精品【毕业设计】小功率FM发射机电路的设计-定.doc

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小功率FM调频发射机电路的设计

摘要

1933年，世界上第一台发射机诞生。

美国发明家阿姆斯特朗发明了短波（FM）收音机。

1939年,FM发射机的发明者阿姆斯特朗在美国建立了第一个FM广播的发射站。

同年,调幅收音机开始在美国出售。

从此FM发射机技术开始迅速发展。

在各行各业中得到应用，尤其是小功率FM发射机的应用更为广泛。

.

论文是关于小功率调频发射机电路的设计。

通常小功率发射机采用直接调频方式，其中调频振荡级主要是产生频率稳定，中心频率符合指标要求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变，缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时对前后级起有一定的隔离作用，为避免末级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度。

功放级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。

本设计采用DSP+锁相环技术，频率更加稳定，频率不会随环境变化而产生频飘。

关键词：

小功率调频发射机直接调频调频振荡锁相环

Abstract

1933,theworld'sfirsttransmitterwasborn.AmericaninventorsArmstronginventedtheshort-wave（FM）radio.1939,theinventorofFMtransmittersArmstrongoftheUnitedStatesestablishedthefirstFMradiotransmitters.Thesameyear,theAMradiobegansaleintheUnitedStates.SincethenFMtransmittertechnologyhasbeguntodeveloprapidly.Inallwalksoflifetobeapplied,particularlyinlow-powerFMtransmittersofmoreextensive..

Thepaperisaboutthelowpowerfrequencymodulatedtransmitterelectriccircuitdesign.Theusuallowpowertransmitterselectsthedirect-frequencymodulationmethod,frequencymodulationvibratesthelevelmainlyishasthefrequencytobestable,thecenterfrequencyconformstothetargetrequestsinewavesignal,alsoitsfrequencyreceivesthesur-tonictrainsignallingvoltageregulation,thebuffermainlyisvibratesthesignaltothefrequencymodulationtocarryontheenlargement,byprovidesthegrid-drivingpowerwhichthelaststageneeds,atthesametimeplaystothearoundlevelhasthecertainisolationrole,foravoidstheworkingmodeactivestatuschangewhichthelaststagemeritputsbutaffectingthevibrationleveldirectlythefrequencystability.Themeritputsthelevelthedutyguaranteesthehighefficiencyoutputenoughbighighfrequencypower,andpresentstotheantennacarriesonthelaunch.

ThisdesignUSEStheDSP+phaselockedlooptechnique,frequencymorestable,frequencywillnotchangewiththeenvironmentandproducefrequencywave.

Keywords:

SmallpowerFMtransmitter,DirectFM,FMoscillation,Phaselockedlooptechnique

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

前言 1

1调频发射系统 2

1.1调频发射机的性能指标概念 2

1.2调频发射机性能指标及设计要求 3

1.3调频发射机基本原理方框图 4

1.4发射机系统各部分波形图 4

1.5调频发射机系统方框图各部分简介 5

1.6调频发射机的工作原理 6

2锁相环路（PLL） 8

2.1锁相环路作用及原理 8

2.2锁相环路的各组成部分及具体工作过程 9

3高频振荡电路的选取 11

3.1高频振荡电路的设计要求及选取 11

3.1.1方案一:

变压器反馈式LC正弦波振荡器 11

3.1.2方案二:

