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目　　录

引言

在本次设计中，发射机的设计利用到高频电子线路中学习到的与实际生活实践相紧密联系的内容：

主要包括主振荡器、缓冲级、倍频器、高频功率放大器、低频功率放大器以及调制器等相关内容。

有利于复习巩固课堂上所学理论知识，认识课本所学知识的实际应用功能，增强对该门课程的学习兴趣，以便于今后更深层次的学习，学会发射机的调节与控制。

1调频发射机的基本知识

1.1调频发射机

调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。

调幅发射机的主要性能指标如下：

工作频率范围：

调幅制一般适用于中、短波广播通信，其工作频率范围为300kHz～30MHz。

早期有使用电抗发调频，现在则主要是使用变容二极管调频法，目前已经发展为利用锁相环调频法并进而成为包含调频锁相环的数字式频率合成器。

调频制无线电广播多用超短波（甚高频）无线电波传送信号，使用频率约为88MHz-108MHz，主要靠空间波传送信号。

目前，地面的广播电视分做VHF（甚高频或称米波）和UHF（特高频或称分米波）两个频段。

在我国，VHF频段电视使用的频率范围是48.5MHz-3MHz，划分成1-12频道，UHF频段使用的频率范围是470MHz-956MHz，划分成：

3-68频道，它们基本上都是靠空间波传播的。

1.2调频发射机的主要性能指标

由于调幅发射机实现调幅简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。

调幅制一般适用于中、短波广播通信，其工作频率范围为300kHz～30MHz；

发射功率：

一般是指发射机送到天线上的功率；

只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去；

调幅系数：

调幅系数ma是调制信号控制载波电压振幅变化的系数，ma的取值范围为0～1，通常以百分数的形式表示，即0%～100%；

非线性失真（包络失真）：

调制器的调制特性不能跟调制电压线性变化而引起已调波的包络失真为调幅发射机的非线性失真，一般要求小于10%。

线性失真：

保持调制电压振幅不变，改变调制频率引起的调幅度特性变化称为线性失真；

噪声电平：

噪声电平是指没有调制信号时，由噪声产生的调制度与信号最大时间的调幅度比，广播发射机的噪声电平要求小于0.1%，一般通信机的噪声电平要求小于1%。

1.３调频发射机的调频方式

1.３.1直接调频

直接调频法就是将调制信号直接对载频进行调频的方法。

直接使振荡器的频率随调制信号成线性关系变化在一个由LC回路决定振荡频率的振荡器中，将一个可变电抗元件接入回路，使可变电抗元件的电抗值随调制电压而变化，则可使振荡器的振荡频率随调制信号而变化。

这种方法的优点是可以在宽频带内进行调频，可以进行频偏为几兆赫的调频，因此倍频次数可以很少。

他的缺点是由于使用自激振荡器，以及变容二极管参数的限制，频率稳定性不好，对振荡器的稳定性要求较高。

优点是易于得到较大的频偏。

1.３.2间接调频

将调制信号进行积分处理在进行调相而得到调频波。

优点是载波中心频率稳定度高；

缺点是频偏小。

中心频率稳定度调频信号的瞬时频率是随调制信号而变化的，但这种变化是以稳定的中心频率（载波频率）为基准的如果中心频率稳定，接收机可正常接收信号如果中心频率不稳，有可能使调频信号的频谱落到接收机通带之外，以致不能正常通信；

