FM調(diào)頻發(fā)射器一

1、課程設(shè)計報告 課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 設(shè)計題目： FM調(diào)頻發(fā)射器 系 別： 機 電 工 程 系 專業(yè)班級： 商檢#班 學(xué)生姓名： # 學(xué) 號 ： # 指導(dǎo)老師： 設(shè)計時間： 20101130 機電工程系課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計題目FM調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計與制作主要設(shè)計內(nèi)容1、FM調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計與制作2、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理及分析3、FM調(diào)頻發(fā)射器的發(fā)展4、總結(jié)與體會主要技術(shù)指標(biāo)1、2、最大工作電流IC 32mA3、4、最大射頻功率Pmax 115dBuV工作計劃1、制作要求 自行裝配，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。2、編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和

2、圖紙。主要參考資料及文獻1童詩白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京: 高等教育出版社, 1989   2莊國臣，等.電磁發(fā)射器及應(yīng)用電工技術(shù)雜志，1997，63楊志忠主編.數(shù)字電子技術(shù)（第三版）.北京：高等教育出版社，2008.4電子世界：1999年 第7期 No.7 19995李忠國主編.數(shù)字電子技能實訓(xùn).北京：人民郵電出版社，20066康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1999.7郝文玲主編.電工技術(shù).鄭州：河南科技出版社，2009.8網(wǎng)上收索：目錄1、選題的意義 32、FM調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計 42.1、設(shè)計的目的和任務(wù) 42.

3、2、參數(shù)的選擇 43、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理及分析 53.1、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理 53.2、元器件的選用 63.3、FM調(diào)頻發(fā)射器的制作 64、信號發(fā)射器的發(fā)展 115、總結(jié)與體會 13參考文獻 13 課程設(shè)計綜合成績評定表 141、選題的意義FM調(diào)頻發(fā)射器是一種在短距離使用FM廣播進行調(diào)頻發(fā)射，讓所有在有效距離內(nèi)的FM接收設(shè)備能夠在指定頻段內(nèi)，接受到發(fā)射器所發(fā)射的信號，該發(fā)射器做為短距離的音頻信號共享設(shè)備。FM調(diào)頻發(fā)射器外形時尚，多顏色可選，體積小巧，四頻段可調(diào)，具有超強調(diào)頻信號發(fā)射以及超強抗干擾能力，確保原聲發(fā)射。FM調(diào)頻發(fā)射器具有微調(diào)功能，頻段設(shè)定一致后，也可對發(fā)射效果進行微調(diào)，

4、確保音質(zhì)完美,FM調(diào)頻發(fā)射器可以超遠距離發(fā)射接收，保守12米距離，便捷移動使用,超長時間電量使用，F(xiàn)M調(diào)頻發(fā)射器使用2節(jié)七號電池，連續(xù)使用20小時另外，F(xiàn)M調(diào)頻發(fā)射器還有一個3.5毫米標(biāo)準耳機插頭，可與多種音頻設(shè)備連接（MP3/PDA/CD/DV/移動DVD/筆記本電腦等）與任何FM調(diào)頻接收系統(tǒng)，無線連接-車載FM廣播系統(tǒng)/家庭音響FM廣播系統(tǒng)/個人、學(xué)校、行業(yè)等FM調(diào)頻接收設(shè)備。FM調(diào)頻發(fā)射器將音源所播放的音頻文件信號，在這些FM調(diào)頻設(shè)備上進行完美接收播放。 無線廣播，相信大家都不會陌生，只要用臺小小接收機就能耳聽八方、縱橫全球。家里的電視機、收音機，車里的汽車收音機，校園里的語音無線耳機等

