无线调频发射机毕业设计论文.doc

天津电子信息职业技术学院天津电子信息职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 课题名称课题名称 无线调频发射机无线调频发射机的研究的研究 姓姓 名名 张义凯张义凯 学学 号号 2121 班班 级级 电信电信S10S10-1 1 专专 业业 电子信息工程技术电子信息工程技术 所所 在在 系系 电子技术系电子技术系 指导教师指导教师 吕本杰吕本杰 完成日期完成日期 2012013 3-0101-2020 天津电子信息职业技术学院天津电子信息职业技术学院 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 课题名称：课题名称：无线调频发射机的研究无线调频发射机的研究 完成期限：完成期限：20201212 年年 1111 月月 2626 日至日至 20132013 年年 0101 月月 2020 日日 姓姓 名名 张义凯 指导教师指导教师 吕本杰 专专 业业 电子信息工程技术 职职 称称 高级实验师 所在系所在系 电子技术 系系 主主 任任 刘 松 接受任务日期接受任务日期 2012-11-26 批准日期批准日期 2013-1-20 一、原始依据（资料）：电子技术实验指导书 吕本杰著 天津电子信息职业技术学院 高频电子电路(第二版)张澄 人民邮电出版社 Protol 99 SE电路原理图设计技术标志亮 西北工业大学出版社 模拟电子技术及应用 熊伟林 机械工业出版社 二、设计（论文）内容和要求：设计内容：设计内容：（1）根据毕业设计指导教师的要求，依据高频电子线路课程大纲的要求 自行设计发射机单元电路。（2）在搭试和改进电路的基础上，绘制出原理图和印刷电路板图及整体结构图。（3）根据图纸及设计要求，完成技术指标的设计。（4）对计算结果和有关数据并进行分析，得出相关结论。（5）依据毕业设计指导书内容要求，完成毕业设计论文报告。（6）撰写毕业设计论文及其相关的毕业设计文件要求。设计要求：设计要求：（1）独立完成电路设计，达到相关技术要求。（2）撰写毕业设计论文7000-8000字以上。三、建议查阅的技术资料：高频实验指导书 吕本杰 天津电子信息职业技术学院 高频电子电路(第二版)张澄著 人民邮电出版社 模拟电子技术及应用 熊伟林 机械工业出版社 天津电子信息职业技术学院 页号（1）毕业设计（论文）进度计划表毕业设计（论文）进度计划表 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日期 检查人签字 1 2012.11.26 2012.12.02 查阅资料，寻找到相关内容,并初步设计电路 找到相关资料,并完成电路设计 2 2012.12.03 2012.12.09 对电路进行设计 满足设计要求 3 2012.12.10 2012.12.16 利用软件画出电路并制成PCB 利用软件画出电路并制成PCB图 4 2012.12.17 2012.12.23 对电路进行理论计算，满足设计要求 完成电路设计，提出改进意见 5 2012.12.24 2012.12.30 准备撰写论文 根据整理好的资料撰写论文 6 2012.12.31 2013.01.06 依据毕业设计指导书内容要求及其参考资料完成毕业论文 完成毕业论文 7 2013.01.07 2013.01.20 准备毕业答辩 完成毕业答辩 系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：系主任签字：年 月 日 天津电子信息职业技术学院 号（2）注：1.本任务书由指导教师填写。2.签字部分用笔填写,其余各项均要求打印。（宋体、小4号字）毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目 无线调频发射机的研究 学生姓名 张义凯 系别 电子技术 专业、班级 电信S10-1 指导教师 吕本杰 职称 高级实验师 工作单位 天津电子信息职业技术学院 实践地点 实验室 交表日期 2012.11.30 毕业设计(论文)开题报告内容要求：课题的意义、现状及发展趋势。课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤。课题所需的参考书目等。注：开题报告占毕业设计(论文)总成绩的10%。