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小功率调频发射机的设计与制作

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小功率调频发射机的设计与制作 、设计任务与要求 1、主要技术指标：

1、 中心频率：

fo =12MHz

2、 频率稳定度

.f / fo乞

10°

3、 最大频偏

."■：fm

10kHz

4、 输出功率

Po _30mW

5、 电源电压

Vcc =9V

二、原理及图

1、 小功率调频发射机原理:

拟定整机方框图的一般原则是，在满足技术指标要求的前提下， 应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少，以减小级 间的相互感应、干扰和自激。在实际应用中，很多都是采用调频方式， 与调幅相比较，调频系统有很多的优点，调频比调幅抗干扰能力强 频带宽，功率利用率大等。 调频可以有两种实现方法，一是直接调频，就是用调制信号直接 控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。另一种就是间 接调频，先对调制信号进行积分，再对载波进行相位调制。两种调频 电路性能上的一个重大差别是受到调频特性非线性限制的参数不同， 间接调频电路提供的最大频偏较小，而直接调频可以得到比较大的频 偏。所以，通常小功率发射机采用直接调频方式，它的组成框图如图 1所示。

其中高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，同时还对前后 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。 (1) 振荡级 振荡电路主要是产生频率稳定且中心频率符合指标要求的正弦 波信号，目前应用较为广泛的是三点式振荡电路和差分对管振荡电 路。三点式振荡电路又可分为电感和电容三点式振荡电路， 由于是固 定的中心频率，因而采用频率稳定度较高的克拉拨振荡电路来作振荡 级。 (2) 缓冲级

因为本次实验对该级有一定的增益要求，而中心频率是固定的， 因此用LC并联回路作负载的小信号谐振放大器电路。缓冲放大级采 用谐振放大，L2和Cio

谐振在振荡载波频率上。若通频带太窄或出现 自激则可在L2两端并联上适当电

阻以降低回路 Q值。该极工作于甲类 以保证足够的电压放大。 对缓冲级管子的要求是： f「纠3口 5)7 对于谐振回路 Ci0,L 2,由 fosc 二

1

2 二 LC =12MHz

VBR CEO - 2VCC

所以可选用普通的小功率高频晶体管，如 9018等.另外, I cQ

VbQ 二 VCQ+VBE,

若取流过偏置电阻F9,Ri°的电流为11 = 101 bQ则 Ro=V/l1, R 8=(Vcc-V bQ)/I1 所以选Ro,R8均为10KQ .为了减小缓冲级对振荡级的影响，射随

器与振荡级之间采用松耦合，耦合电容 C9可选为180pf 故本次实验取 C10为100PF, L2 12=1.76UH

C10L(2HfOSC )

(3) 功放输出级

为了获得较大的功率增益和较高的集电极功率， 设计中采用共发 射极电路，同时使其工作在丙类状态，组成丙类谐振功率放大器.由 设计电路图知L3、C2和C3为匹配网络，与外接负载共同组成并谐回 路.为了实现功率输出级在丙类工作，基极偏置电压 V33应设置在功 率管的截止区.同时为了加强交流反馈，在T3的发射极串接有小电阻 R4 .在输出回路中，从结构简单和调节方便考虑，设计采用 JI型滤 波网络，如右图。L3, C12, C13构成n型输出，Q3管工作在丙类状态， 调节偏置电阻可以改变 Q3管的导通角。导通角越小，效率越高，同时 防止T3管产生高频自激而引成回路用来实现阻抗匹配并进行滤波， 即将天线阻抗变换为功放管所要求的负载值，并滤除不必要的高次谐 波分量。 1 2 二丄3 Ct

C12 G3

C12 ' C13

般取Qe = 8〜10

在选择功率管时要求: Icm -icmax

V BR CEO - 2VCC

f「一 3 [ 5f osc

由于要使功放级工作在丙类，就要使 VB=丄込:：:VBE =0.7v，解得 R2 +R3

甩8.3，为了使功放的效率较大，可以减小 Q3管的导通角，这里取 D

RI2

R3=11R2，第二级集电极的输出电流已经扩大了几十倍，为防止第三 级的输入电

流过大而烧坏三极管，需要相应的增大第三级的输入电 阻。取Ri3=220K R2=20K,改变R14可调整放大倍数，取较小的反馈电 阻有利于提咼增益。 因为选定VB Vcc'Rl2 9*20 0.75v，所以发射极电压VE为0.05V, 志 +R3 20+220