5、都是無線廣播的接收機，大家天天在用。圖1所示為我們常用的收音機。圖1 常用收音機2、FM調(diào)頻發(fā)射器設(shè)計2.1、設(shè)計的目的和任務(wù)1.目的：（1）了解FM調(diào)頻發(fā)射器的發(fā)射過程（2）了解FM調(diào)頻發(fā)射器的應(yīng)用（3）了解調(diào)制、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧、解調(diào)、電諧振在電磁波發(fā)射、接收過程中的作用（4）通過電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射、接收過程及基本電路的簡單分析，領(lǐng)會無線電波在現(xiàn)實生活中、生產(chǎn)中的作用2.任務(wù)：（1）分析無線電波的工作原理并畫出其相應(yīng)的電路圖（2）設(shè)計要求及參數(shù)的選擇（3）設(shè)計要求（4）畫出電路原理圖（或電路仿真圖）（5）元器件及參數(shù)選擇（6）電路仿真及測試2.2參數(shù)的選擇：（1）（2）最大工作電流IC 3

6、2mA（3）（4）最大射頻功率Pmax 115dBuV（5）立體聲分離度Ss 35dB（6）負載頻抑制SCR 50dB（7）濾波器-3dB低端Af1 25HZ（8）濾波器-3dB高端AFH 16KHZ（9）調(diào)制頻偏FM 68.25KHZ（10）音頻相應(yīng)平坦度RF（30HZ-15KHZ）±1.5Db（11）輸入阻抗Ri 56kOhm（12）音頻輸入幅值Vain 350mVp-p 3、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理及分析3.1、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理圖3-1 電路原理圖工作原理：如圖3-1中，Q1是共發(fā)射極變壓器耦合振蕩電路：負載是變壓器T的初級線圈，集電極輸出信號經(jīng)T耦合后，由次級C1送給

7、基極，構(gòu)成正反饋，起振?；鶚O同時送入低頻調(diào)制信號，對產(chǎn)生的高頻振蕩進行幅度調(diào)制。Q2是緩沖放大級，Q1的輸出井C3耦合到Q2的（圖中右邊的“Q1”）基極，L1是Q2的負載電感；并經(jīng)C4/L2串聯(lián)諧振電路送到天線發(fā)射。R2接地，也就是零偏置，由于輸入信號幅度較大，且是以C4/L2諧振回路來選頻的，所以不怕失真，這樣效率較高。T、L1和9V處應(yīng)該有一個連接點，這個電路由于基極沒有偏置電流，電路都工作在丙類放大。T的初、次級間相位是相反的，就是Q1集電極電流增加時T的初級感生電動勢右正左負，次級產(chǎn)生左正右負的感生電動勢，對C1的充電電流加大，當(dāng)集電極電流減小時與上述情況相反。頻率由C的容量、T的電感

8、決定。發(fā)射功率現(xiàn)在這些參數(shù)不能決定，電壓知道，關(guān)鍵是電流不知道，電流（交流電流）由Q2（后邊三極管應(yīng)該是Q2）的電流、基極的驅(qū)動、L1的阻抗決定。3.2、元器件的選用電路有關(guān)參數(shù)的名稱所選參數(shù)的大小電阻1K、3.3K、47K、4.7K、4.3K51K、6.8K、20K電解電容1F、10F普通電容2000PF、1F、40PF、20PF、12PF、68PF三極管9014一個、9018兩個電感線圈0.47mm&6T三個發(fā)射天線一根直流電源供電（直穩(wěn)）3.7V3.3、FM調(diào)頻發(fā)射器的制作聲音清晰不跑頻，調(diào)制在96MHZ附近，有障礙發(fā)射范圍大概在90米左右。使用一條36CM軟線做發(fā)射天線。電路改

9、進:可調(diào)頻改進，改換振蕩單元的振蕩參數(shù)可以實現(xiàn)頻率的調(diào)制。 古人采用烽火臺、鴿子、驛站、郵差等作為傳遞信息的方式。而現(xiàn)在的我們采用廣播、電視、電話、手機、互聯(lián)網(wǎng)等作為傳遞信息的方式。 現(xiàn)在的傳遞方式有有線和無線之分。無線主要依靠電磁波，在無線電技術(shù)中使用的電波成為無線電波。 無線電波要想有效地向外界放射信號，振蕩電路必須具有足夠高的振蕩頻率，因為頻率越高發(fā)射電磁波的本領(lǐng)越大；振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，只有這樣才能有效的把電磁能（電磁波）傳播出去；要滿足這兩個條件就必須把振蕩電路改裝成開放電路。如圖所示：觀察一下其磁場的變化。圖3-2a 圖3-2b 圖3-2c 圖3-2d圖3