无线电电路的分析与制作 一、课题的意义、现状及发展趋势 1课题的意义 通过对无线电收发信电路这个课题的学习、研究和讨论，把我们在校期间所学的知识进行了巩固，再我们学到了一些在课堂上没有学到的知识和理论，真正的感受到从理论过渡到了实际的重要性。同时可以增强我们的动手和思考能力，考验自己的耐心、细心和自信心，也深刻的体会到了团队精神的伟大，提高我们的创新意识，为以后的学习和工作做好了铺垫。毕业设计不但是理论、技能的综合运用，也是思维方法训练的重要过程，更是完成学业所必需的。通过大量的调查研究、理论分析、设计绘图等进一步的提高了我们的综合分析和撰写科技论文的能力。2课题的现状及发展趋势 当今世界，科学技术的发展日新月异。在这空前的技术发展进程中，电子技术以其独特的渗透力和亲和力，正在迅速地改变着我们周围的一切。近几年，凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件，无线电电路产业取得了飞速发展。由无线电电路产业带动下的计算机、通信、消费类电子、数字化3C技术的融合发展以及计算机国际互联网的广泛应用孕育了大量的新兴产业，为我国国民经济的持续、快速发展注入了新的活力。世界主要国家十分重视集成电路产业的发展，纷纷制定集成电路发展规划，整合国内科技资源，成立国际科技合作组织，抢占制高点，以掌握未来信息技术的核心主动权。天津电子信息职业技术学院 页号（1）世界主要国家都十分重视无线电电路产业的发展，纷纷制定无线电电路发展规划，整合国内科技资源，成立国际科技合作组织，抢占制高点，以掌握未来信息技术的核心主动权。利用电子技术来改变我们的生活与学习，改造传统的各行各业，已成为当今社会人们的共识。二、课题的研究内容 我们的课题主要是研究无线电收发信电路,文中主要对混频电路，幅度调制与解调电路,小功率调频发射电路和调频接收电路进行了细致的研究。我们以分组的形式来进行，在老师的正确辅导下，利用我们手中的课本、实验指导书和参考书籍，查阅相关资料，设计电路并画出电路图。三、课题所需的参考书目 吕本杰 电子技术实验指导书 天津电子信息职业技术学院 标志亮 Protol 99 SE电路原理图设计技术 西北工业大学出版社 阎石 数字电子技术基础 高等教育出版社 张澄 高频电子电路(第二版)人民邮电出版社 熊伟林 模拟电子技术及应用 机械工业出版社 指导教师审核意见：签字：年 月 日 系毕业设计（论文）领导小组审阅意见：系主任签字：年 月 日 天津电子信息职业技术学院 页号（2）注：本报告由学生本人填写（打印、宋体、小4号字）。毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）系别 电子技术系 专业班级 电信S10-1 姓名 张义凯 班级学号 21 毕业设计（论文）题目：无线调频发射机的研究 毕业设计（论文）评语：指导教师签字：2013年 1 月 20 日 毕业设计（论文）总评成绩：系主任签字：年 月 日 天津电子信息职业技术学院教务处 摘要 无线调频发射机的基本组成包括基带信号处理电路、载波发生器、调制器、高频功率放大器和发射天线等五部分是一种通信用无线电装置的发信电路，其特征在于包括：将输入进来的发射信号放大并输出的发射放大器;以及与发信天线相连，用来转换发信状态和接收状态的转换开关，发信状态时上述发信放大器所输出的发信信号被输出到上述天线.本设计首先根据设计的要求构建设计的总框图，充分考虑各个单元电路之间的信号传输和阻抗匹配。理解各个要求的参数的意义，针对各参数再分别在各具体电路中加以实现，并且保证电路的正常运行。本文叙述了发射机、编码、接收机、解调等电路的原理，利用计算机仿真完成了电路形式的选择和性能分析。达到了理论与实际相结合的目的，提高了分析问题解决问题的能力.集成模拟乘法器是完成两个模拟量相成的电子器件,高频电子线路中的振幅调制.同步检验,混频,鉴频,鉴相等调制与调解的过程,均可视为两个信号相成或包含相成的过程.采用集成模拟的乘法器实现上述功能比采用立分器件要简单的多,而且性能优越,集成模拟乘法器常见的产品有 MC1496.超高频模拟乘法器.利用宽带变压器做耦合回路的功率放大器成为宽带功率放大器。常见的宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功率放大器不需调谐振荡回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但效率N 较低，一般只有 20%左右。它通常作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。