FM調(diào)頻發(fā)射器一復(fù)習(xí)課程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。FM調(diào)頻發(fā)射器一-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(jī)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(jī)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、電源電壓VCC2.7V-3.6V2、最大工作電流IC32mA3、FM發(fā)射頻率FrFM88.0-108.0MHZ4、最大射頻

2、功率Pmax115dBuV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)資料和圖紙。主要參考資料及文獻(xiàn)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,19892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，2008.4HYPERLINK/files/wx/dzsj/dzsj/index.htm電子世界：1999年第7期No.719995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

3、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)42.2、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(xiàn)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(jìn)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

4、強(qiáng)調(diào)頻信號發(fā)射以及超強(qiáng)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(jìn)行微調(diào)，確保音質(zhì)完美,FM調(diào)頻發(fā)射器可以超遠(yuǎn)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(zhǔn)耳機(jī)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(jìn)行完美接收播放。無線廣播，相信大家都

5、不會陌生，只要用臺小小接收機(jī)就能耳聽八方、縱橫全球。家里的電視機(jī)、收音機(jī)，車?yán)锏钠囀找魴C(jī)，校園里的語音無線耳機(jī)等都是無線廣播的接收機(jī)，大家天天在用。圖1所示為我們常用的收音機(jī)。圖1常用收音機(jī)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

6、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）電源電壓VCC2.7V-3.6V（2）最大工作電流IC32mA（3）FM發(fā)射頻率FrFM88.0-108.0MHZ（4）最大射頻功率Pmax115dBuV（5）立體聲分離度Ss35dB（6）負(fù)載頻抑制SCR50dB（7）濾波器-3dB低端Af125HZ（8）濾波器-3dB高端AFH16KHZ（9）調(diào)制頻偏FM68.25KHZ（10）音頻相應(yīng)平坦度RF（30HZ-15KHZ）1.5Db（11）輸入阻抗Ri56kOhm（12）音頻輸入幅值Vain350mVp-p3、FM調(diào)頻發(fā)射器的工作原理及分析3.1、FM調(diào)頻發(fā)

7、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(fù)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送給基極，構(gòu)成正反饋，起振。基極同時送入低頻調(diào)制信號，對產(chǎn)生的高頻振蕩進(jìn)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(fù)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Q

8、1集電極電流增加時T的初級感生電動勢右正左負(fù)，次級產(chǎn)生左正右負(fù)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

9、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。電路改進(jìn):可調(diào)頻改進(jìn)，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(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等作為傳遞信息的方式?，F(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

10、）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3-2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(jìn)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(jìn)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

11、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(yuǎn)，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(yuǎn)，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

12、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(qiáng)弱而改變調(diào)頻：使高頻振蕩電流的頻率隨調(diào)制信號的強(qiáng)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(jī)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

13、大差別。使用可變電容調(diào)諧，更均勻細(xì)致，天線和檢波的抽頭使回路達(dá)到匹配。如圖：圖3-6可變電容調(diào)諧電路1）高頻三極管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(jī)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R

14、3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）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(fù)0.7V之間，過強(qiáng)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(jī)耳機(jī)插座或者隨身聽耳機(jī)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(jī)，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(jìn)行

15、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

16、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(jī)可用調(diào)頻收音機(jī)代替!)圖3-7是一種FM調(diào)頻發(fā)射機(jī)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

17、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)mf0.5。4、信號發(fā)射器的發(fā)展其實“無電源收音機(jī)”已經(jīng)有了很悠久的歷史。最早叫礦石收音機(jī)（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(jī)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(qiáng)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

18、臺功率強(qiáng)，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，深埋達(dá)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(jī)，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(jī)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(jī)玻璃；電容要用高頻瓷片；電解用鉭質(zhì)；耳機(jī)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(jī)玻璃安裝板，連線爭取盡

19、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(jī)的發(fā)展軌跡。隨著數(shù)字技術(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(jī)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(jìn)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(jī)的穩(wěn)定可靠性。激勵器輸出直接驅(qū)動發(fā)射機(jī)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(jī)的

20、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(jī)的高次諧波、雜散發(fā)射進(jìn)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(jìn)行檢波、放大，向激勵器送出相應(yīng)的AGC電壓或負(fù)載大駐波保護(hù)控制信號?？刂葡到y(tǒng)對整臺發(fā)射機(jī)的各部件的工作狀態(tài)進(jìn)行采集和監(jiān)控，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，根據(jù)各部件的工作狀態(tài)對發(fā)射機(jī)的工作進(jìn)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(jī)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(jī)的各個部分提供合適的電源。發(fā)射機(jī)主要采用強(qiáng)迫風(fēng)冷形式，整個制冷系統(tǒng)由多個軸流風(fēng)機(jī)構(gòu)成，在機(jī)柜后部的進(jìn)口風(fēng)機(jī)吹風(fēng)，在機(jī)柜頂部排風(fēng)；激勵器、電源由自帶的風(fēng)機(jī)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(jī)礦石收音機(jī)。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(jìn)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(qiáng)化了動手能力，使思維更細(xì)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(qiáng)，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