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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用高频课程设计论文题目：高频 FM发射机的设计系别：电子信息与电气工程系 专业：通信工程 班级：通信 0802 姓名：邱建南 学号： 0208105231 指导老师：叶轻舟2022 年 1 月 17 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用摘要： 作为通信系统的重要组成部分,无线电技术越来越重要；本文研制一种调频发射机,介绍了调频发射机的制作方法及其工作原理,同时给出了系统的组成框图及系统各部分功能,设计了PCB电路板,
2、并且对所设计的发射机的功能进行了安装与调试；本文中的发射机发射的频率可在 66-109MHz频段内进行调制,并可用一般的调频收音机接收；关键词： 小功率调频发射机音频信号调制波 载波名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目录1 设计课题2 实践目的3 设计要求4 基本原理4.1 系统方案挑选4.2 整体系统描述4.3 单元电路设计54.3.1 音频放大电路高频振荡电路4.3.2 高频功率放大电路4.3.3 系统调试5.1 PCB 板的设计5.2 系统调式名师归纳总结 6结论第 3 页,共 12
3、 页参考文献7附录8- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1设计课题个人资料整理仅限学习使用调频发射机设计2 实践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行少的设备；本次设计要求达到以下目的：1. 进一步熟识射频发射与接收系统；2. 把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1. 发射机采纳 FM的调制方式；2. 发射频率掩盖范畴为88-108MHz,传输距离大于 10m；3. 为了加深对调制系统
4、的熟识,发射机采纳分立元件设计；4. 已调信号采纳通用的4 基本原理4.1 系统方案挑选AM/FM多波段收音机进行接收测试；方案一：以晶体振荡器做成高精度高稳固度的调频发射机 以晶体振荡器做成高精度高稳固度的调频电路,这完全可以达到我们的要求,但是这种方案比较复杂,能过搜寻我们有另外一种方案,见方案二；方案二：以调频方式做成三级发射机 这种方案的性能是比较好的,这种发射机主要由三个模块组成,第一级是音频 放大电路；其次级是高频振荡电路；第三级是高频功率放大电路；4.2 整体系统描述本调频发射机的总体电路如下：声- 电转换、音频放大、高频振荡调制和高频功率放大等；声 - 电转换由驻极体话筒担任,
5、它拾取四周环境声波信号后即输出相名师归纳总结 就应电信号,经电容C2输入到晶体管 Q1,Q1担任音频放大功能,对音频信号进行第 4 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用放大,经 C3 送至晶体管 Q2 进行频率调制； Q2 组成共基极高频振荡器,基极与集电极的电压随基极输入的音频信号变化而变化,从而转变高频振荡的频率,最终实现频率调制；系统总体电路图如下图所示：4.3 单元电路设计4.3.1 音频放大电路话筒 MIC、电容 C1、C2,电阻 R1、 R2、R3 、R4、R5、R11,三极管 Q1 组成基本放大电路
6、；话筒可以将话音转换成音频信号,信号经过耦合电容 C2传到三极管 Q1 的基极,实现音频信号的放大,从而获得所需要的功率,以便对高频载波进行调制；而要使共射放大电路工作在放大区,必需有合适的静态工作点；如何设测量态工作点呢？第一在输入信号 Ui=0 的情形下进行,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、Uc、UE；一般试验中,为了防止断开集电极,所以采纳测量电压 UE或 Uc,然后算出 Ic 的方法,例如,只要测出 UE,I E I C U EI C U CC U C即可用：R E 算出 Ic 也可依据
7、 R C,由 Uc确定 Ic 同时也能算出 UBE= UB-UE,UcE= Uc-UE；4.3.2 高频振荡电路高频时,三极管的结电容 Cbe 的作用不行忽视；三极管 Q2、电感 L1、结电容Cbe、电容 C4,C5 组成了改进型电容三点式高频振荡电路,产生高频振荡信号,即载波；载波的频率主要由电感L1、结电容 Cbe、电容 C4,C5 打算；Q2这是个超高频管,主要用作载频,调频发射电路是将待传送的音频名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用信号通过肯定的方式调制到载波信号上,并放大为额定的功
8、率,然后利用天线以电磁波的方式发射出去；信号波和高频载波的数学表达式如下 : V c V cm cos c t V cm cos 2 f c tV s V sm cos s t V sm cos 2 f c t其中 Vcm 为信号波的最大振幅和 Vsm 为载波信号的最大振幅；载波频率 fc 称之为中心频率 ,随着频率的变化 ,角频率 也会发生变化,因此m c cos st这时的频率变化f 称之为最大频率偏移；经过调频后的信号称之为被调频波 Vm,可表示为 : VmVcmsinm,相位角 m 被调频波 vm 会随信号波 vs 而变化 ,其瞬时相位为时间积分；因此可由下式运算 : tm0mdtct
9、ssins t就被调频波可表示为 : VmVcmsinmVcmsinctmsinst调其中 m= / s；高频振荡电路由振荡线圈L 和电容 C 与振荡级晶体管组成,频波段的振荡频率一般为87.5 108MHz；振荡级晶体管会在 L 和C 的掌握下高速导通和截止；基极输入放大的音频信号,经过振荡级晶体管的放大作用,使音频信号与高频振荡信号完成调制；特定频率的载波信号通过天线发射出去,可以将信号掩盖肯定的范畴；范畴的大小取决于发射的功率；发射的频率取决于振荡电路的振荡频率；来自前级的音频信号经耦合电容注入振荡级晶体管的基极、转变振荡频率, 产生所需的调频信号；4.3.3 高频功率放大电路Q3是调谐