关键词关键词：无线 调频 乘法器 FM 调制 仿真 目录 一、绪论.-1-二、调频发射机.-2-1.设计的目的和意义.-2-2.目标与总体方案.-2-三、开发软件介绍.-4-1.Multisim 介绍.-4-2.Multisim 7 仿真软件特点简介.-4-四、设计举例.-5-1 设计题目.-5-2 已知条件.-5-3 主要技术指标.-5-（1）工作频率范围.-5-（2）发射功率.-5-（3）调幅度.-5-（4）非线性失真（包括失真）.-6-（5）线性失真.-6-（6）噪声电平.-6-五、无线调频发射机的设计.-7-1.拟定调幅发射机组成框图.-7-2.各级电路的作用.-7-3单元电路的设计.-8-（1）本机震荡电路.-8-（2）调制电路.-9-（3）话音放大电路.-11-（4）缓冲电路.-11-（5）功率放大电路.-12-六、调试与仿真.-13-1.晶体振荡器的调试.-13-2 调制器的测试.-13-七、结论.-15-八、谢辞.-16-九、参考文献.-17-十、附录.-18-一一、绪论绪论 随着人类的文明不断进步，科学技术不断的发展，人们之间的交流越来越多，相互交换的信息也日益剧增，要传送的信息类型也是越来越多样化。科技的进步也使得通信的技术得到了发展，特别是无线电波的使用，使我们的通信更加实时、高效。科技的快速发展，将使人们的通信更方便快捷。随着科技的发展和人民生活水平的提高，无线电发射机在生活中得到广泛应用，最普遍的有电台、对讲机等。人们通过无线电发射机可以把需要传播出的信息发射出去，接收者可以通过特制的接收机接受信息，最普通的模式是：广播电台通过无线电发射机发射出广播，收听者通过收音机即可接收到电台广播。随着时代的发展它的作用也发生着变化，广播电台虽然现在已经不是人们获取信息的一种主要手段，但是它在很多方面依然发挥着主要的作用，它已经走进了我们的生活，在我们小集体范围内如：学生宿舍、宾馆等场所，由于其使用方便、价格低廉、技术成熟、可进行一对多的无线广播等诸多优点，所以他依然会发挥重要作用。不仅如此，随着人们追求生活个性化，它在家庭领域也将会带给人们很大的乐趣。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。它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。本设计主要是设计一个调频发射机。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、适合通过无线发射的电磁波。课题重点在于能给发射机电路提供稳定频率的振荡调制电路 通过调频发射机电路的设计，使得建立无线电发射机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射的各单元电路；包括 LC 振荡电路、变容二极管调频电路、射级跟随电路、高频功放电路十设计、元器件选择。发射机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解小信号发射机电路，又可以提高对于 Multisim 的应用能力和运用书本知识的能力。(本设计主要是设计一个调频发射机，不包含接收部分)二二、调频调频发射机发射机 1.1.设计的目的和意义设计的目的和意义 通过调频发射机电路的设计，使得建立无线电发射机的整机概念，了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算发射的各单元电路；包括 LC 振荡电路、变容二极管调频电路、射级跟随电路、高频功放电路十设计、元器件选择。发射机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解小信号发射机电路，又可以提高对于 Multisim 的应用能力和运用书本知识的能力。2.2.目标与总体方案目标与总体方案 利用 Multisim 软件仿真设计一个小功率调频发射机。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。令一种就是间接调频，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，它的总体组成框图如图所示。系统框图系统框图 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，且其频率受到外加调制信号电压调变；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。