系统的总体设计电路图如图，本调频发

7、射机主要由四个基本模块组成，从左至右，第一级是由驻极体话筒构成的声-电转换电路；第二级音频放大电路；第三级超高频振荡调制器；第四级高频功率放大器；该电路由声-电转换、音频放大器、超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B担任，它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号，经C1输入到晶体管Q1，Q1担任音频放大器，对音频信号进行放大，经C2送至Q2的基极进行频率调制。Q2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。 第3章 主要器件介绍3.1 电容3.1.1电容的符号 如图3-1 电容符号3.1.2电容结构电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本

8、领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应(电解电容比较明显），可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振,滤波,补偿,充放电,储能、隔直流等电路中。 电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构

9、和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。两片金属称为极板，中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容 3.2三极管3.2.1三极管的结构 图3-2 三极管 晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结

10、，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。3.2.2三极管的类型三极管类型： 三极管只有两种类型，即型和型。判别时只要知道基极是型材料还型材料即可。当用多用电表R×1k挡时，黑表笔代表电源正极，如果黑表笔接基极时导通，则说明三极管

11、的基极为型材料，三极管即为型。如果红表笔接基极导通，则说明三极管基极为型材料，三极管即为型 第4章 单元电路设计4.1 LC振荡与调频电路4.1.1 LC振荡电路器件选择LC调频振荡器用于产生频率f0=88MHz左右的高频振荡信号，最大频偏fm=75kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。在调频振荡级可选用电感三点式，电容三点式和晶体振荡器产生正弦波电压。 图4-1所示为LC振荡电路电路4.1.2 LC振荡电路参数计算(1)确定电路形式，设置静态工作点。 选用改进型电容三点式振荡器与变容二极管调频电路。(2)三点式振荡器设计：基极偏置电路元件R1、R2、R3、R4、C1的计算。 晶体管与C2

12、、C3、C4、C5、C7、L1组成改进型电容三点式振荡器，为共基组态，C1为基级耦合电容。其静态工作点由R1、R2、R3、R4共同决定。晶体管选择3DG100。小功率振荡器的集电极静态工作电流ICQ一般为(14)mA。ICQ偏大，振荡幅度增加，但波形失真严重，频率稳定性降低。ICQ偏小对应放大倍数减小，起振困难。为了使电路工作稳定，振荡器的静态工作点取,测得三极管的 可得R3+R4=3k，为了提高电路的稳定性，R4的值可适当增大，取R4=1k，则R3=2k。 为了提高电路的稳定性，取流过电阻R2上的电流 取标称值 R2=8.2k。 R1=28K 实际运用时R1取20k电阻与47k电位器串联，以

13、便调整静态工作点。C1为基极旁路电容，可取C1=0.01uF。电路中选C4<<C2,C4<<C3,则回路的谐振f0 主要由C4决定，即 C6为耦合电容，CQ为可变电容管的静态电容。4.2高频功率放大电路设计功率放大器的基极偏置电压VBE是利用发射极电流的直流分量IEO（ICO）在射极电阻上产生的压降来提供的，故称为自给偏压电路。当放大器的输入信号为正弦波时，集电极的输出电流iC为余弦脉冲波。利用谐振回路LC的选频作用可输出基波谐振电压vc1,电流ic1。图1-3画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列基本关系式： 式中，为集电极输出的谐振电

14、压及基波电压的振幅；为集电极基波电流振幅；为集电极回路的谐振阻抗。 式中，PC为集电极输出功率：式中，PD为电源VCC供给的直流功率；ICO为集电极电流脉冲iC的直流分量。放大器的效率为 4.3 FM调制电路设计FM调频电路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。本模块由三极管等元件构成电容三点式振荡器，不仅能够产生稳定的载波，而且还能够实现调制功能。 本方案采用较为稳定的克拉泼电路如图5所示三极管T2应为甲类工作状态，其静态工作点不应设的太高，工作点太高振荡管工作范围易进入饱和区，输出阻抗的降低将使振荡波形严重失真，但工作

15、点太低将不易起振。在克拉泼电路中C1，C2受三极管级间电容Cce，Cbe，Ccb的影响。因此在电容的取值上应满足C4C1,C4C2.（C1=220p C2=220p C4=100p） 3.5uH 实物图 等效图4.4音频放大电路设计音频放大电路由共射放大电路构成。由驻极体话筒转换过来的音频信号非常弱，因此必须再加上一级共射放大的电路。然而要使共射放大电路工作在放大区，必须有合适的静态工作点Q。 a、静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui=0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位UB

16、、Uc、UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或Uc，然后算出Ic的方法，例如，只要测出UE，即可用：算出Ic(也可根据，由Uc确定Ic)同时也能算出UBE= UB-UE，UcE= Uc-UE。 直流等效电路 实物图b、静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic（或UcE）的调整与测试。图2 静态工作点对U0波形失真的影响静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱合失真，此时Uo的负半周将被削底，如图2（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即Uo的正半周被削顶（一般截止失真不如饱合失真明显

17、），如图2所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压Ui，检查输出电压Uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 第5章 总结与体会 每次做课程设计都会让我受益匪浅，当然这次也不例外。以前我们上课学的都是高频的理论知识，而做课程设计是为了让我们把平时学习的理论知识与实际操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。这次课程设计总体感觉比以前做的课程设计都要难一些，高频电子线路是我的薄弱学科，由于理论知识没有学好，所以由拿到课题开始做这个课题时候我还是遇到了不少困难，可以说是无从下手。对照任务书中的课程设计要求，我开始查阅大量相关的资料，最后还是有了一定的效果。经过这一次课程设计，我不但巩固了书本上的知识，还学到了不少新知识。除了学到不少课本上的知识之外，我还学会了团队合作，明白到合作办事要比自己单枪匹马办事的效率高。同时，跟组员合作还可以激发自己学习新知识的兴趣，也许这就是竞争才有进步的道理吧。这次的课程设计让我加深对所学的通信电子线路知识的理解，培养我的专业素质，提高了我利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程