调频发射机课程设计.docx

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调频发射机课程设计

淮海工学院

课程设计报告书

课程名称：

高频课程设计

题目：

调频发射机

学院：

电子工程学院

学期：

2013-2014-1

专业班级：

通信112

******

学号：

**********

评语：

成绩：

签名：

日期：

摘要与引言……………………………………………………………………….3

1设计题目……………………………………………………………………….3

2设计目的……………………………………………………………………….3

3设计要求……………………………………………………………………….3

5基本原理……………………………………………………………………….4

5.1LC振荡电路………………………………………………………………….5

5.2变容二极管调频电路……………………………………………………….6

5.3缓冲隔离电路……………………………………………………………….8

5.4丙类功率放大器…………………………………………………………….8

5.5总电路图设计……………………………………………………………….10

5.6总电路PCB板……………………………………………………………….10

6心得体会……………………………………………………………………….11

参考文献……………………………………………………………………….11

调频发射机的设计

【摘要】

调频发射机作为一种简单的通信工具，它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,发送出去的装置。

本文主要讨论了调频发射机的原理实现方式并设计了电路图，讨论它的原理及其特性。

【引言】

频率调制又称调频（FM），它是使高频振荡信号的频率按调制信号的规律变化（瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系），而振幅保持恒定的一种调制方式。

本文着重讨论了调频发射的实现电路的各个组成部分及实现电路，使用直接调频法对信号进行调制，末级使用高频功率放大器对信号进行放大，确保信号达到可以发射的足够的功率。

1设计题目

调频发射机

2设计目的

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。

3设计要求

3.1调频发射机设计

主要性能指标要求：

发射功率

，负载电阻

，工作中心频率

，最大频偏

，总效率

。

3.2调频接收机设计

主要性能指标要求：

载波频率

，输出功率

，

，灵敏度为1mW。

4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：

直接调频发射机组成框图

5基本原理

本设计为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，本设计采用直接调频：

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。

5.1LC振荡电路

高频振荡电路采用三点式电容振荡电路的改进电路，振荡电路如下图：

LC振荡电路

振荡仿真图如下所示

5.2变容二极管调频电路

变容二极管是利用半导体PN结的结电容随反向电压变化这一特性制成的一种半导体二极管，它是一种电压控制可变电抗元件，它的结电容Cj与反向电压VR存在如下关系：

式中，VD为PN结的势垒电压（内建电势差），Cj0为VR为0时的结电容，γ为系数，它的值随半导体的掺杂浓度和PN结的结构不同而异：

对于缓变结，γ=1/3；突变结：

γ=1/2;对于超突变结，γ=1~4，最大可达6以上。

加到变容二极管上的反向电压包括直流偏压V0和调制信号电压

VΩ（t）=VΩcosΩt，

即

式中

为静态工作点的结电容

为反映结电容调深度的调制指数。

结电容在VR（t）的控制下随时间的变化而变化。

把受到调制信号控制的变容二级管接入载波振荡器的振荡回路，则振荡回路的频率已收到调制信号的控制。

适当选择调频二极管的特性和工作状态，这样就实现了调频。

设电路工作在线性调制状态，在静态工作点Q处，曲线的斜率为

变容二极管直接调频电路如下图：

图变容二极管直接调频电路

仿真波形如下图:

5.3缓冲隔离电路

缓冲隔离电路加在振荡电路和功放电路的中间，减小放大电路对振荡电路的影响，增大振荡电路的稳定度。

一般采用射极跟随器作为缓冲隔离电路。

缓冲隔离电路如下图：

5.4丙类功率放大器

使用丙类功率放大器使频率稳定度变高，输出效率变大。

并且丙类谐振回路具有选频和匹配的双重作用。

选频可以将失真的集电极电路脉冲变换为不失真的输出余弦电压，同时，谐振回路还可以将含有电扛分量的外接负载变换为谐振电阻Re，而且调节L与C还能保持回路谐振时使Re等于放大管所需的集电极负载值，实现阻抗匹配。

丙类功率放大器电路如下图：

丙类功率放大器的基极偏置电压-VBE是利用发射机电流的分量Ie0在射极电阻R14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Vi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Uc，电流ic1。

经调试得电路中电阻、电感、电容的值。

丙类功率放大器仿真如下图：

5.5总电路图设计

5.6总电路PCB板：

6心得体会

在本次对调频发射机的课程设计中，我们团结合作，进行网上资料搜索、图书馆典籍查阅、和向老师咨询等多种方式，进行设计，解决设计过程中出现的各种困难，对课本知识有了更加深入的了解，对实验内容有了更加广阔的见解。

任何形式都不能停留在书本，我们学知识更重要的是为了用知识，在设计过程中我们用到高频的知识，深感课堂上的学习是远远不能满足需求的，更何况是以后工作了。

我们只有不断深入探索，不断完善自己，完善知识，我们才能做起来得心应手，不至于向这次设计过程中手忙脚乱。

特别是对于高频的知识，我们平时的学习只停留在表面上，只会做题目，而设计相当于给自己出题目，每个电阻值、电感值、电容值都是要经过严格计算的，为了排除可能的误差和失真必须每一步都经过严密设计，这更加培养了我们一种严谨的精神，在以后的生活中、学习中，这都是非常重要的，在下学期的课程设计中，我们将接受更加严格的挑战，一定要学习好下学期的课程内容，深入研究，对每一个公式都了解原理。

参考文献

[1]谢嘉奎.电子线路非线性部分（第四版）[M].北京：

高等教育出版社，2010.

[2]胡烨.高频电子线路实验指导书[M].电子工程学院实验中心,2010

[3]董在望.通信电路原理[M].北京：

高等教出版社，1989

[4]张立材.数字信号处理[M].北京：

人民邮电出版社，2001

[5]沈伟慈.通信电路[M].西安电子科技出版社，2007

[6]张肃文.高频电子线路（第三版）[M].北京：

高等教育出版社，1993

[7]李乐民.数字通信传输系统[M].北京：

人民邮电出版社，1986

[8]于海勋.高频电路实验与仿真[M].北京科学出版社，2005

[9]邓建国.高频电子线路[M].西安交通大学出版社，2006