上述框所示小功率发射机设计的主要任务是选择各级电路形式和各级元器件参数的计算。1)电源电路介绍 直流稳压电源是一种将交流电转化为输出电压的直流电压装置，它需要变压、整流、滤波、稳压等部分组成。2)振荡器电路介绍 并联型电容三点式振荡电路，当石英作为等效电感时，电路为并联型振荡器，优点是频率特别稳定，C1 是一个微调电容，配合石英晶体使用以保证振荡器的振荡频率为石英晶体的标称频率（标称频率：石英晶体的两端并联规定的配谐电容时石英晶体的谐振频率）。主要由电容器和电感器组成的 LC 回路，通过电场能和磁场能的相互转换产程自由振荡。要维持振荡还要有具有正反馈的放大电路，LC 振荡器又分为变压器耦合式和三点式振荡器，很多应用石英晶体的石英晶体振荡器，还有用集成运放组成的 LC 振荡器。由于器件不可能参数完全一致，因此在上电的瞬间两个三极管的状态就发生了变化，这个变化由于正反馈的作用越来越强烈，导致到达一个暂稳态。暂稳态期间另一个三极管经电容逐步充电后导通或者截止，状态发生翻转，到达另一个暂稳态。这样周而复始形成振荡。3)调制器的原理介绍 mc1496模拟乘法器构成的调幅器电路图MC1496构成的振幅调制器电路如图所示其中载波信号 UC 经高频耦合电容 C2 从 ux 端输入，C3 为高频旁路电容，使 8 脚接地。调制信号 U 经低频耦合电容 C1 从 uy 端输入，C4 为低频旁路电容，使 4 脚接地。调幅信号 U0从 12 脚单端输出。器件采用双电源供电方式，所以 5 脚的偏置电阻 R5 接地，由式可计算器件的静态偏置电流 I5 或 I0，即脚 2 与 3 间接入负反馈电阻 RE，以扩展调制信号的 U的线性动态范围，RE 增大，线性 4)高频功率放大器介绍 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，分为甲类（导通角=360 度）、乙类（导通角=180 度）、甲乙类（导通角=180 度360 度）。其特点是向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。三、开发软件介绍 1.1.MultisimMultisim 介绍介绍 Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。在软件环境下，验证电路的行为和设想中的是否一致。分类：（a）功能仿真：在 RTL层进行的仿真，其特点是不考虑构成电路的逻辑和门的时间延迟，着重考虑电路在理想环境下的行为和设计构想的一致性；（b)时序仿真：又称为后仿真，是在电路已经映射到特定的工艺环境后，将电路的路径延迟和门延迟考虑进对电路行为的影响后，来比较电路的行为是否还能够在一定条件下满足设计构想 2.2.Multisim 7Multisim 7 仿真软件特点简介仿真软件特点简介 Multisim 7 是早期的 Electronic Worbench(EWB)的升级换代的产品。早期的 EWB与 Multisim7 在功能上不能同日而语。Multisim 7 提供了功能更强大的电子仿真设计界面，能 进行射频、PSPICE、VHEDL、MCU 等方面的仿真。Multisim 7 提供了更为方便的电路图和文件管理功能。更重要的是，Multisim 7 使电路原理图的仿真与完成 PCB 设计的Ultiboard10 仿真软件结合起来一起构成新一代的 EWB 软件，使电子线路的仿真与 PCB的制作更为高效。通过将 Multisim 7 电路仿真软件和 LabVIEW 测量软件相集成，需要设计制作自定义 PCB 的工程师能够非常方便地比较仿真数据和真实数据，规避设计上的反复，减少原型错误并缩短产品上市的时间。熟练掌握 Multisim 7 电路仿真软件已成为当今电子电路分析和设计人员所必需具备的基本技能之一。Multisim 是 Interactive Image Technologies(Electronics Workbench）公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim 推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim 中完整的器件库，可以快速创建原理图，并利用工业标准 SPICE 仿真器仿真电路。