1、本 科 生 毕 业 设 计 (论 文)题目： 调频发射机教学单位 _电气信息工程学院_姓 名 _肖 睿_学 号 _200931002152_年 级 _2009 级_专 业 _电子信息工程_指导教师 _王一冰 1目 录摘要 .2Abstract .3一、引言 .4二、发射机的原理分析与电路设计： .42.1 系统框图： .42.2 振荡器的设计： .52.2.1 振荡器原理 .52.2.2 变容二极管部分接入调频 .62.3 稳压电源的设计 .82.4 谐振功放的设计 .82.4.1：高频功放的简介 .82.4.2 谐振功放的工作原理： .92.4.3 输出功率以及效率 .112.4.4 谐振功
2、率放大器的动态特性 .122.4.5 谐振放大器电路的设计 .152.5 信号的发射 .16三、 试验数据的测量与分析 .17四、参考文献： .19五、附录 .205.1、系统总图 .205.2 PCB TopLayer 图 .205.3 PCB BottomLayer 图 .215.4 实物图 .215.5 元件清单 .21六、 致谢 .222摘要调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。而且方便广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。这次我们主要设计一个频率 20MHZ 的调频发射机，对输入信号
3、进行调频发射。首先输入信号控制变容二极的电容值大小，进行变容二极管部分接入的电容三点式调频，产生调频信号。调频信号利用两级 LC 谐振功率放大，功率大大提高，经过 LC 滤波网络滤除高次谐波，最后通过拉杆天线发射出去。在级间采用变压器耦合，一来实现了阻抗匹配，二来实现了前后级的隔离，使晶体管静态工作点相互独立。其振荡级用三端稳压芯片提供稳定的电压，保证振荡器产生稳定的调频信号。关键词：变容二极管，电容三点式，LC 谐振放大，3AbstractFM transmitter as a simple communication tool, because it does not need to tr
4、ansfer station and the ground switch station support, can be effective mobile communication, therefore is popular among people. Convenient and widely used in the production, security, field engineering in areas such as small scale of mobile communication engineering.This time we mainly to design a f
5、requency of 20 MHZ FM transmitter, FM was carried out on the input signal. First the input signal control varactor diode capacitance value size, for varactor part connected to the three-point capacitance frequency modulation, frequency modulation signal is produced. Frequency modulation signal of tw
6、o-stage LC resonance power amplifier, power is greatly increased, the higher harmonic filtering through LC filter network, finally through the telescopic antenna.Using transformer coupling between level, then realize the impedance matching, and achieve the isolation level before and after, the trans
7、istor quiescent point are independent of each other. The oscillation magnitude using three-terminal voltage regulator chip to provide stable voltage, guarantee the stability of oscillator to produce frequency modulation signal.Key words: varactor diode, capacitor three-point, LC resonant amplificati
8、on,4一、引言调频发射机采用直接调频或者间接调频方式，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信号，缓冲级主要是对调频振荡信号进行放大，以提供末级所需要的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，同时使阻抗匹配，为避免级功放的因工作状态变化而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。学过了高频电子线路这门课程后，可以自己制作一台微型调频发射机了。这样即可以提高问自己的动手能力，更重要的是可以帮助他我更好地理解所学专业理论知识，进一步激发我们对电子专业的热爱与兴趣。二、发射机的原理分析与电路设计：2.1 系统框图：输入信号 f
9、 in 变容二极管部分接入调频谐振功率放大推动 谐振功率放大变压器耦合拉杆天线发射电容三端式振荡器三端稳压管LM780652.2 振荡器的设计：2.2.1 振荡器原理三点式 LC 正弦波振荡器的组成法则（相位条件）是 “射同基反” ，即与晶体管发射极相连的两个电抗元件应为同性质的电抗，而与晶体管集电极基极相连的电抗元件应与前者性质相反。图一.所示为满足组成法则的基本电容反馈 LC 振荡器共基极接法的典型电路。当电路参数选取合适，满足振幅起振条件时，电路起振。当忽略负载电阻、晶体管参数及分布电容等因素影响时，振荡频率 可近似认为等于谐振回路的固有振荡频率oscf，即of（1）12oscfLC式中