10、功率管；调谐回路通过调整回路的LC参数,使 LC谐振频率与需要接收名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用的电台频率相同,对该频率呈高阻抗,使它能够进入高放级,对其它频率呈低阻抗近似短路,不能进入高放级,从而达到挑选电台的目的；功率放大器的基极偏置电压 VBE是利用发射极电流的直流重量 IEO 在发射极电阻上产生的压降来供应的；当放大器的输入信号 vi 为正弦波时,集电极输出电流 ic 为余弦脉冲波；得用谐振回路 LC 的选频作用可输出基波谐振电压 vc1,电流ic1 ；分析可得：V c 1 m
11、 I c 1 m R 0式中,V 1 m 为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅；cI 1为集电极基波电流振幅；R 为集电极回路的谐振阻抗；1 1 2 1 V c 21 mP C V c 1 m I c 1 m I c 1 m R 02 2 2 R 0式中, PC为集电极输出功率P D V CC I CO式中, PD为电源 VCC供应的直流功率； ICO为集电极电流脉冲 iC的直流重量；放大器的效率 为1 V c 1 m I c 1 m2 V CC I CO5 系统安装与调试5.1 PCB板的设计以上只是对原理图的设计,以下着手的工作是做PCB版图,对 Protel99se的使用要熟识,依据原
12、理图进行；在此软件中做好PCB图然后刻录,做板可以用手工画板也可以用热转印,由于条件限制,本设计用的是手工制作,详细 PCB图形如下：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.2系统调式个人资料整理仅限学习使用将高频发射机接入5V的电源,然后用数字示波器观看天线的输出波形及频率,结果发觉一点波形都没有,原以为是电感调的不好,所以反复地改 变电感值,得到的结果都一样；理论上至少会显现高频振荡产生的正弦波的,所以 初步确定是电路显现问题了；断开电源检查了一下发觉电路板有一处断路了,用万 用表测了一下的确如此,于是排除了此问
13、题；其次次接入电源后发觉结果仍是与前 次一样,猜想确定仍有其它问题,于是又断开电源认真排查,结果完全出乎我的意 料,原先我把三个晶体管全部接反了,集电极与发射极的引脚接错了,这让我不禁 傻笑了一下,幸好器件没有损坏；我把三个晶体管全部解焊下来,再正确地安装上 高频载波）；但是观看得到所产生的频率只有 去,最终用示波器测到了正弦波 54.3MHz,与所要求的频率范畴相差甚远；于是我通过调剂高频振荡回路上的电感 使调制频率达到 69.01MHz；下一步我在发射机的麦克风输入音频信号,再用调频收音机接收；将调频收音 机的频率设置在 69.0MHz左右,很快收音机收到音频信号；85M；最终,带上收音机
14、远离发射机测量发射机的发射半径,测得结果大约为 发射天线波形图 数字示波器测得）：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6结论个人资料整理仅限学习使用这个试验是关于小功率调频发射机工作原理分析及其安装调试,通过这次试验 我们可以更好地巩固和加深对小功率调频发射机工作原理和非线性电子线路的进一 步懂得；学会基本的试验技能,提高运用理论学问解决实际问题的才能；在试验过 程中,通过选取元件、确定电路形式、以及运算等等,提高我们的动手才能,同时 通过调试来发觉自己的错误并分析及排除这些故障,使我们对小功率放大器的学问 得到了加
15、深！在调试过程中应当留意以下几点：用电压表测一下三个三极管的管脚电压是否满意该设计的要求；用示波器测动身射机所发射的频率是否在 节 L1、L2、L3；65-110MHz左右,假如不是,试着调假如在天线处观看波形的峰峰值不在4V 的话,就应当在Q2和 Q3 的发射极的电阻上各并联一个电容,以使其提高；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用参考文献1. 高吉利 . 高频电子线路 . 北京 : 电子工业出版社 .2022 2. 王涤生 . 制作无线话筒 M. 北京 : 电子工业出版社 .2002 3
16、. 王正谋 , 朱力恒 .Protel99se电路设计与仿真技术. 福州 : 福建科学技术出版社.2004 4. 华成英 . 模拟电子技术基本教程 . 北京 : 清华高校出版社 .2006 5. 何书森 何华斌 . 有用电子线路设计速成 . 福州 : 福建科学技术出版社 .2004 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用附录一系统实测性能指标：发射频率： 69.0MHz 工作电压： 3V-12V 发射半径：大于 80M 电压峰峰值： 4.6V 电源 5V）名师归纳总结 - - - - - -
17、 -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用附录二调频FM）发射机设计器件清单：名师归纳总结 序号元件名称元件规格数量备注第 12 页,共 12 页1 电阻2.2K 4 R1 R4 R8 R12 2 22K 2 R7 R9 3 100 2 R6 R10 4 电位器33 2 R2 R3 5 1M 1 R5 6 200K 1 R11 7 电容104 5 C1 C2 C3 C9 8 103 1 C13 9 102 1 C11 10 681uF 1 C4 11 电容 电解）30pF 4 C5 C7 C10 C12 12 10pF 2 C6 C8 13 33uF 1 C14 14 三极管9014 1 Q1 15 9018 2 Q2 Q3 16 麦克风4.5T 1 L1 17 1 电感18 5T 2 L2 L3 19 发光二极管红色1 D 20 铜板1 21 音频插头1 - - - - - - -