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计 流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 NI LabVIEW 和 SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较仿真数据及实际建模测量。通过 Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim 可以进行复杂模拟/数字电路的仿真、简单的 PCB 板设计、简单的单片机仿真。可以进行器件建模及仿真；电路的构建及仿真；系统的组成及仿真；仪表仪器原理及制造仿真。四四、设计举例设计举例 1 1 设计题目设计题目 设计一个无线调频发射机。2 2 已知条件已知条件 发射机:UCC=12V.-UEE-12V,主要器件有 UA741,3.579MHZ,MC1496,3DG100,3DG130,NXO-10磁环,负载RL=75,音频调制电压5mv,调制频率 300HZ=3KHZ.3 3 主要技术指标主要技术指标 （1）工作频率范围工作频率范围 调幅调制一般适用于中.短波广播通信，其工作频率范围为 300KHZ-30MHZ,（2）发射功率发射功率 一般是指发射机输送到天线上的功率,只有当天线的长度与发射频率的波长 可比拟时,天线才能有效地将载波发射出去.波长 与频率 f 的关系为；=c/f 式中，c 为电磁波传播速度，c=3108m/s.若接收机的灵敏度 S=2uv,则通信距离 S 与发射机功率 PA 的关系如表 11 所示。表 21 发射功率 PA 与通信距离 S 的关系为 PA/mv 50 100 200 300 400 500 600 700 S/km 2.84 3.38 4.02 4.45 4.82 5.08 5.27 5.50 （3）调幅度调幅度 调幅度时调制信号控制载波电压振幅变化的系数，调幅度是指对信号进行幅度调制的载波的幅度。同时被调幅的信号的包络线的幅度也等于调幅度它的取值范围为 01，通常以百分比来表示，即范围为 0%100%。（4）非线性失真（包括失非线性失真（包括失真）真）调制器的调制特性不能跟随调制电压线性变化而引起已调波的波洛失真为调幅发射机的非线性失真，一般要求小于 10%。非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为音响系统输出信号与输入信号不成线性关系，由电子元器特性：曲线的非线性所引起，使输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱，包括谐波失真、瞬态互调失真、互调失真等，非线性失真不仅会破坏音质，还有可能由于过量的高频谐波和直流分量烧毁音箱高音扬声器和低音扬声器。（5）线性失真线性失真 频率失真是由电路的线性电抗元件引起的，故又称线性失真，其特征是输出信号中不产生输入信号中所没有的新的频率分保持调制电压振幅不变，改变调制频率引起的调幅幅度特性变化。通常放大电路的输入信号是多频信号，如果放大电路对信号的不同频率分量具有不同的增益幅值或者相对相移发生变化，就使输出波形发生失真，前者称为幅度失真，后者称为相位失真，两者统称为频率失真（6）噪声电平噪声电平 噪声电平是指没有调制信号时，由噪声产生的调幅幅度与信号最大的调幅幅度比，广 播发射机的噪声电平要求小于 0.1%,一般通信机的噪声电平要求小于 1%五、无线调频发射机的设计五、无线调频发射机的设计 1 1.拟定调幅发射机组成框图拟定调幅发射机组成框图 图 1 点频调幅发射机原理框图 上面是点频调幅波发射机的框图 1。若改为等幅波发射机，只需去掉音频放大级即可，若输出功率要求不高，可去掉其中的激励级。2.各级电路的作用各级电路的作用 本振：是正弦波自激振荡器，用来产生频率 3.579MHz 的高频振荡信号，由于整个发射机的频率稳定度由它决定，因此要求主振级有较高的频率稳定度，同时也有一定的振荡功率(或电压)，其输出波形失真要小。变容二极管线性调频，最大频偏，整个发射机的频率稳定度由该级决定可用晶体振荡器产生。缓冲级：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。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路其作用主要是将主振级与激励级进行隔离，以减轻后面各级工作状态变化(如负载变化)对振荡频率稳定度的影响以及减小振荡波形的失真。