因此R4可选为100Q。 所以 L3 = ------------- 1 -------

、

(2

町

G2+C13 j

解得：L3=1.06田

计算得，C13 = 680PF C12= 220PF. 2、小功率调频发射机电路图 图2小型调频发射机原理图 三、调频发射机调试步骤

1、调试步骤及原理

电路的调试顺序先分级调单元电路的静态工作点，测量其性能参 数；然后在逐级进行联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测 试。 （1）第一级调试 为了检查电路是否正确，应该对三极管Q1和变容二极管的静态工 作点进行测量，然后调节中周Li，使振荡频率为12MHz测量结果如 表1所示。 表1 E（v） B（v） C(v) C负（v） f( MHZ Vpp(V)

Q1 3.80 4.20 5.12 4.58 12.01 0.12 （2）第二级调试 对三极管的各个静态工作点测量，然后调节中周L2,使该级的LC 谐振回路谐振在12MH上，而且为了使第三级有更大的功率放大，该 级的Vpp尽量调到靠近4V。测量结果如表2所示。 表2 E（v） B（v） C(v) f( MHZ Vpp(V)

Q2 3.52 4.21 4.77 11.98 3.8 （3）第三级调试

同样先对三极管的各个静态工作点测量，由于各级之间存在一定 的影响，所以在调节中周L3时，会对前面两级的频偏产生影响，结果 如表3所示。 表3 E（v） B（v） C（ v） f( MHZ Vpp(V)

Q3 0.07 0.72 1.50 11.98 7.92 （4）整机调试

把1KHz，0.2V的调制信号加到调制信号输入端，把输出端的已 调信号送到频偏仪进行解调，再把结果送到示波器，观察频偏大小和 波形是否有失真，结果如表4所示。 表4 解调后的f 频偏fm 有无失真

1.001KHZ 23KHz 失真较大 2、调试过程

在调试过程中，由于虚焊导致电路板运行不稳定， 输出频率与电

压值经常发生跳变，为了解决虚焊问题，电路板不加音频信号，加上 电源并接地，同时在输出级用示波器观察，接触各个焊点，如果示波 器的波形发生跳变， 则表示这点很可能发生虚焊，逐一修改解决虚焊 问题。在整机调试中发现波形会失真，而这可能是导线对电路的影响。 四、结果 频率 幅度 频偏 11.96MHz 7.92V 23KHZ 五、课程设计心得与体会

通过这次的小功率调频发射机工作原理分析及其安装调试实践 学习，让我学到了很多东西，通过亲自动手使我进一步地巩固和加深 了对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一步理解， 更 深层次的掌握了谐振功率放大器的工作原理，以及滤波匹配网络参数 的计算。为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 同时也学会 了基本的电子制作技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。 在 制作过程中，通过选取元件、确定电路形式、计算等等，提高了动手 能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障， 使我 对小功率放大器的知识得到了加深。 在焊电路方面，通过一次又一次的焊接，把以前忘光的焊接知识 补了回来同时也将拖焊的技术进一步的加强而且焊点也更加的美观 了，通过这次实验充分认识到了焊接技术的重要性和学到了一些新的 高频电路不同于低频电路的焊接知识， 横平竖直排布，三极管平行排 布等。同时也明白了焊接一定要细心， 就如老师所说的， 焊接的好坏， 极大程度的影响着整个实验的成败。 在调试电路的过程中，发现调试也是一个实验中非常重要的一 环，而不是简单的对一个电路的一些数据测量，检查电路能否能用， 因为制作一块电路， 很

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小功率调幅发射机

小功率调幅发射机

.1小功率调幅发射机整体概述小功率调幅发射机的初步认识发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。

调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于播送发射。

所谓调幅，就是指，使振幅随调制信号的变化而变化，严格的讲，就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系，而它的频率和相位不变。

振幅调制分为4 种方式：AM〔普通调幅〕、DSB〔抑制载波双边带调幅〕、SSB〔单边带调幅〕、VSB 〔残留边带调幅〕。

本设计调幅发射机指的是 AM调幅发射机。

通常，发射机包括三个局部：高频局部，低频局部和电源局部。

高频局部一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。

主振荡器的作用是产生频率稳定的载波。

缓冲级主要是削弱后级对主振器的影响。

低频局部包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级。

调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡信号上去的过程。

小功率调幅发射机的主要技术指标在设计调幅发射机时，主要遵循如下性能指标：工作频率围：调幅制一般适用于中、短波播送通信，其工作频率围为300kHz~30MHz。

发射功率：一般是指发射机送到天线上的功率。

只有当天线的长度与发射频率的波长可比较时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长λ与频率 f 的关系为λ=c/f 。

