调频发射机

调频发射机

目录

目录 .............................................................................................................................................. 1 1 方案论证与比较 ...................................................................................................................... 1 1.1振荡器方案论证与选择.................................................................................................... 1 1.2 调频部分方案论证与选择............................................................................................. 2 1.3 高频功率放大部分方案论证与选择 ............................................................................. 2 2 硬件设计 ................................................................................................................................ 3 2.1 总体设计 ........................................................................................................................ 3 2.2 原理分析说明及特色..................................................................................................... 3 3 理论分析与计算 .................................................................................................................... 3 3.1 振荡器部分..................................................................................................................... 3 3.2 功率放大部分................................................................................................................. 4 4 功能测试与结果分析 .......................................................................... 错误！未定义书签。 4.1 测试结果 .......................................................................................................................... 4 4.2 测试分析及总结........................................................................... 错误！未定义书签。 5 设计总结 ................................................................................................................................ 4 6 附录 ........................................................................................................................................ 4 6.1 系统原理图及PCB原理图............................................................................................. 4 6.2 测试图 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献： .................................................................................................................................. 5

调频发射机

摘要： 本系统完成了调频发射机的设计。音源信号输入后，经过调制，由电容三点式振荡器振荡产生高频载波，谐振放大器进行高频功率放大，最后发射输出信号。其中，用12V电源供电，电容三点式产生100MHz的高频载波，再经功率放大器放大使其有足够的功率驱动发射，放大器放大后输出峰峰值 mV。

关键词：调频；电容三点式振荡器；高频功放

1 方案论证与比较

1.1振荡器方案论证与选择

方案一：采用LC振荡器，用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，其包含电感三点式振荡器和电容三点式振荡器：

电感三点式振荡电路是指原边线圈的3个段分别接在晶体管的3个极。其特点是 ：1.易起振。2.调节频率方便。采用可变电容可获得较宽的频率调节范围，一般用于产生几十赫兹以下的正弦波。3.输出波形较差。

电容三点式振荡电路是指两个电容的3个段分别接在晶体管的3个极。其特点是：1.输出波形较好。这是由于反馈电压取自电容，而电容对于高次谐波阻抗较小。2.振荡频率较高，一般可达100MHz以上。3.调节电容可以振荡频率，但同时会影响起振条件。

方案二：采用 RC振荡器，常用的RC振荡器为RC桥式振荡器。主要有RC串并联选频网络、集成运算放大器和负反馈电路组成。该电路容易满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生自激振荡。

方案三：采用石英晶体振荡器。在LC振荡器的基础上，采用作为选频网络构成晶体振荡器，进一步提高振荡频率的稳定度，具有极高的品质因素值，和标准性。石英晶片的机械性能十分稳定，使石英谐振器具有恒高的回路标准性，因而具有很高的频率稳定度。

电感三点式

图1 方案一

电容三点式

1

图2 方案二

图3 方案三

方案选择论证：

石英谐振器工作时必须要有合适的激励电平，激励电平过大，频率稳定度显著变坏，可能振坏石英晶体,激励过小，噪声增大，输出减小，甚至停振。故不选择方案三。

RC振荡器适用于低频振荡，一般用于产生1Hz到1MHz的低频信号，且其输出波形和频率稳定度都不如LC振荡器。故不选择方案二。

LC振荡器中，电感三点式波形较差，故不选择；电容三点式输出波形较好，振荡频率较高，一般可达100MHz以上，故我们选择方案一中电容三点式振荡器。

1.2 调频部分方案论证与选择

实现调频的方法很多，大致可分为两类：一类是直接调频，另一类是间接调频。 方案一：直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率（实质上是改变振荡器的定频元件），变容二极管调频便属于此类。

方案二：间接调频则是利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理（如积分）后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。 方案选择论证：

两种调频法各有优缺点。直接调频的稳定性较差，但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；间接调频稳定性较高，但不易获得较大的频偏。考虑到电路的复杂度，采用直接调频的方案。

1.3 高频功率放大部分方案论证与选择

功率放大是将调频振荡器产生的信号频率加倍，以达到发射机载波频率的要求，这样可以降低振荡器的工作频率，提高电路的频率稳定度。

放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360度，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180度；丙类放大器电流的流通角则小于180度。乙类和丙类都适

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用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。

综上所述，我们采用谐振功率放大器。

2 硬件设计 2.1 总体设计

图 5 系统框图

2.2 原理分析说明及特色

本系统设计简明易行，操作方便，容易制作成功。信号输入后，进行了调幅处理，否则接收到的信号可能就是静音状态。振荡器振荡产生一定幅度和频率的高频载波，用于信号的传输，为向负载提供足够的信号功率，提高传输功率和效率，我们设计了功率放大电路。

电容三点式振荡器输出波形较好，这是由于反馈电压取自电容，而电容对于高次谐波阻抗较小。振荡频率较高，一般可达100MHz以上，我们的制作实际测量也可达到100多兆赫兹。

高频功率放大部分采用谐振功率放大器，采用LC谐振网络作为放大器的负载，可克服工作在丙类状态所产生的失真，同时达到了选频效果。

3 理论分析与计算 3.1 振荡器部分

电容三点式振荡器又称考毕兹振荡器，如上文图1所示，C1、C2、L并联谐振回路构成反馈选频网络，当并联谐振回路谐振时，振荡电路满足振荡的相位平衡条件，所以可求得电路振荡频率

f0为：

f012LC ，

CC

CCC1212 3

1I电路的反馈系数近似为：jwCC

F1CIjwC2121合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。

3.2 功率放大部分

高频功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分，由于工作频率较高，相对带宽很窄，高频功放采用LC谐振网络作为负载构成谐振功率放大器。由于输出回路调谐在基波频率上，输出的高次谐波处于失谐状态，相应的输出电压都很小，因此，在谐振功率放大器中只需研究直流及基波功率。放大器输出功率P0等于集电极电流分量在负载R上的平均功率：

U 1PIU22R2cm0c1mcm集电极直流电源供给功率PD等于集电极直流分量与VCC的乘积，放大器的集电极电极效率

C为：

P1IUP2IV0C1mCDC0cm

CC4.1 测试结果

经过测试，系统完成了以下几个功能：

（1）电容三点式振荡器振荡产生100MHz的高频载波。 （2）功率放大器功实现放大功能： 5 设计总结

该设计在制作过程中经过反复的测试，不断发现其中存在的问题，有电容电阻器件的大小不合适的，无法正常振荡，按预期实现放大作用；有电路结构设计不尽合理的，因此进行了反复修改调试。所以，任何一个好的设计作品的产生都是不容易的，这个时候就需要电子制作人的耐心、细心和坚持。 6 附录

6.1 系统原理图及PCB原理图

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图6 原理图

图7 PCB图

参考文献：

[1] 胡宴如.高频电子线路[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 童诗白.模拟电子技术基础（第2版）[M].北京:高等教育出版社,2006. [3] 胡宴如.模拟电子技术(第2版)[M].北京:高等教育出版社,1993.

[4] 殷瑞祥.电路与模拟电子技术基础（第2版）[M].北京:高等教育出版

社,2009.

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