10、-2 發(fā)射高頻率的電磁波圖3-2a中電路的極板傾斜，張口變大，便于把電磁能輻射出去；線圈的匝數(shù)變少，其自感系數(shù)變小，便于放射高頻率的電磁波。圖3-2c中電容極板間的距離增大，正對面積減少，線圈匝數(shù)進一步減少，便于發(fā)射高頻率的電磁波，圖3-2d中電容器極板間的距離進一步增大正對面積減少至為零，線圈匝數(shù)為零，以便能發(fā)射更高頻率的電磁波。 那么，實際中的電磁波是如何發(fā)送電磁波呢？如圖3-3所示：圖3-3 線圈發(fā)射原理 圖3-4 電磁波發(fā)射電路 電磁波發(fā)射電路如圖3-4所示，在實際應(yīng)用中常把開放電路的下端根地連接，跟地連接的導(dǎo)線叫做地線。線圈上部接到比較高的導(dǎo)線上，這條導(dǎo)線叫做天線，天線和地線形成了一

11、個敞開的電容器，電磁波就是這樣的開放電路發(fā)射出去的。電視發(fā)射塔要建的很高，是為了使電磁波發(fā)射的較遠，實際發(fā)射無線電波的裝置中還需要在開放電路旁加一個振蕩電路與之耦合。如上圖所示，振蕩器電路產(chǎn)生的高頻率振蕩電流通過L的自感產(chǎn)生的自感電動勢，同時產(chǎn)生自感電流，振蕩電流在開放電路中激發(fā)出電磁波，向四周發(fā)射。 發(fā)射電磁波是為了利用它傳遞某種信號。要想使電磁波傳得遠，就必須使用高頻率的電磁波。但我們要傳遞的信卻是一些低頻信號，如：聲音信號頻率，只有幾百至幾千赫茲。圖像信號頻率也不過上萬赫茲，不可能把它們直接發(fā)送出去，這就要求發(fā)送的電磁波隨信號而改變。 調(diào)幅：使高頻振蕩電流振幅隨信號的強弱而改變 調(diào)頻：使

12、高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號的強弱而改變 調(diào)制：低頻信號疊加在高頻振蕩電流上這就是調(diào)制，調(diào)制后的振蕩電流通過互感作用經(jīng)開放電路向外發(fā)射出電磁波。電磁波在空中傳播時，如果遇到導(dǎo)體會使導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的頻率跟激起它的電磁波的頻率相同。因此利用放在電磁波傳播空間就可以接收到電磁波了。如圖3-5所示為發(fā)射系統(tǒng)控制回路。電源儲能元件開關(guān)控制線圈觸發(fā)裝置檢測裝置 圖3-5 發(fā)射系統(tǒng)控制回路說到接收距離和接收機靈敏度、傳播環(huán)境、天線高度，天線增益有關(guān)，籠統(tǒng)說也就是理想距離，實際距離還有較大差別。使用可變電容調(diào)諧，更均勻細致，天線和檢波的抽頭使回路達到匹配。如圖：圖3-6可變電容調(diào)諧電路 1）高頻三

13、極管V1和電容C3、C5、C6組成一個電容三點式的振蕩器 2）C4、L組成一個諧振器：諧振頻率就是調(diào)頻話筒的發(fā)射頻率，根據(jù)圖中元件的參數(shù)發(fā)射頻率可以在88108MHZ之間，正好覆蓋調(diào)頻收音機的接收頻率，通過調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率，避開調(diào)頻電臺。發(fā)射信號通過C4耦合到天線上再發(fā)射出去。 3）R4是V1的基極偏置電阻，給三極管提供一定的基極電流，使V1工作在放大區(qū)。4）R5是直流反饋電阻，起到穩(wěn)定三極管工作點的作用。 5）話筒MIC采集外界的聲音信號。 6）電阻R3為MIC提供一定的直流偏壓，R3的阻值越大，話筒采集聲音的靈敏度越弱，電阻越小話筒的靈敏度越高。 7