石英晶体振荡器 12

3.2振荡器的选择 15

4频率调制 16

4.1频率调制的性能指标 16

4.2频率调制方案选取 16

4.2.1方案一：

变容二极管直接调频电路 16

4.2.2方案二：

变容二极管间接调频电路 18

4.3所选变容二极管直接调频电路参数的估算 19

5高频功率放大器 21

5.1高频功率放大器概述 21

5.2谐振功率放大电路 22

6整机电路分析与调试 23

6.1液晶显示控制电路 23

6.2实验整机电路图及相关程序 24

6.3整机主要元器件选用及简介 25

总结 29

致谢 30

参考文献 31

附录A 32

附录B 33

附录C 34

前言

自20世纪90年代以来，无线通信在全球范围内取得了突飞猛进的发展。

无论是军用或民用通信，在各种频段上出现了许多新的系统和模式，满足了社会上各种各样的需求。

发射机作为无线通信设备的重要组成部分，其发展极大的促进了无线通信技术的发展。

无线电技术诞生以来，信息传输和信息处理始终是其主要任务。

为了有效地进行传输，必须将携带信息的低频电信号调制到几十MHz～几百MHz以上的高频振荡信号上，再经天线发送出去。

为减小各种因素引起的系统不稳定，增强系统的可靠性，系统必须包括自动增益控制、自动频率控制和自动相位控制（锁相环）在内的反馈控制电路。

本文所讨论的就是一个利用锁相环组成的直接调频信号发射器。

FM发射机具有使接收机接收灵敏度高，抗干扰力强、音质清晰等特点，但往往在制作、调试过程中易出现电路易停振、抗干扰力差、容易跑频、失真等故障。

该FM发射机电路工作频率稳定，抗干扰力强，制作调试简单。

通过教师的悉心指导和自己的不断努力，最终完成了毕业设计的各项任务，成功设计一小功率调频广播发射器，基本完成其各项功能。

论文的正文部分主要包括3个要点，如下：

⑴简述设计原理、设计框图和设计要求；

⑵阐述各单元电路的设计原理及其功能；

⑶概述整个电路的设计原理和设计总图；

最后再由结论、致谢、参考文献和附件构成该论文。

1调频发射系统

1.1调频发射机的性能指标概念

与调幅系统相比，调频系统由于高频振荡器输出的振幅不变，因而具有较强的抗干扰能力和较高的效率，所以在无线通信、广播电视、遥控遥测等方面获得广泛应用。

调频发射机的性能指标的概验如下：

1、发射功率：

一般是指发射机输送到天线上的功率。

只有当天线的长度与发射机频率的波长可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长与频率f的关系为

=c/f

式中，c为电磁波传播速度，c=3*108m/s，若接受机的灵敏度=2，则通信距离s与发射机功率的关系为

表1.1.1列出了小功率发射机的功率与通信距离s的关系。

表1.1发射机功率与距离关系表

PA/mw

50

100

200

300

400

500

600

700

S/km

2.84

3.38

4.02

4.45

4.82

5.08

5.27

5.50

2、工作频率或波段：

发射机的工作频率应根据调制方式，在国家或有关部门规定的范围内选取。

广播通信常用波段的划分如表1.1.2所示，对于调频发射机，工作频率一般在超短波范围内。

表1.2广播通信波段划分表

波段名称

波长范围

频率范围

频段名称

超长波

100～10km

3～30kHz

甚低频

长波

10～1km

30～300kHz

低频

中波

1000～200m

0.3～1.5MHz

中频

短波

200～10m

1.5～30MHz

高频

超短波（米波）

10～1m

30～300MHz

甚高频

3、总效率：

发射机发射的总效率与其消耗的总功率之比称为发射机的总效率，即

=/

4、非线形失真：

当最大频偏为75KHz，调制信号的频率为100Hz～7500Hz时，要求调频发射机的非线形失真系数应小于1%。

5、杂音电平：

调频发射机的寄生调幅应小于载波电平的5%～10%，杂音电平应小于-65dB。

6、输出阻抗：

对调频广播而言，一般要求输出阻抗为50欧，对电视差转而言一般要求75欧。

7、残波辐射：

残波辐射是指杂波与输出功率之比。

8、信杂比：

信杂比是指已调波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。

9、频率响应：

频率响应是指已调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。

1.2调频发射机性能指标及设计要求

1、发射功率≥80

2、负载电阻=75Ω

3、工作中心频率=100

4、最大频偏△=±75

5、总效率>50%

6、发射距离＞1

7、调制方式：

1.3调频发射机基本原理方框图

图1.1直接调频发射系统组成框图

1.4发射机系统各部分波形图

图1.2发射机系统各部分波形图

1.5调频发射机系统方框图各部分简介

1、参考分频器作用：

合理的分割各单元的工作频段，合理进行各单元功率分配，使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元的工作中出现声干扰失真；利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷，将各频段圆滑平顺的对接起来。

2、鉴相器作用：

鉴相器是一个相位比较装置，又称为相位比较器。

它的输出误差电压vd（t）是vi（t）与vo（t）的瞬时相位之差的函数。

图1.3鉴相器

3、环路滤波器作用：

在鉴相器的输出端衰减高频误差分量，以提高抗干扰性能；在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存储，并迅速恢复信号。

4、压控振荡器作用：

压控振荡器受控制电压控制，使严控振荡器的频率向参考信号频率接近，也就是使差拍频率越来越近，直至消除频率差而锁定。

5、缓冲放大器作用：

提高负载能力和减少负载对信号源的影响，兼有增加抗干扰能力。

6、可变分频器作用：

信号处