调制器：是用 MC1496 模拟乘法器完成的调幅调制。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。若输出功率要求较高时，插入激励级来放大信号功率。功放级：将从激励级送来的信号进行高效率功率放大以输出足够大的功率供给负载(天线)，若是调幅波发射机，还应在该级实现调幅，应选用合适的调幅方式。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50%而o1本振缓冲调制器功率激励功放缓冲o1、o2话音放大o1本振缓冲调制器功率激励功放缓冲o1、o2话音放大本振缓冲调制器功率激励功放缓冲o1、o2话音放大话音放大 对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，故选用丙类功率放大器较好由于功放级往往工作于效率高的丙类工作状态，其输出波形不可避免产生了失真，为滤除谐波，输出网络应有滤波性能。另外，输出网络还应在负载(天线)与功放级之间实现阻抗匹配。音频放大：对语音信号进放大，使调制器可以完成调幅。3 3单元电路的设计单元电路的设计 （1）本机震荡电路本机震荡电路 并联型电容三点式震荡电路，当石英作为等效电感时，电路为并联型晶体振荡器，其优点是频率特别稳定 C1 是一个微调电容，以保证振荡器的振荡频率为石英晶体的标称频率（标称频率：石英晶体的两端并联规定的配谐电容时，石英晶体的谐振频率）本机震荡电路的输出是发射机的载波信号源,要求它的震荡频率十分稳定,一般使用晶振电路,其 Q 值可可达到数万,其频率稳定度可达到 0.00001 到 0.000001 电路如图 5 所示。主振级的计算：电路形式的选择：采用简单的电容三点式振荡电路，其原理电路如图所示，在图 2 中，晶振 JT 和 C1、C2、C3、VT1 构成电容三点式振荡电路，振荡频率为 3.579MHz。电路中的 R1、R2、R3 决定晶体管的静态工作点，其中 R1 可以调整。在对静态工作点设置时，先设定集电极电流ICQ，一般 ICQ 取 0.54mA，ICQ 太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管=60，ICQ=2mA,UEQ=(1/21/3)Ucc，则可算出 R1，R2，R3。如按图所示安装电路，在调试中 UBQ=8.3 V,UEQ=7.7 V。3DG100VT1150KR1100R23KR3530pFC1300pFC2150pFC3C43.579MHZJTABCo+12V 图 2 简单晶体振荡电路 电路参数的选择：a)选管：主振级是小功率振荡管，选择一般小功率高频管即可，但从稳频和起振出发，应选特征频率 fT较高的晶体管，因为 fT高，高频性能好，晶体管内部相移小，有利于稳频；在高频工作时，振荡器也因具有足够的增益而易于起振通常 fT(310)f0 另外，应选电流放大倍数较大的晶体管，大，易起振。为此，可选 3DG6、3DG100、9018 等常用的高频小功率管.b)直流工作状态与偏置电阻的计算：振荡管的静态工作点电流对振荡器工作的稳定性及波形有较大的关系，因此，应合理选择工作点。振荡器振荡幅度稳定后，常工作在非线性区域，晶体管必然出现饱和和截止情况，晶体管在饱和时输出阻抗低，它并联在 LC 回路上使 Q 值大为降低，降低频率稳定度，波形也会失真，所以应把工作点选在偏向截止区一边，故工作点电流不能过大，应选小些，通常对小功率振荡器，工作点电流应选mAIcQ41,IcQ偏大，可使振荡幅度增加一些，但对其它指标不利，通常取 Icq=1mA R4=2K 请考虑基极偏置电阻应如何定。取bQII1051 12IVVReQbeQ 11IVERbQc （2）调制电路调制电路 模拟乘法器可以实现两个信号的乘积，从而进行频率转换.载波信号 UC 经高频耦合电容 C2 从 UX 端输入，C3 为高频旁路电容，8 脚接地调制信号 U经过低频耦合电容经过 C1 输入，C4 为低频旁路电容，使 4 脚接地，调幅信号 U0 从12 脚单端输出，器件采用双电源供电方式，5 脚偏置电阻 R25 接地，计算器件静态偏置电流 I5，I0。脚 2 与 3 间接入负反馈电阻 R26，以扩展调制信号的 U线性动态范围，R26 增大则线性范围增大，乘法器增益随之减小，电阻 R20 R26 R27 及 RL 的器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放到状态。