同时可能还会影响到邻近信道。

1.３.3变容二极管调频

二极管在低频工作时，具有有很好的单向导电作用。

当工作频率很高时，由于PN结的电容效应（即二极管的电容效应），往往使单向导电特性变得很差，这种电容效应可以归结为两种等效电容。

分别为势垒电容和扩散电容。

变容管利用的是势垒电容，所以PN结总是反向偏置，记u=0时变容管的等效电容为C,r为变容指数，它是一个取决于PN结结构和杂质。

变容二极管在振荡回路中，加在二极管上的电压包括三部分：

直流偏置电压：

VB；

调制信号电压：

uΩ（t）；

回路振荡电压：

vosc（t）。

通常，回路振荡电压幅度较小，可以认为变容管所呈现的电容主要由偏置电压和调制电压决定。

用变容管做为回路总电容的直接调频振荡器频偏大，调制灵敏度高。

优点是振荡器载频频率稳定度不高：

缺点是电源电压、温度变化引起变容二极管电容变化；

振荡回路的高频电压全部都作用在变容管上。

变容二极管的电容不仅受直流偏压和调制电压的制，同时还受高频振荡电压的控制

1.4变容二极管直接调频

通常，广播用变容二极管调频器中，由于压控振荡器还要由锁相环来稳频，因此，振荡回路中必须还由其它作稳频控制用的变容二极管。

另外，在超高频波段使用的变容二极管，通常容量不很大，所以振荡回路中还需加进固定电容，因此，实际的振荡回路就要复杂一些。

下图为变容二极管直接调频电路的电路图：

图1.4变容二极管直接调频电路

2调频发射机工作原理

2.1原理框图

图２.1原理框图

2.2工作原理

随着数字技术的发展，声音技术也开始由模拟方式向数字方式过度，出现了数字调幅、数字调频、DAB等数字声音广播技术。

下边就我台全固态数字调频发射机的原理和组成做简要介绍：

调频发射机由激励器、功放、滤波器、定向耦合器、电源分配系统、控制系统、制冷系统构成；

激励器采用进口的30W调频立体声激励器，根据用户要求可以采用1个或2个激励器，采用2台激励器时可以构成一主一备形式，以提高发射机的稳定可靠性。

本设计是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。

电路原理图如图2.2所示。

图2.2电路原理图

2.3放大电路的选择

晶体管放大器：

晶体管放大器的核心器件是晶体三极管，通过使三极管的发射结正向偏置、集电结反偏让晶体三极管处于放大工作区，让需要放大的信号通过晶体三极管的基极进入，控制集电极电流的变化，实现放大功能。

晶体三极管性能较稳定，价格便宜，不容易损坏。

场效应管放大器：

场效应管放大器的核心器件是场效应管，通过使场效应管的栅极与源极偏置电压，让需要放大的信号通过场效应管的栅极进入，控制漏极与源极电流的变化，实现放大功能。

场效应管性能较稳定，价格中等，但是易损坏。

集成电路放大器：

集成电路放大器采用专用的集成电路来放大信号，一般需要连接一些外围电路，使之处于工作状态并进一步完善集成电路放大效果。

集成电路的放大效果相对较好。

经过比较，采用集成电路放大器。

集成电路放大器将分立式元件集成在一个芯片上，具有很高放大倍数，其性能也比较稳定。

2.4集成电路的选择

基于通信系统原理和高频电子线路的相关知识，采用ROHM公司的BA1404调频立体声发射集成电路。

BA1404是为数不多的调频发射集成电路之一，它弥补了过去用分立元件来设计调频电路的不足，而且具有立体声调制的功能。

因此在FM立体声发射及无线微波方面具有重要的应用价值。

采用BA1404集成芯片。

BA1404是ROHM公司生产的调频立体声发射集成电路，芯片内部集成了立体声调制、FM调制和RF放大器等功能，其工作电压在1～3V之间，典型值为1.25V，加上少许的外围元器件就能够获得良好的立体声调频信号，很容易实现无线话筒的功能。

经过比较，采用BA1404集成芯片。

BA1404芯片的工作电压在1～3V之间，可以采用5号干电池供电，而其它芯片达不到要求。

3电路原理分析

3.1高频功放

丙类功率放大器的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量在射极电阻上产生压降来提供的，故称为自给偏压电路。

当放大器的输入信号为正弦波时，集电极的输出电流为余弦脉冲波，利用谐振回路的选频作用可输出基波谐振电压、电流。

将前级送来的信号进行功率放大，使负载天线上获得满足要求的发射功率，如果求整机效率较高，则应采取丙类功率放大器，若整机效率要求不高，如小于50%波形失真较小时，则可以采用甲类功率放大器。

功率放大器是依据激励信号放大电路对电流的控制，起到把集电极电源直流功率变换成负载回路的交流功率的作用。

在同样的直流功率作用条件下，转换的功率越高，输出的交流功率越大。

这是一个甲类功率放大器，甲类功率放大器，是指当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作在它的放大区，电流的导通角为180度，适用于小信号功率放大，静态工作点在负载线的中点。