调幅系数：调幅系数 ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数， ma的取值围为 0~1，通常以百分数的形式表示，即 0%~100%。

.频率稳定度：发射机的每个波道都有一个标称的射频中心工作频率，用f0表示。

工作频率的稳定度取决于发信本振源的频率稳定度。

设实际工作频率与标称工作频率的最大偏差值为 f ，那么频率稳定度的定义为K=f0/ f 。

式中为 K 为频率稳定度。

非线性失真〔包络失真〕：调制器的调制特性不能跟调制电压线性变化而引起已调波的包络失真为调幅发射机的非线性失真，一般要求小于10%。

课程设计报告--小功率调幅发射机的设计

课程设计报告--小功率调幅发射机的设计

课程设计报告--小功率调幅发射机的设计高频电子线路课程设计报告设计题目：小功率调幅发射机设计一、设计题目小功率调幅发射机的设计。

二、设计目的、内容及要求设计目的：《高频电子线路》是一门理论与实践密切结合的课程,课程设计是其实践性教学环节之一，同时也是对课堂所学理论知识的巩固和补充。

其主要目的是加深对理论知识的理解，掌握查阅有关资料的技能，提高实践技能，培养独立分析问题、解决问题及实际应用的能力。

(1)加深对高频电子线路理论知识的掌握，使所学的知识系统、深入地贯穿到实践中。

(2)提高同学们自学和独立工作的实际能力，为今后课程的学习和从事相应工作打下坚实基础。

任务及要求：小功率调幅发射机的设计(1)掌握小功率调幅发射机原理；(2)设计出实现调幅功能的电路图；(3)应用multisim软件对所设计电路进行仿真验证。

技术指标：载波频率f0=1MHz~ 10MHz；低频调制信号1KHz正弦信号；调制系数Ma=50％±5％；负载电阻R A=50Ω。

三、工作原理3.1 小功率调幅发射机的认识目前，虽然调频技术以及数字化技术突飞猛进，其应用范围覆盖了无线通信技术的80%以上，但是由于小功率调幅发射机具有调制解调电路简单、调试容易、信号带宽窄和技术成熟等优点，因此仍然使其能够在中短波通信中广泛得以应用。

课题以电子线路课程设计实践教学为应用背景，在仿真软件与实验室中完成一个完整的调幅发射机，并实现无线电报功能。

发射机的主要任务是利用低频音频信号对高频载波进行调制，将其变为在适合频率上具有一定的带宽，有利于天线发射的电磁波。

一般来说，简易发射机主要分为低频部分、高频部分、以及电源部分。

高频部分主要包括：主振荡器、缓冲放大级、中间放大级、功放推动级以及末级功放级。

低频部分主要包括：话筒、低频电压放大级、低频功率放大级以及末级低频功率放大级等。

3.2 小功率调幅发射机的工作原理一条调幅发射机的组成框图如下图图1所示，其工作原理是：第一本机振荡产生一个固定频率的中频信号，它的输出送至调制器；话音放大电路放大来自话筒的信号，其输出也送至调制器；调制器输出是已调幅了的中频信号，该信号经中频放大后与第二本振信号混频；第二本振是一频率可变的信号源，一般选第二本振频率fo2是第一本振f1与发射载频foc之和，混频器输出经带通或低通滤波器滤波，是输出载频fc=fo2-fo1;功放级将载频信号的功率放大到所需发射功率。

小功率调幅发射机的设计

小功率调幅发射机的设计

集电极瞬时电压为Vc＝Vcmcoswct＋Vcc，其最大值为Vcmax=Vcm+Vc=Vcc（ma＋1）。当ma＝1时，Vcmax＝24V。
集电极输出的功率为156.25mW，末级激励功率125mW，若取Ap＝10dB（10倍），则末级激励功率为156.25mW/10=15.6mW，可选用3DG12B，其参数为Icm＝300mA，fT≥200MHz，V(BR)ceo≥45V，Pcm=0.7W，振荡管的选择，要求放大倍数ß≥50，fT≥10fo仍选用3DG12B。已知条件：Vcc=12V，fo=7MHz，末级激励功率P1=31.25mW，系数P1=0.2，P2=0.4，管子选3DG12B，其Ap=10，Cbc=15pF。
进度安排：
1. 收集有关资料并消化吸收------第6~7周； 2. 制定设计方案--------------第7周；
3. 硬件设计----------------第7~8周； 4. 系统仿真测试与硬件制作--------第9~12周；
5. 撰写设计报告--------------第13~14周；6. 准备毕业答辩----------------第15周。
取耦合电容C22=8pF，旁路电容C18=C19＝0.033F，高频扼流圈Z4=Z5=100H，从而得到各项功率的计算。
2.3.3
对前级送来的信号进行功率放大，使负载上获得满足要求的发射功率，为了给末级功放提供足够的功率，如果发射功率不大就很难把同频的载波信号发射出去，将前级送来的信号进行受调放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。如果要求整机效率较高，则应采用丙类功率放大器；若整机效率要求不高，若整机的工作效率小于50%，波形失真要小时，则可以采用甲类功率放大器。但是本设计要求工作效率不小于50%，故选用丙类功率放大器较好。
小功率调频发射机研究

