20M调频发射机的设计与制作毕业论文.doc

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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 名学 号 年 级专 业 指导教师 目 录摘要2Abstract3一、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2

2、05.2 PCB TopLayer图205.3 PCB BottomLayer图215.4实物图215.5元件清单21六、 致谢22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

3、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，Abstract FM transmitter as a simple communication tool, because it does not need to transfer station and the ground switch station support, can be effective mobile communication, therefore is popular

4、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 frequency of 20 MHZ FM transmitter, FM was carried out on the input signal. First the input signal control varacto

5、r diode capacitance value size, for varactor part connected to the three-point capacitance frequency modulation, frequency modulation signal is produced. Frequency modulation signal of two-stage LC resonance power amplifier, power is greatly increased, the higher harmonic filtering through LC filter

6、 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 transistor quiescent point are independent of each other. The oscillation magnitude using three-terminal voltage regu

7、lator chip to provide stable voltage, guarantee the stability of oscillator to produce frequency modulation signal.Key words: varactor diode, capacitor three-point, LC resonant amplification,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

8、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：部分接入调频输入信号f in变容二极管三端稳压管LM7806 电容三端式振荡器谐振功率放大推动 变压器耦合拉杆天线发射谐振功率放大2.2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

9、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，即 （1）式中 近似等于与的串联值 （2） 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。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，基本放大器的放大倍

10、数,其中gm是晶体管的导纳，RL是晶体管放大器集电极和基极间的等效负载电阻,其中 (忽略三极管结电阻）。该电路起振和平衡的条件是： 和 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、C2决定，而C1、C2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

11、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，rbe大，Au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

12、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。 图 二 在图二中，C0是输入信号耦合电容，C

13、1为电源滤波电容，滑变器R2分压为变容二极管提供反偏电压，R4*和R8为三极管提供静态工作点。R1,R3，R2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)振荡频率为： 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。2.3稳压电源的设计图三 图三中，78L06是三端稳压管，其中2脚是直流电平的输入，

14、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