负载是一个谐振回路，故为甲类谐振功率放大器。

为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路，如下图为谐振功率放大器的原理电路图3.1。

图3.1共射极电路

丙类放大器的负载特性，其三种工作状态。

欠压状态：

在欠压区至临界点的范围内，放大器的输出电压

随负载电阻

的增大而增大，而电流

、

基本不变，输出电流的振幅基本上不随

变化而变化，故输出功率基本不变；

临界状态：

负载线和

正好相交于临界线的拐点。

放大器工作在临界状态时，输出功率大，管子损耗小，放大器的效率也就较大。

其对应的最佳负载电阻值，用

表示，即当

变小时，放大器处于欠压工作状态，如C点所示。

集电极输出电流较大，集电极电压较小，因此输出功率和效率都较小。

变大时，放大器处于过压工作状态，如B点所示。

集电极电压虽然较大，但集电极电流凹陷，因此输出功率较低，但效率较高。

为了兼顾输出功率和效率的要求，谐振功率放大器通常选择在临界工作状态。

设计谐振功率放大器为临界工作状态的条件是：

。

式中，

为集电极输出电压幅度；

为电源电压；

为晶体管饱和压降。

过压状态：

放大器的负载较大，在过压区，随着负载

的加大，

要下降，因此放大器的输出功率和效率也要减小。

输出电流的振幅将随

的减小而下降，故输出功率也随之下降。

3.2高频振荡电路

LC振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。

选择电容反馈三点式振荡器，而电容反馈三点式振荡器又分为考电容三点式振荡器，克拉泼振荡器，西勒振荡器。

振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成，其框图如图3.2.1所示。

图3.2.1振荡器框图

发射机的工作频率应根据调制方式，在国家有关部门规定的范围内选取。

对于调频发射机，工作频段一般选择在超短波范围内。

发射频率范围（88MHZ～108MHZ）、调制信号（400HZ～1000HZ音频信号，幅度Vp-p=1伏）。

当反馈量足够大时，放大器便会产生自激振荡。

同时，依靠选频网络的选频特性，使得电路只在我们需要的频率上产生自激振荡，而且，选频网络还可以滤除由于器件工作进入非线性区所产生的谐波，使得振荡电路的输出波形更接近于正弦形。

这样，此反馈型振荡电路就可以产生我们需要的正弦信号。

输出信号的频率主要有选频网络来确定。

这样，此电路就符合了题目正弦波振荡器的要求。

电容三点式改进型振荡电路，也叫克拉泼振荡器，不需要外来激励信号，自身将直流电能转换为交流电能的电路。

由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成，振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。

西勒振荡电路是另一种改进型电容三点式振荡器如图4.4.2所示。

电容C1、C2、C3的取值原则同克拉泼振荡电路。

它与克拉泼振荡电路的不同点仅在于回路电感L两端并联一个可变电容C4。

这种电路同样具有频率稳定度高的显著特点。

故本电路采用了西勒电路作为高频振荡电路，为FM调制提供高频信号源。

西勒电路如下图3.2.2所示：

图3.2.2西勒振荡电路

3.3音频信号输入及放大

要接入麦克风，所以要给麦克风提供驱动电压，驱动电压要适当，防止直流电通过防止过大的电流将晶体三极管烧坏，但又不能太大，通过22k的电阻R1实现，C1的作用是滤波减小干扰，C2为耦合电容有隔直通交的作用，准许音频信号加载到后一级。

为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用共发射极电路。

图3.3麦克风接入电路原理图

3.4立体声合

BA1404是ROHM公司生产的为数不多的调频发射集成电路之一，它弥补了过去用分立元件来设计调频电路的不足，而具有立体声调制的功能。

仅用很少的外围元件就可得到优美的立体声调频信号。

因为在FM立体声发射及无线微波方面具有重要的应用价值。

它主要由前置音频放大器（AMP），立体声调制器（MPX），FM调制器及射频放大器组成。

立体声前置级分别为两个声道的音频放大器。

输入为0.5mV时，增益高达37dB，频带宽度为19kHz。

如输入信号中存在频率高于19kHz的成分，则必须在输入端加一个低通滤波器，否则两个声道的分离度会下降。

在立体声调制组，振荡器输出的38kHz信号于立体声调制。

通常在16、17脚接一可调电阻，以获得最佳的通道分离度。

采用BA1404调频发射芯片做立体声调率发射电路方案，应用电路如图3.4所示，BA1404主要由前置放大器（AMP），立体声调制器（MPX），FM调制器及射频放大器组成。

立体声前置级分别为两个声道的音频放大器。

输入为0.5mV时,增益高达37dB,频带宽度为19KHz,如输入信号存在频率高于19KHz成分,则必须在输入端加一个低通滤波器,否则两个声道的分离度会下降。

BA1404对于一般的调频发射已经够了,但它却有一个致命的缺点:

没有锁相环电路,即PLL,容易跑频。

图3.4BA1404调频发射芯片

立体声混合信号（MPX输出信号）与导频输出信号（PILOTOUT）合成后的调制信号通过12脚进入射频振荡器并对载波进行FM调制，经射频放大后输出射频信号，射频信号的典型值在600mV左右。

