信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 小功率调频发射机电路的设计专业: 通信技术班级:学号:姓名:指导教师:二ΟΟ八年十二月三十日息职业技术学院毕业设计（论文）任务书备注：任务书由指导教师填写，一式二份。

其中学生一份，指导教师一份。

目录摘要 0第1章绪论 (1)第2章方案设计 (2)方案比较与论证 (2)方案选择 (2)第3章单元电路设计 (4)功率激励与末级功放电路设计 (4)末级功放电路设计 (4)激励级宽带功放电路设计 (7)缓冲隔离级电路设计 (9)LC调频振荡器设计 (11)间接调频电路设计 (11)LC振荡器的设计 (13)总结 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录1 总电路原理图 (18)附录2 元器件明细表 (19)摘要在无线电通讯和广播中，需要传送由语言、音乐、文字、图像等转换成的电信号。

由于这些信号频率比较低，根据电磁理论，低频信号不能直接以电磁波的形式有效地从天线上发射出去。

因此，在发送端须采用调制的方式，将低频信号加到高频信号之上，然后将这种带有低频信号的高频信号发射出去，在接收端则把带有这种低频信号的高频信号接收下来，经过频率变换和相应的解调方式"检出"原来的低频信号，从而达到通讯和广播的目的。

本设计针对小功率调频发射机进行设计，它主要有调频振荡、缓冲隔离、功率激励和末级功放各部分电路组成。

最主要将调制信号进行调制后，振荡信号随着调制信号的变化而产生变化，振荡级将产生5MHz的工作频率，功率激励即对电压进行放大，末级功放将工作在丙类状态ηA>50%，最后将对信号由天线发射出去。

关键词发射机；调频；无线话筒第1章绪论无线电技术诞生以来，信息传输和信息处理始终是其主要任务。

要将无线电信号有效地发射出去，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级，为了有效地进行传输。

必须将携带信息的低频电信号调制到几十MHz至几百MHz以上的高频振荡信号上，再经天线发送出去，调频是信号发射必不可少的一个环节。

调频发射机目前处于快速发展之中，在很多领域都有了很广泛的应用，可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。

低频小功率调频发射机是将待传送的音频信号通过一定的方式调制到高频载波信号上，放大到额定的功率，然后利用天线以电磁波的方式发射出去，覆盖一定的范围。

随着器件技术的发展，调频发射机的体积越来越趋于微型化，工作电压越来越低，信号覆盖的范围越来越广。

就目前接、发射技术来说，调频发射因为起得天独厚的性能优势，在接收机技术上可以有广阔的发展前景是因为发送信号的频率比较高，那么如何能够最大限度的减少干扰，如何把这种信号很好的解出来，这成了调频技术的一种考验。

本文主要就是研究利用频率调制技术调制高频信号，并把它发送出去。

第2章方案设计方案比较与论证无线调频话筒的设计中在LC振荡调频电路中其采用的调频方法有两种：一种是直接调频；另一种是间接调频。

方案一：直接调频。

这种方法一般采用调制电压直接控制振荡器的振荡频率，振荡频率f(t)按调制电压规律变化。

在此设计的电路中被控制的是LC振荡器，则只需要控制振荡回路的某个元件（L或C），使其参数随调制电压变化，就可以达到直接调频的目的。

此种方法电路简单、性能良好，是目前广泛采用的调频电路之一。

但这种方法的缺点是频率稳定度差，在许多场合须对载频采取稳频措施或者对晶体振荡器进行直接调频。

方案二：间接调频。

这种方法是将调制信号积分，然后对载波进行调相，间接调频时，调制器与振荡器是分开的，因此对振荡器影响小，其频率稳定度高。

在设计中若载频不稳，则有可能使调频信号的频谱落到接收机通带外，因此对于调频电路不仅要满足一定频偏要求，而且振荡频率必须保持足够高的频率稳定度。

方案选择本设计采用的是间接调频，这样易于保持中心频率的稳定度，虽然间接调频不易获得最大频偏但是在设计中采用的是三级单回路变容管调相电路，这样既可以保持中心频率又可以获得最大频偏。

由于本设计要求的发射功率P A不大，工作中心频率f0也不高，因此，晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大，整机电路设计的框图如图2-1所示。

各组成部分的功能如下：1．LC调频振荡器：产生频率f0＝5MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏Δf m＝10kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。

2．缓冲隔离级：将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。

因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。

整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级，缓冲隔离级电路采用射极跟随器电路。

3．功率激励级：为末级功放提供激励功率，如果发射功率不大，且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求，功率激励级可以省去。

4．末级功放：将前级送来的信号进行功率放大，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应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高如ηA<50%波形失真要求较小时可以采用甲类功率放大器，但是本题要求故ηA>50%选用丙类功率放大器较好。

第3章 单元电路设计功率激励与末级功放电路设计发射机的输出应具有一定的功率才能将信号发射出去，但是功率增益又不可能集中在末级功放，否则电路性能不稳，容易产生自激，因此要根据发射机的各组成部分的作用，适当合理的分配功率增益。

