调频无线发射机设计【电子信息工程毕业论文】.doc

1、本科毕业论文（20 届）调频无线发射机设计所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录摘要 .IIIABSTRACT .IV第一章 绪论 .11.1 信号调制技术 .11.2 模拟调频发射机 .1第二章 总体方案设计 .22.1 系统设计框图 .22.2 系统方案选择 .22.3 系统工作原理简介 .3第三章 单元电路设计 .43.2 变容二极管调频 .43.2.1 变容二极管调频原理 .43.2.2 调频电路分析 .73.3 双平衡混频器 .73.3.1 二极管双平衡混频器原理 .73.3.2 混频电路分析 .93.4 晶体振荡器 .103.4.1

2、 石英晶体振荡器 .103.4.2 晶体振荡器结构和原理 .123.5 非线性丙类功率放大器 .123.5.1 功率放大器的特点 .133.5.2 丙类功放的工作原理 .133.5.3 功率放大 .17第四章 设计总结 .19参考文献 .20致谢 .21调频无线发射机摘要随 着 经 济 的 发 展 ， 社 会 的 进 步 ， 人 们 更 关 注 自 身 的 安 全 、 工 作 效 率 和 生 活 质 量的 提 高 ， 对 无 线 电 对 讲 机 的 需 求 也 将 日 益 增 长 。 无线电对讲机既是移动通信中的一种专业无线通信工具，又是一种能满足人们生活需要的具有消费类产品特点的消费工具。顾

3、名思义移动通信就是通信一方和另一方在移动中实现通信。它包括移动用户对移动用户、移动用户对固定用户、当然又包括固定用户对固定用户之间进行通信联系，无线电对讲机就是移动通信中的一个重要分支。无线通信系统是由发射机和接收机两大部分组成。发射机按调制方式可分为模拟发射机和数字发射机两类。由于存在地球大气的损耗，因而直接传送信息不现实，把信息通过载波调制到高频是必要的。本文通过设计一个调频无线话筒，对模拟调频进行研究，要求能够将输入信号放大，进行频率调制，通过功率放大后利用天线发射，可以利用调频收音机进行接收。因此，本文将通过设计这个调频无线话筒，对调频，上变频，功放进行研究和设计。关键字：混频；调频；

4、高频功放FM Wireless TransmitterAbstractWith economic development, social progress, people are more concerned about their own safety, work efficiency and quality of life improved, the demand for radios will also be growing. Mobile radios in both a professional wireless communication tools, but also a nee

5、d to meet people living with the characteristics of consumer products, consumer tool. As the name suggests is communication mobile communications mobile in one hand and the other for communication. It includes mobile users to mobile users, mobile users to fixed users, of course, also includes a fixe

6、d user communications links between users of fixed, mobile radios is an important branch.Wireless communication system is composed of two parts the transmitter and receiver. By modulation transmitter can be divided into two types of analog transmitters and digital transmitters. Because of the loss o

7、f Earths atmosphere, thereby directly transmit information unrealistic, to put their information into the high-frequency modulation is necessary. In this paper, design an FM wireless microphone, the analog FM research, requiring that the input signal amplification, frequency modulation, through the

8、use of antenna power amplifier, you can use FM radio to receive. Therefore, this article will be through the design of the FM wireless microphone on the FM, on the frequency, power amplifier research and design.第一章 绪论 1.1 信号调制技术信号调制根据载波的不同参数可分为幅度调制、频率调制和相位调制三种。幅度调制是使载波的振幅随调制信号的变化规律而变化；特点是调幅波的变化周期和调制

9、信号的周期相同，而振幅则与调制信号的振幅成正比。频率调制和相位调制就是载波的瞬时频率或瞬时相位随调制信号的变化规律而变化，变化的大小与调制信号的强度成线性关系，变化的周期由调制信号的频率所决定。特点是已调波的振幅保持不变，抗干扰能力强，主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥测等。另外，调制还可分为模拟调制和数字调制，两种调制方式的基本原理相同。模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，常见的正弦模拟调制方式有幅度调制、相位调制和角度调制，幅度调制有振幅调制(AM)、双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)和残余边带调制(VSB)等。数字调制是用数字信号离散取值的特点去键控载波，从而实现调制。对

10、载波的振幅、频率，相位进行键控，分别为振幅键控(ASK)移频键控(FSK)和移相键控(PSK)。目前常用的数字调制技术有：2ASK、2FSK、2PSK(BPSK)和 2DPSK；还有最小移频键控(MSK)调制、4PSK(QPSK)4DPSK 以及与相位结合的多迸制调制(MQAM)。1.2 模拟调频发射机只能接收模拟音频信号，音频信号放大、限幅及立体声编码都是模拟的；特别是采用 VCO（压控震荡器）+PLL（锁相环）产生调频载频信号，调制的过程当然也是采用模拟复合音频信号对 VCO 的变容二极管进行直接调制。这种电路就是典型的模拟调频发射机，这种模式简称“VCO+PLL” 。模拟调频发射机是用调