14、）話筒采集到的交流聲音信號通過C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。 8）電路中D1和D2兩個二極管反向并聯(lián)，主要起一個雙向限幅的功能，二極管的導(dǎo)通電壓只有0.7V，如果信號電壓超過0.7V就會被二極管導(dǎo)通分流，這樣可以確保聲音信號的幅度可以限制在正負0.7V之間，過強的聲音信號會使三極管過調(diào)制，產(chǎn)生聲音失真甚至無法正常工作。 9）CK是外部信號輸出插座，可以將電視機耳機插座或者隨身聽耳機插座等外部聲音信號源通過專用的連接線引入調(diào)頻發(fā)射機，外部聲音信號通過R1衰減和D1、D2限幅后送到三極管基極進行頻率調(diào)制。 10）電路中發(fā)光二極管D3用來指示工作狀態(tài)，當(dāng)調(diào)頻話筒得電工作時就會點亮，R6是發(fā)光

15、二極管的限流電阻。C8、C9是電源濾波電容，因為大電容一般采用卷繞工藝制作的，所以等效電感比較大，并聯(lián)一個小電容C8可以使電源的高頻內(nèi)阻。 11）電路中K1和K2是一個開關(guān)，它有三個不同的位置，撥到最左邊時斷開電源，最右邊是K1、K2接通做調(diào)頻話筒使用，中間位置是K1接通,K2斷開，做無線轉(zhuǎn)發(fā)器使用，因為做無線轉(zhuǎn)發(fā)器使用是話筒不起作用，但是話筒會消耗一定的靜態(tài)電流，所以斷開K2可以降低耗電、延長電池的壽命。圖3-7 電路實物圖通過改變?nèi)龢O管的基極和發(fā)射極之間電容來實現(xiàn)調(diào)頻的，當(dāng)聲音電壓信號加到三極管的基極上時，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會隨著聲音電壓信號大小發(fā)生同步的變化，同時使三極管的發(fā)射

16、頻率發(fā)生變化，實現(xiàn)頻率調(diào)制。注(pcb圖中的折線部分是內(nèi)制天線,該設(shè)計完成后就不需要在搭配天線了.簡單調(diào)試后就可以工作了!若覺發(fā)射距離不理想可適當(dāng)增大電源電壓.該電路中的9018可以承受12V以內(nèi)的電壓;還可以在電路中在加一級調(diào)制放大,也能有效的 增加發(fā)射距離!接受機可用調(diào)頻收音機代替!)圖3-7是一種FM調(diào)頻發(fā)射機的PCB圖。其載頻fc=88108MHz，輸入調(diào)制信號頻率為50Hz15kHz，最大頻偏為75kHz。由圖可知，調(diào)頻方式為間接調(diào)頻。由高穩(wěn)定度晶體振蕩器產(chǎn)生fc1=200kHz的初始載波信號送入調(diào)相器，由經(jīng)預(yù)加重和積分的調(diào)制信號對其調(diào)相。調(diào)相輸出的最大頻偏為25Hz，調(diào)制指數(shù)mf&

17、lt;0.5。4、信號發(fā)射器的發(fā)展 其實“無電源收音機”已經(jīng)有了很悠久的歷史。最早叫礦石收音機（使用鉛鋅礦石檢波），雖然它十分簡陋，但在無線電的發(fā)展歷史上占有一席之地，就是現(xiàn)在也仍然是青少年無線電愛好者的入門途徑，在培養(yǎng)興趣，熟悉基本原理，鍛煉制作技巧等方面有無可取代的優(yōu)越性。無電源收音機不是不消耗電能，而是不需配備電源。它工作消耗的電能也來源于天線，天線的優(yōu)劣決定了接收效果。良好的室外天線，采用銅或銅絞線，從強度考慮直徑應(yīng)大于4mm，高出屋頂10米，倒L時水平長度20米，二端用瓷絕緣子，引下線和墻窗有良好絕緣，本地臺功率強，距離近時天線可以簡化，同時也要有良好的地線，導(dǎo)線要粗，接地電阻要小，