小功率调频发射机研究

本科毕业设计说明书小功率调频发射机研究DESIGN OF LITTLE POWER FM TRANSMITTER学院（部）：通信工程专业班级：通信10-1班学生姓名：江传民指导教师：钟鸣宇讲师2014年5月20 日小功率调频发射机摘要本设计为小功率调频发射机，其实就是一个小型电台，可以将声音加载到无线电信号上发射出去,用合适的收音机就能接收，并且可以从扬声器中放出声音。

本次设计的发射机由由三部分构成：调频振荡级、缓冲隔离级、功率激励和末级功放级。

其基本工作原理是通过振荡级产生稳定的5MHz信号，麦克风采集到人的音频信号，将音频信号加载到5MHz的载波上，通过缓冲隔离级使末级功放和前一级的调频振荡相分开,避免末级功放对振动频率产生影响，提高频率稳定度,功率增益如果都集中在末级功放容易产生自激，故先通过功率激励级对信号的微弱电压进行放大，末级功放一般工作在丙类状态,工作效率ηA大于50%，信号功率大于500mW。

关键词:发射机，调频，无线话筒，小功率LOW POWER FM TRANSMITTERABSTRACTThe design for the low power FM transmitter, is in fact a small radio station, voice can be loaded into the launch out radio signals, use a suitable radio can receive, and can emit sound from the speaker.The design of the transmitter by consists of three parts: FM oscillation, cushioning isolation levels, power drive and at the end of the power amplifier.Its basic working principle is through the oscillation magnitude 5 MHZ signal stability, the microphone to the audio signal, the audio signal is loaded on the carrier to 5 MHZ, through buffer isolation level the level at the end of the power amplifier and the former separate from primary frequency modulation of the oscillation, avoid the last stage amplifier influence on the vibration frequency, to improve the frequency stability, power gain if are concentrated in the last stage amplifier is easy to produce self-excited, so the first of the weak voltage signal through the power stage of amplification, the last stage amplifier generally work in c class status, the efficiency eta A greater than 50%, signal power is greater than 500 mw, finally will signal the antenna to launch out.KEYWORDS: transmitter;FM, wireless microphone;low power目录摘要（中文） (I)ABSTRACT（英文）................................................... I I 1 绪论.. (1)1.1 FM发射机的概念 (1)1.2 FM发射机的现状 (2)1.3 设计技术指标 (3)2 总体方案设计 (5)2.1调频振荡级 (5)2.2缓冲级 (5)2.3功率激励和末级功放级 (5)2.2整机电路框图 (6)3 单元电路设计 (7)3.1 功率激励和末级功放设计 (7)3.1.1末级功放级 (7)3.1.2功率激励级 (8)3.1.3末级功放电路参数计算 (9)3.1.4功率激励级电路参数计算 (12)3.2缓冲隔离级 (15)3.2.1 缓冲隔离级电路原理 (15)3.2.2静态工作点的计算 (15)3.3调频振荡级 (17)3.3.1 调频的方案分析与选择 (17)3.3.2变容二极管相关特性 (18)3.3.3变容管调相电路参数计算 (19)3.3.4三级单回路变容管调相电路 (20)3.4 天线的相关知识及设计 (20)3.4.1.天线的输入阻抗 (21)3.4.2.天线的增益 (21)3.4.3.天线的极化方式 (21)3.4.4.天线的设计方案 (21)4 整机电路模拟测试 (23)4.1 Protel和Multisim简介 (23)4.2调频振荡级电路测试 (23)4.3整机模拟 (24)总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录一整机电路图 (29)附录二元器件参数表 (30)1 绪论1.1 FM发射机的概念二十世纪三十年代，短波（FM）收音机由美国发明家阿姆斯特朗发明，同年，他设计了世界上第一台发射机，建立了第一个短波广播站，FM发射机第一次开始商用。