BA1404内部还提供了一个参考电压单元VREF。

设计者可以利用这个电压信号改变外接变容二极管的电容值，继而改变载波的振荡频率。

因此，只要控制一个电阻的分压值就可以达到改变发射频率的目的，这是比较独特的设计。

4电路调试及影响因素

4.1调试的方法

调试方法是先检查印刷电路板和焊接情况，应元短路和虚、假焊现象、焊点是否有光泽残渣等等，然后可接通电源；

打开收音机的接收天线，这是将发射机的信号有有效的发射出去，信号是我用电脑上的MP3，比如一首熟悉的歌曲。

波段开关置于FM波段（频率范围至于88兆赫至108兆赫）；

近距离的用调频收音机接收发射机发出的信号，慢慢的调台，直到调频收音机接收到发射机发出的信号，但此时此刻，信号是比较模糊不清的。

如果一直调台都不能收到信号，此时可以适当的向一个方向调一下电感L3，因为电感L3是调固定频率的。

若还是不能接收到信号，说明可能电路板有问题或者芯片BA1404是坏的。

如果此步骤没问题，可进行下一步；

当接收到微弱信号时，此时我也发现在一个问题，就是信号中杂有其它的信号，即串台了。

调节振荡线圈电感的匝间距离，使发射频率落在88～108MHz的调频频段内，我的频率是调在100MHZ以后的，因为100MHZ之前基本上都有台的，而且容易串台。

慢慢调电感，细心听调频收音机是否有的MP3播放的音乐；

发射频率：

102.3MHz，使用距离，几十米以内；

使用条件：

9V电源，使用环境空间开阔，干扰少的地方。

4.2影响对发射机效果的因素

环境因素：

环境因素主要有路径、树木的密度、环境的电磁干扰、建筑物、天气情况和地形差别等。

这些因素和其他一些参数直接影响信号的场强和覆盖范围。

系统参数：

发射机输出功率越强，发射信号的覆盖范围越大，通信距离也越远。

但发射功率也不能过大，发射功率过大，不仅耗电，影响功放元件寿命，而且干扰性强，影响他人的通话效果，还会产生辐射污染。

各国的无线电管理机构对通信设备的发射功率都有明确规定。

通信机的接收灵敏度越高，通信距离就越远。

天线的增益，在天线与机器匹配时，通常情况，天线高度增加，接收或发射能力增强。

手持对讲机所用天线一般为螺旋天线，其带宽和增益比其他种类的天线要小，更容易受人体影响。

其它影响因素：

电池电量不足，当电池电量不足时，通话质量会变差。

严重时，会有噪音出现，影响正常通话。

天线匹配，天线的频段和机器频段不一致，天线阻抗不匹配，都会严重影响通话距离。

对于使用者来说，在换用天线时要注意将天线拧紧，另外不能随便使用非厂家提供的天线，也不能使用不符合机器频点的天线。

音质的好坏主要取决于预加重和去加重电路，目前还有较先进的语音处理电路"

语音压扩电路和低水平扩张电路的应用"

，这对于保真语音有很好的效果。

4.3焊接对电路的影响

焊接电路板有许多需要注意的地方，电路板焊接的好坏直接关系着实验的成败要先检查所有的元件是否可用，三极管应分清基极，集电极，发射极，变容二极管要使用万用表区分好正负极，避免接线时出现错误；

排版时要注意横平竖直，最好将三个三极管平行放置，这样易于测试；

焊接时要注意防止虚焊，电容电感尽量卧式安装，焊接完成后尽量缩短高频部分的元件引线，但不用剪太短，否则不容易更改；

接地线时不能贪图省事，用锡一直拉一排连接各管脚的地这样不易更改线路，应仍使用导线连接，便于修改；

绕中周时应有规律的绕，均匀的绕，从下到上或者从上到下，切不可上面绕几圈下面绕几圈，这样在调节的时候会出错，焊接漆包线时一定要将焊接处的漆刮干净，最好用火烧，绕完后要用万用表测试其是否导通；

电源线和地线排放的位置不能靠太近，否则用鳄鱼夹加电时易发生短路碰电。

5结论

通过这次实训了解搭配在发射机安装焊接调试时，装元件要细心，以免装错元件，有正负极性的元器件不能焊接反，焊接时也要讲究技巧，尽量不要出现虚焊、脱焊或短焊等情况。

由于金属同空气接触以后，表面会生成一层氧化膜。

温度越高，氧化就越厉害。

这层氧化膜会阻止液态焊锡对金属的润湿作用，犹如玻璃沾上油就会使水不能润湿一样。

所以我们要选用合适的助焊剂去除氧化膜，防止氧化，减小表面张力，使焊点美观。

焊点质量要求,可靠的电气连