18、深埋達到冬天凍土層以下。所有導(dǎo)線的接頭最好錫焊。類似的無電源收音機，還有采用地電池的，就是用鐵銅或鋁銅，鋅炭電極，相距10厘米埋入地下，引線也用同種金屬，如果做得好，測得的空載電壓大于1.8V。無源收音機所用元器件為了盡量減少損耗，應(yīng)該有所選擇。用于繞制線圈的銅線要盡量用粗線（或多股合線）；各種支持物骨架使用有機玻璃；電容要用高頻瓷片；電解用鉭質(zhì)；耳機用高阻抗式；可變電容用空氣式；凡是二極管均用鍺2AP3、2AP9；三極管選用PNP高頻管3AG14或3AG80E等。制作工藝的要點是使用環(huán)氧或有機玻璃安裝板，連線爭取盡量短和粗，必須錫焊等。以上文字和電路為我們展示了無源收音機的發(fā)展軌跡。隨著數(shù)字

19、技術(shù)的發(fā)展，聲音技術(shù)也開始由模擬方式向數(shù)字方式過度，出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻、DAB等數(shù)字聲音廣播技術(shù)。下面我就粗略的說一下數(shù)字信號發(fā)射電路： 調(diào)頻發(fā)射機由激勵器、功放、濾波器、定向耦合器、電源分配系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)構(gòu)成；激勵器采用進口的30W調(diào)頻立體聲激勵器，根據(jù)用戶要求可以采用1個或2個激勵器，采用2臺激勵器時可以構(gòu)成一主一備形式，以提高發(fā)射機的穩(wěn)定可靠性。 激勵器輸出直接驅(qū)動發(fā)射機的功率放大器。功率放大器由多個最大輸出功率700W的功放模塊組成，通過合適的功率分配和功率合成、實現(xiàn)大功率輸出。調(diào)頻5KW發(fā)射機的功率放大器由1個10分配器、10個功放模塊、1個10合成器組成；每兩個功放

20、模塊構(gòu)成一個熱插拔功放單元。 濾波器采用低通形式的濾波器，對發(fā)射機的高次諧波、雜散發(fā)射進行濾波；定向耦合器耦合出正向功率和反向功率送到中央控制單元，進行檢波、放大，向激勵器送出相應(yīng)的AGC電壓或負載大駐波保護控制信號。 控制系統(tǒng)對整臺發(fā)射機的各部件的工作狀態(tài)進行采集和監(jiān)控，對采集的數(shù)據(jù)進行處理后，根據(jù)各部件的工作狀態(tài)對發(fā)射機的工作進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；同時控制系統(tǒng)接受外界的控制命令控制發(fā)射機工作。 電源分配系統(tǒng)對輸入的交流電源經(jīng)合理變換和分配，為發(fā)射機的各個部分提供合適的電源。 發(fā)射機主要采用強迫風(fēng)冷形式，整個制冷系統(tǒng)由多個軸流風(fēng)機構(gòu)成，在機柜后部的進口風(fēng)機吹風(fēng)，在機柜頂部排風(fēng)；激勵器、電源由自帶的風(fēng)機吹風(fēng)制冷。廣播發(fā)送的是數(shù)字信號。如圖4-1為最初的收音機礦石收音機。 圖4-1 礦石收音5、總結(jié)與體會通過這次對FM調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我更進一步的了解了FM調(diào)頻發(fā)射器的設(shè)計理念及發(fā)射原理，加深了對電子技術(shù)的理解，鞏固了理論知識，強化了動手能力，使思維更細膩化。雖然這次課程設(shè)計中讓我發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)知識還很欠缺，實踐操作能力不是很強，重要的是這次設(shè)計給了我很大的收獲，通過這次的課程設(shè)計我懂得了應(yīng)如何讓書本上的知識變成現(xiàn)實中可以見到的，以另外一種形式存在