本设计中，功率增益的具体分配如图2-1所示。

如果调频振荡器的输出比较稳定，又具有一定的功率，则功率激励级和末级功放的功率增益可适当小些。

功率激励级一般采用高频宽带放大器，末级功放可采用丙类谐振功率放大器，缓冲级可以不分配功率。

功率激励与末级功放电路如图3-1所示。

L5v末级功放电路设计1．基本关系式末级功放采用丙类功率放大器，其电路原理如图3-1所示。

丙类功率放大器的基极偏置电压-V BE 是利用发射机电流的分量I eo 在射极电阻R 21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i C 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u C 、电流i C1。

(1)集电极基波电压的振幅P cm cm R I U 1=式中，I cm 1为集电极基波电流的振幅；R P 为集电极负载阻抗。

(2)输出功率P O()P cm cm cm R U I U Po 2/21== （3-1）(3)直流功率P Vco cc V I V P =(4)集电极耗散功率P TPo P P V T -=(5)集电极的效率ηV P Po /=η(6)集电极电流分解系数()θα()max /cm cmn n i I =θα(7)导通角θbmBB on U V U -=θcos （θ一般取oo 8060-）2．确定丙类放大器的工作状态为了获得较高的效率η和最大的输出功率P o ，选丙类放大器的工作状态为临界状态，οθ70=，功放管为3DA1。

3DA1的参数如表3-1所示。

表3-1 3DA1参数表(1)最佳匹配负载R P =Ω()Ω=⨯-=-=25.1105.025.1122)(22Po V V R CES cc P由P o ==U cm 2/(2R P )可得： 集电极最大输出电压U cm =。

(2)集电极基波电流振幅：I cm1=集电极电流最大值I cm =I cm1/α1(700)==。

(3)集电极电流直流分量I co =I cm ×α0(700)=×=，电源供给的直流功率Pv =V cc ×I co =。

(4)集电极的耗散功率P T =Pv -P o ==(小于P CM =1W) (5)总效率η=Po /Pv =500/=%输入功率P i =25mW ，若设本级功率增益Ap =13dB(20倍)，则输入功率Pi =P o /Ap =25mW(6)基极余弦脉冲电流的最大值I bm (设晶体管3DA1的β=10) I bm =I cm /β=基极基波电流的振幅I bm 1=I bm α1(700)=×= 基极电流直流分量I b0=I bm α0(700)=×= 基极输入电压的振幅U bm =2Pi /I bm1= 丙类功放的输入阻抗()()()Ω=⨯-=-=8644.070cos 125cos 1obb r Zθαθ 3．计算谐振回路及耦合回路的参数(1)输出变压器线圈匝数比N 5/N 3(解决最佳匹配负载问题)68.011051235====P L cmL O R R U R P N N 取N 5=2，N 3=3。

(2)谐振回路电容C 20=100PF 谐振回路电感L())(H C L μπ101010010514.321f 211262020≈⨯⨯⨯⨯⨯==-(3)输出变压器初级线圈总匝数比N =N 3+N 4高频变压器及高频电感的磁芯应采用镍锌(NXO)铁氧体，而不能采用硅钢铁芯，因其在高频工作时铁损耗过大。

NXO-100环形铁氧体作高频变压器磁芯时，工作频率可达十几兆赫兹。

若采用外径×内径×高度=Φ10m m ×Φ6mm ×Φ5mm 的NXO-100环来绕制输出耦合变压器，由公式（3-2）所示：{}{}{}H N cml cm A L MH μμπ322/1042-⨯= （3-2）式中，μ=100H/m 为磁导率；N 为变压器初级线圈匝数；A=25mm 2为磁芯截面积；l =25mm 为平均磁路长度。

计算得N =8，则N 4=5或Oe R LW N N L⨯=05，则 9225110528.650≈⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=N Oe R LW N LO e 取值2~10，上述公式(3-2)取2。

需要指出的是，变压器的匝数N 3、N 4、N 5的计算值只能作为参考值，由于分布参数的影响，与设计值可能相差较大。

为调整方便，通常采用磁芯位置可调节的高频变压器。

4．基极偏置电路发射极电阻R 21，由公式R 21=20Ω，bmon U V U BB-=θcos 可得：οθ70cos 3.57.0cos ⨯-=⨯-=bm on BB U U VV R I V co BB 1.121-=⨯-= （3-3）R 21=Ω，由公式(3-3)取标称值高频旁路电容C 18=，电容C 20=μF 5．元件清单R 21=20Ω C 18= C 20=100pF L ≈10μH N 3=5，N 4=3，N 5=2 三极管为3DA1。

激励级宽带功放电路设计利用宽带变压器作耦合回路的功率放大器称为宽带功率放大器，常见宽带变压器有用高频磁心绕制的高频变压器和传输线变压器。