11、制信号的变化来控制变容二极管结电容值的变化，从而改变压控振荡器的振荡频率来实现调频，根据实现形式不同，分为移频式、锁相环式、晶体振荡调频三种。模拟调制的技术已经很成熟，但是调制频偏受变容二极管特性的限制，同时模拟调制发射机的功能单一、调制不可重组、单个系统调制频率不可改变，无法满足频率多变的需求 1。第二章 总体方案设计2.1 系统设计框图图 2.1 系统设计框图2.2 系统方案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。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。间接调频则是利用频率和相位之

12、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。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故采用直接调频的方案。直接调频最常见有变容二极管调频，使用 VCO 实现变容二极管直接调频。许多中小功率的调频发射机都采用变容二极管直接调频技术，即在工作于发射载频的 LC 振荡回路上直接调频，采用晶体振荡器和锁相环路来稳定中心频率。较之中频调制和倍频方法，这种方法的电路简单、性能良好、副波少、维修方便，是一种较先进的频率调制方案 2。方案一：以调幅方式形式做成的三级发

13、射机其性能是比较好的，在实际中做成原品后其频率的稳定对不够高，在一般的情况下只能在 68M96M 见跳动，而且还是调幅的不能变成调频，故而不能选用方案二：变容二极管调频以晶体振荡器和变容二极管做成的调频电路具有高精度搞稳定度的特点，决定选用此方案，依据此方案的思路进行设计 2。2.3 系统工作原理简介选择好了调频方案后，根据所设计的框图进行设计，根据框图，首先，信号经过话筒后经由声电转换，转换成电信号，进入系统。在系统中对此信号进行处理。处理的第一步是对信号进行音频放大。我选择的是 LM386 音频功率放大器对信号进行音频放大，信号经 LM386 放大后从输出端输出，此时信号为 200mv,经

14、过音频放大后的信号输入变容二极管调频电路的输入端，利用变容二极管结电容的变化来控制振荡器振荡频率的变化，达成调频的目的，信号经过调制后，从电路输出端输出频率接近 4.5MHZ，大小 400mv 的调频信号。为 了 使 信 号 可 获 得 极 高 的 抗 镜 像 干 扰 能 力 ， 且 可 获 得 整 个 频 段 内 非 常 平 坦 的 频率 响 应 ， 我 决 定 对 信 号 进 行 上 变 频 ， 在 对 信 号 进 行 上 变 频 的 选 择 中 ， 选 择 的 是 二 极管 双 平 衡 混 频 器 来 进 行 上 变 频 ， 调 频 后 的 信 号 经 过 二 极 管 双 平 衡 混 频

15、 器 的 射 频 输 入端 进 入 ， 此 时 所 输 入 信 号 的 频 率 为 4.5MHZ， 为 了 达 到 上 变 频 的 目 的 ， 将 一 个 由 晶体 振 荡 器 产 生 的 大 小 为 8MHZ 的 本 振 信 号 从 混 频 器 的 本 振 输 入 端 输 入 ， 它 们 都 通 过变 压 器 将 单 端 输 入 变 为 平 衡 输 入 并 进 行 阻 抗 变 换 ， 经 过 平 衡 混 频 后 的 信 号 的 频 率 达到 12.5MHZ 左 右 ， 满 足 我 所 需 要 的 信 号 频 率 ， 将 此 12.5MHZ 的 高 频 信 号 从 混 频 器的 信 号 输 出

16、 端 输 出 。为 了 使 信 号 获 得 较 大 的 输 出 功 率 和 较 高 的 效 率 ， 我 决 定 对 信 号 用 丙 类 功 率 放 大器 来 进 行 功 放 ， 在 丙 类 功 率 放 大 器 之 前 ， 因 为 甲 类 功 率 放 大 器 适 用 于 小 信 号 功 率 放大 ， 所 以 把 甲 类 功 率 放 大 器 当 做 中 间 级 ， 信 号 经 由 甲 类 放 大 器 处 理 ， 从 甲 类 放 大 器的 输 出 端 输 出 ， 甲 类 功 率 放 大 器 的 输 出 信 号 作 为 丙 类 功 率 放 大 器 的 输 入 信 号 ， 最后 通 过 丙 类 功 率

17、放 大 器 的 输 出 端 输 出 ， 通 过 天 线 进 行 发 射 。整 体 的 方 案 设 计 之 后 ， 将 对 信 号 经 过 的 每 一 个 单 元 电 路 进 行 详 细 的 设 计 。第三章 单元电路设计3.1 音频放大器在系统中，我采用的是 LM386 来进行对选通音乐信号的放大。LM386 是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。 静态功耗低,约为 4mA,可用于电池供电。 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,

18、电压增益内置为 20。但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在 6V 电源电压下,它的静态功耗仅为 24mW,使得 LM386 特别适用于电池供电的场合。 LM386 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。我所选信号经由话筒后经声电转换后经由 LM386 进行音频放大，得到峰值为 200mv左右的信号。音频放大后信号通过变容二极管调频输入端进入。3.2 变容二极管调频3.2.1 变容二极管调频原理图 3.1 变容二极管调频调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。变容二极管调频电路如图 3.1 所示，从音频输入端J2 出加入调制信号，极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从 J1 处输出为调频波（FM） 。C15 为变容二级管的高频通路，L1 为音频信号提供低频通路，L1 和 C23 又可阻止高频振荡进入调制信号源。 3(a)(b)