10、 近似等于 与 的串联值C1（2）21图一该电路为共基极放大器，从发射级和基极间输入，集电极和基极间输出。输出电压经过电容组成的反馈网络，从 两端取得反馈电压， ，加到放大器的输入端，从而构成正反馈。2C可看出该电路的反馈网络由 与 构成(忽略输入端电容)。该反馈的反馈系数12，基本放大器的放大倍数 ,其中 gm 是晶体管的导2121jCjFLmRA纳，R L是晶体管放大器集电极和基极间的等效负载电阻,其中 (忽略LCLrr)(21三极管结电阻） 。该电路起振和平衡的条件是：和 1g221mCRL g221mRL6振荡器的主要指标是输出波形失真度与频率稳定度。对于后者，晶体振荡器是最好的，但应
11、用中有其缺点，一是频点固定且不易购买;二是直接调制时频偏太小，因而不得不多次倍频，使电路复杂且波形变坏，影响发射器的效果。其实一般采用电容三点式或克拉泼振荡电路完全能够胜任，频率稳定度与波形失真已能满足要求。 电容三点式电路(见图)的正反馈量由 C1、C 2 决定，而 C1、C 2 并联在三极管的结电容上，能减小结电容变化对频率的影响，微调 L 可在较大范围内改变频率。 克拉泼振荡电路（见图） ，因为 C3C1,C3C2.所以频率仅由 C3 和 L 决定，随着C3 的减小，虽然频率更加稳定，但正反馈量变小，当改变频率时容易在频率高端停振，故改变 C3 或 L 只能在较小的范围内改变振荡频率，该
12、电路宜采用 fT 较高的振荡管以利于起振。 提高振荡器频稳度和改善输出波形的方法有：晶体管结电容要小，fT 要高供电要稳压使用低损耗的高频电容。静态工作点低一些，则 IEQ 小，r be 大，A u 小，有利于改善振荡器的输出波形。2.2.2 变容二极管部分接入调频变容二极管(Varactor Diodes)为特殊二极管的一种。当外加顺向偏压时，有大量 电流产生，PN（正负极）结的耗尽区变窄，电容变大，产生扩散电容效应；当外加反向偏压时，则会产生过渡电容效应。但因加顺向偏压时会有漏电流的产生，所以在应用上均供给反向偏压。变容二极管也称为压控变容器，是根据所提供的电压变化而改变结电容的半导体。变
13、容二极管部分接入调频是指加到变容二极管上的信号是直流偏置 VO 和调频信号即，随时间变化二极管两端的电压改变，控制变容二极管电容的改变，接tUVimOcos入到振荡器的电容值改变，使振荡器输出信号频率改变，完成变容二极管部分接入调频。其中 2CC13 电容变化值为 30125pf，电压范围为 010V。三极管 s9018 是 NPN 型三极管，ft=1100MHz， Cob=1.3pf，Pcmax=400mW，Icmax=50mA。712JCON.8nf0u3p4RkDcKs9P*LIUT5V图 二在图二中，C 0 是输入信号耦合电容，C 1 为电源滤波电容，滑变器 R2 分压为变容二极管提供
14、反偏电压，R 4*和 R8 为三极管提供静态工作点。R 1,R3，R 2 是输入信号的衰减器，衰减输入信号的幅度，从而减小变容二极管的电容变化值，最终减小振荡器输出的频率变化范围。变容二极管电容 Cj，C3，C4，C12 构成振荡器选频网络电容 C。其中 C 为等效总电容。C 是 C4 和 C12 串联，Cj 和 C3 串联之后再并联得到的总电容即(此为不考虑三极管结电容情况下的理想值)1243jC振荡频率为：CL1osc2f要想增加或者减小频偏可以改变变容二极管在等效总电容中所占的比例。微调电感值可以较大的改变振荡器频率。82.3 稳压电源的设计图三图三中，78L06 是三端稳压管，其中 2
15、 脚是直流电平的输入， Vinmax=35V,2 脚接地，三脚是稳压管的输出 Vout=6.0V。可以提供超过 1A 的输出电流。在其输入级接大小两个滤波电容滤除高次谐波。可以有效的改善电源对振荡器的影响。2.4 谐振功放的设计2.4.1：高频功放的简介在发射机中，振荡器产生的信号功率很小，为了获得足够大的功率，高频功率放大器通常由工作于不同状态的多级放大电路组成，包括缓冲放大，中间放大，推挽放大，末级功率放大。这些都属于高频功率放大的范畴。高频功率放大器和低频功率放大器的共同点是输出功率大和效率高。不同点是二者的工作频率和相对带宽不同。低频功率放大器的工作频率低，相对频带宽度很大，如一般工作
16、在 20-20kHz。高端频率与低端频率相差1000 倍，因此他们都是采用无调谐负载，如电阻，变压器等。高频功率放大器工作频率高，几百千赫兹直到几百，几千甚至几万兆赫兹。相对频带宽度很小，如调幅广播的带宽是 9k 赫兹。若中心频率为 900kHz，则相对频带宽度仅为 1% 。因此高频功率放大器一般采用选频网络作为负载回路。故又称为谐振功率放大器。所谓谐振放大器，就是采用谐振回路作负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或选频的作用。放大器按照电流导通角 的不同可以分为甲
17、乙丙三种类型。甲类工作时 =180，乙类9工作时 =90，丙类工作时 90，低频功率放大器可工作于甲类，甲乙类或乙类。甲类工作时其理想效率为 50%，乙类工作时理想效率为 78.5%。甲乙类工作时其理想效率为 50%78.5%。为了提高效率，高频功率放大器多工作于丙类状态。近年来又出现了丁类和戊类等开关型功率放大器，其理想效率可达 100% 。2.4.2 谐振功放的工作原理：谐振功率放大器的基本工作原理如图四所示图四其中 Ra 为 Ca 等效损耗电阻，Rr 为电感线圈 L 的损耗电阻，Ube，Uce 分别为加在三极管基极与发射集，集电极与发射极之间的电压。Ui 是信号源电压，V BB,VCC 分别为加到基极与集电极的直流电压。V BB 又称为偏置电压。输出回路实质上是典型的并联谐振回路。并联谐振网络的品质因素 ,谐振电阻 。实际工作时回路应该调节在输入eLrQ0erCRe信号的频率上。晶体管导通电压 VBZ 0.7V 时，当 VBB0.7V 就可以工作在丙类。设输入信号 。则tcosiimUtUimBiB cosbe cCUc 是谐振回路两端的电压。从图五可以看出，当 时 Ic 达到最大值 Icmax。由于bemaxibeVUB
