FM发射器报告
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1 调频(FM)发射机的制作
摘要
振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为特定频率和适当振幅的正弦交流电能的电路。
一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，才能使振荡维持下去。选频网络则只允许某个特定频率 f0能通过，使振荡器产生单一频率的输出。
振荡器能不能振荡起来并维持稳定的输出是由以下两个条件决定的；一个是反馈电压
Uf 和输入电压 Ui 要相等，这是振幅平衡条件。二是Uf 和Ui 必须相位相同，这是相位平衡条件，也就是说必须保证是正反馈。一般情况下，振幅平衡条件往往容易做到，所以在判断一个振荡电路能否振荡，主要是看它的相位平衡条件是否成立，即...),210(2，nnFA。
振荡器的用途十分广泛，它是无线电发送设备的心脏部分，也是超外差式接收机的主要部分各种电子测试仪器如信号发生器、数字式频率计等，其核心部分都离不开正弦波振荡器。
正弦波是电子技术、通信和电子测量等领域中应用最广泛的波形之一。能够产生正弦波的电路称为正弦波振荡器。通常，按工作原理的不同，正弦振荡器分为反馈型和负载型两种，前者应用更为广泛。在没有外加输入信号的条件下，电路自动将直流电源提供的能量转换为具有一定频率、一定波形和一定振幅的交变振荡信号输出。
在通信、广播电视及音响等系统设备中，正弦波振荡器的类型多种多样，常有的有LC振荡器、石英晶体振荡器、RC振荡器和负阻振荡器等等，并且越来越多地使用集成电路化的振荡器。
关键词：振荡器 放大器 正反馈电路 选频网络
一、题目要求：
1)查阅调频发射机基本原理的资料；
2)选择合理的方案，设计调频发射机电路(载波约100MHz)；
3)制作PCB电路板，焊接元器件；
4)用收音机完成作品调试；
二、基本原理
（1）反馈振荡器的原理和分析
反馈振荡器原理方框图如图2.1所示。反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一
个闭合环路，放大器通常是以某种选频网络（如振荡回路）作负载，是一个调谐放大器。
2
图2.1 反馈振荡器方框图
为了能产生自激振荡，必须有正反馈，即反馈到输入端的自你好与放大器输入端的信号相位相同。定义A（S）为开环放大器的电压放大倍数：
)()()(SUSUSAio
F(S)为反馈网络的电压反馈系数：
)()()('SUSUSFoi
)(SAf为闭环电压放大倍数：
)()(1)()()()(SFSASAsUsUSAiof
在振荡开始时，由于激励信号较弱，输出电压的振幅oU则比较小，此后经过不断放大与反馈循环，输出幅度oU开始逐渐增大，为了维持这一过程使输出振幅不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡，即：
1)(jwT
因此起振的振幅条件是：
1..FA
起振的相位条件是：
nFA2
要使振荡器起振必须同时满足起振的振幅条件和相位条件。其中起振的相位条件即为正反馈条件。
（2）电容三点式（Colpitts）振荡器
3 三点式电容振荡器是自激振荡器的一种。由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。它的优点是：反馈电压取自电容2C，而电容对晶体管非线性特性产生的高次谐波呈现低阻抗，所有反馈电压中高次谐波分量很小，因而输出波形很好；其缺点是：反馈系数因与回路电容有关，如果用改变电容的方法来调整振荡频率，必将改变反馈系数，从而影响起振。
三点式电容振荡器的电路原理图以及交流等效电路如图2.2所示，
电容三点式振荡电路的简化开环Y参数等效电路如图2.3所示。
图2.2 电容三点式振荡电路以及交流等效电路
图2.3 电容三点式振荡电路的简化开环Y参数等效电路
根据图2.3的相关参数，可得起振时的振荡频率为：
p
三、设计方案分析
实验电路图如3.1所示：
4
PCB图如3.2所示：
5 电路板的工作原理：
频率范围：80MHz—103MHz（调试时频率约97 MHz）
工作电压：1.5V –9V（调试时取5V电压）
发射半径：至少10m（调试时天线10cm，只要增加5cm的天线左右，发射半径会增加一倍以上）
MIC先将自然界的声音信号变成音频电信号，经C2耦合给Q的基极进行调制；或者直接从音频接口接入信号源。当有声音信号的时候，三极管的结电容会发生变化→振荡频率发生变化，完成频率调制，即调频。再经C9耦合给高频调谐放大电路对已调制的高频信号放大，再通过C11和天线ANTENNA向外发射频率随声音信号变化而变化的高频电磁波。
其中R1为话筒MIC的偏置电阻，一般在2K—5.6K选取。R3为集电极电阻。R2为基极电阻，给Q1提供偏置电流。Q2、R5、R6、C5、C6、L1、C7、C8组成高频振荡电路，R5给Q2基极提供偏流，C6和L1振荡回路，改变其值可以改变发射频率，C5为反馈电容，R6起稳定Q2直流工作点作用，C8隔直流通交流电容；Q3、R7、R8、L2、C10、C12组成高频功率放大电路。R7给功率管Q3提供基极电流，C10和L2放大调谐回路，和振荡回路C5和L1调谐在同一频点时获得最大输出功率，发射距离最远。C13、C14、C15将电源的交流分量短接入地。DS1为电源指示灯，R4用来保护DS1。
四、系统调试：
（1）电路调试过程：
1.根据原理图及封装电路板对元件进行焊接。
2.接通电路的电源。把示波器的正极接在电路的天线上，其负极接在地线。在示波器观察电路产生的正弦波形。如果发现波形的频率达不到要求，可以调节L1，L2的匝数与匝距。如果发现还不能产生所需的频率波形，可能三极管9018在焊接过程中已损坏或者出现虚焊等焊接问题。可以用数字万用表测试元件的完好性。
3. 把FM收音机的电源和音量打开，将频率调在97MHz左右无电台的地方。给调试电路板通上电源，对准收音机，用螺丝刀调节振荡线圈L1，L2的稀疏（线圈匝间距离），直到收音机传出尖叫声。然后用镊子轻轻弹动线圈，如果在收音机上接收到清晰的而清脆的“砰、砰”，声响，代表收音机已选择出正确的频道。
4.接着输入声频信号到调试电路板中，再慢慢增加调试电路和收音机距离，同时适当调节收音机的音量，直到声音最清晰、距离又最远为止。
（2）注意事项：
调试电路中线圈L1，L2的匝距减小和增加其匝数或增大C 6的电容量会使发射频率变
6 低；要使发射频率变高，就需要采取相反的措施。和L1并联的电容变化范围不可以太大和太小，否则发射频率会难以控制，甚至电路不会起振，也不会产生高频载波信号。若增加发射半径，可适当增加电路板的电源电压；或者增加天线的长度等。
五、参考文献：
[1]模拟电子技术基础 廖喜春 华中科技出版社
[2] 廖惜春编著 高频电子线路（第二版） 华南理工出版社
[3] 曾卓斌著 电子实习指导书（2007版元月）
[4] 潘永雄 沙河编著 电子线路CAD实用教程 西安电子科技大学出版社