R1，R2 与电位器组成平衡调节电路，改变电位器可以使乘法器实现抑制载波的振幅调制或有载波的振幅调制 MC1496 是目前常用的平衡调制/解调器。它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频、动态增益控制等。它内部电路含有 8 个有源晶体管，有两个输入端 VX、VY 和一个输出端 VO。一个理想乘法器的输出为 VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K（VX+VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。为了得到好的精度，必须消除 VXOS、VYOS 与 VZOX 三项失调电压。本实验箱在幅度调制，同步检波，混频电路三个基本实验项目中均采用 MC1496。调幅度am是调制信号对高频载波信号振幅的控制程度。如图所示通过调节 RP3 可以调节调幅波的调制度。1KRp31KR20510R21510R221KR231KR2413KR251KR26*2.4KR276.2KR286.2KR29510R261234568101214MC1496MC149610uFC24-12V10uFC21.0.01uFC220.1uFC230.022uFC25Uo+12UcUi 图 3 调制器电路 MC1496 各引脚功能如下：1）、SIG+信号输入正端 2）、GADJ 增益调节端 3）、GADJ 增益调节端 4）、SIG-信号输入负端 5）、BIAS 偏置端 6）、OUT+正电流输出端 7）、NC 空脚 8）、CAR+载波信号输入正端 9）、NC 空脚 10）、CAR-载波信号输入负端 11）、NC 空脚 12）、OUT-负电流输出端 13）、NC 空脚 14）、V-负电源 根据题意及给定的主要器件,选定模拟乘法器 MC1496 构成的调幅电路,如图所示。集成模拟乘法器是完成两个模拟量相成的电子器件,高频电子线路中的振幅调制.同步检验,混频,鉴频,鉴相等调制与调解的过程,均可视为两个信号相成或包含相成的过程.采用集成模拟的乘法器实现上述功能比采用立分器件要简单的多,而且性能优越,集成模拟乘法器常见的产品有 MC1496.超高频模拟乘法器。超高精度模拟乘法器.在设置 MC1496 的静态偏置时，应使乘法器内部的三极管均工作在放大状态，并尽量使静态工作点处于直流负载的中点。应对所示电路，在调试时各管脚的静态偏置电压如表2 所示。MC1496 芯片的作用：【元件参数】双列 14 脚封装;载波抑制=50dB;正电源电流=2mA;功耗=33mW;通道电压增益=2.53.5V/V;信号通道输入电阻=200k;负电源电流=3mA,。【兼容 互换】MC1496 MC1596 uA796AC uA796HC F1496 FX1496 MC1496 是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如图所示。其中 VT1、VT2与 VT3、VT4组成双差分放大器，VT5、VT6组成的单差分放大器以激励 VT1VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成 VT5、VT6的恒流源。引脚 8 与 10 接输入电压 ux，引脚 1 与 4 接输入电压 uy，输出电压 VO 从引脚 6 与 12 输出。引脚 2 与 3 外接电阻，对 VT5、VT6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压 uy的线性动态范围。引脚 14 为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚 5 外接一个电阻，用来调节偏置电流 I5及镜像电流 I0的值。（3）话音放大电路）话音放大电路 根据给定的主要器件,UA74441 为集成运算放大器,可以用它来对低频话音进行放大,图所示电路为一同相放大电路。使用运算放大电路时，因输出电压变化大，放大后电压很难正好落在放大器输出电压范围内，且运算放大电路输入电源电压有其限制，故需在电路上变化或补正，另外，放大放大倍率亦不一定正好为所需倍率，故需外接不同阻值电阻来解决。图 4 话音放大电路（4）缓冲电路）缓冲电路 用射随器做缓冲电路，增大负载能力，其特点是输入阻抗值高，输出阻抗值低，输入与输出相位相同，本实验用共基极放大电路 晶体管的静态工作点应位于交流负载线的中点，考虑到晶体管约有 1V 的饱和压降，可取VVCCQ7、VVCQ5，为得到一定的跟随范围，减小失真，可取静态工作点电流IcQ=6mA，则 CQCQIVR 5 为便于调节，基极偏置电阻采用电位器 Rw1、R3组合而成。bQeQcWIVERR)(31 cQbQII T2 管可选用普通的小功率高频晶体管如 3DG6、3DG100、取 4060。3DG100VT210KR410KR510KR60.01uFC51KRp1+12VUiUo 图 5（5）功率放大电路）功率放大电路 主要用于发射机中，为提高效率常工作于丙类状态，晶体管发射结为负偏置，且流过晶体管的电流为失真的脉冲波形，负载为谐振回路，除了确保从电路脉冲波中取出基波变量，获得正弦电压波形外，还能实现放大器的阻抗匹配。利用宽带变压器做耦合回路的功率放大器成为宽带功率放大器。常见的宽带变压器有用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功率放大器不需调谐振荡回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但效率 N 较低，一般只有 20%左右。它通常作为发射机的中间级，以提供较大的激励功率。利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振放大器，根据放大器电流导通角的范围，可以分为甲类、乙类、丙类功率放大器。电流导通角越小，放大器的效率越高。通常用丙类功率放大器作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。图 6 所示的为由两极功率放大器组成的高频功率放大器电路。其中晶体管 VT1 为缓冲级，晶体管 VT2 与高频变压器 TR1 组成宽带功率放大器，晶体管 VT3 与选频网络 L3、C6组成丙类谐振功率放大器。0.022uFC13DG100VT110KR110KR3*3DG100VT210KR551R7200pFC60.01uFC20.01uFC31KR410KR20.022uFC43KR6L10.01uFC80.01uFC9L2510R80.01uFC510R9150R100.01uFC73DG130VT3+12VTr1Tr2RL 图 6 功率放大电路 六六、调试与仿真调试与仿真 1.1.晶体振荡器的调试晶体振荡器的调试 调晶体振荡器时，应先断开晶振，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各极电压。将三极管的静态工作点调试正确以后，再接上晶振，测量振荡器的振荡频率和输出电压幅度，如图所示:2 2 调制器的测试调制器的测试 测调制器电路静态工作点时，应使本振信号 V0=0.先测 MC1496 五角的电压 Vs，调整 R5的值，是 V5R5=I0；然后测量各点静态工作电压，其值应与设计值大致相同。加本振电压 v0=100mV，使调制电压 v=0，调节 RP3 使 mc1496 输出信号为最小值，再使 v=100mV，这时测得的输出波形应为载波被抑制的双边带信号波形，在调节 RP3 使输出波形为 ma=50%的调幅波，如图所示：晶振级与缓冲级联调时缓冲级输出电压明显减小或波形失真的情况。产生的主要原因是缓冲级的输入阻抗不够大，使晶振级负载加重。这可通过增大缓冲级的射极电阻 RP1 来提高缓冲输入级输入阻抗，也可通过减小 C4，即减小晶振级与缓冲级的耦合来实现。本级振荡级、缓冲级、话语放大级以及调制级联调时，往往会出现过调幅现象。产生的原因可能是经射级跟随器输出的本振电压 v0 偏小或者是话音放大级输出的调制电压 v过大。可以调节 RP2 使 v0=100150mV，并测量调制器输出的波形。调整话音放大级增益，以满足调幅度 ma=50%的技术指标要求。MC1496 普通调幅波 功率激励级与功率放大级联调时，往往会出现低频调试、高频自激、输出功率小、波形失真大等现象。产生的原因可能是级间通过电源产生串扰或是甲类功放与丙类功放的阻抗不匹配，级间相互影响。这可在每一级单元电路的电源上加低、高频去耦电路，以消除来自电源的串扰，也可以重新调整谐振回路，使回路谐振。七七、结论结论 这个实验是关于小功率调频发射机工作原理分析及其调试。本次课程设计还是比较成功的。随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做