小型通信系统之发射电台设计

-1-湖北理工学院电气与电子信息工程学院《小型通信系统设计与制作》报告课设名称：多功能微型调频发射器的设计与制作专业名称：通信工程班级：2016通信工程学号：姓名：蔡梦霞白青岗古应伟指导教师：桂静宜、王海华、艾青课设时间：2019.2.25—2019.3.15(1-3周)课设地点：K2-505-2-电气与电子信息工程学院《小型通信系统设计与制作》任务书2018—2019学年第2学期学生姓名：蔡梦霞、白青岗、古应伟专业班级：通信工程2016(1)班指导教师：桂静宜、王海华、艾青工作部门：电子信息工程系一、课程设计题目：多功能微型调频发射器的设计与制作二、课程设计内容（含技术指标）利用通信原理和高频电子线路的相关知识，来完成对输入的语音信号的调频，然后通过解调利用耳机接收该语音信号。通过本课程设计，使学生对通信系统的整体结构及配置有全面的了解。训练学生的动手实践能力，培养学生具体问题的能力。让学生通过本课程设计，熟悉基本通信系统单元的设计方法和工作原理，尤其是调频和解调原理。对学生进行基本技能训练，例如组成系统、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；使学生理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。总体要求：1．思路清晰，给出整体设计框图，画出整机原理图；2．给出具体设计思路，画出单元电路，并进行电路设计中相关元件值的计算；3．用仿真软件对系统进行仿真，验证设计结果，并将其打印出图纸；4．编写设计说明书；5．说明书和所有图纸要求用计算机打印。具体电路指标：1．发射机功率mWPA10，负载电阻75LR；2．开阔地传播距离mS100；3．发射机工作频率MHzMHzfc10888；4．调频信号幅度VULm1时，最大频偏kHzfm20；5．接收机工作频率MHzMHzfc10888'；6．输出平均功率WPO25.0（负载电阻8R）；7．接收灵敏度uV10。三、进度安排1．时间安排序号内容学时安排（天）1布置任务，查阅资料及调研。52硬件设计，绘制电路图，完成仿真，生成PCB。53实际电路调试。34答辩、撰写设计报告书。2-3-合计15设计指导答辩地点：K2-5052．执行要求要求每组不超过3人，为避免雷同，在设计中每个同学的侧重点不能一样。四、基本要求1．根据设计内容拟定设计方案，绘制出设计电路图并在PCB/万能板上完成电路的安装，焊接和调试工作。2．撰写设计报告书。五、课程设计考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本内涵分值设计过程考勤10分答辩回答问题情况20分实物测试正常无故障运行40分设计报告完成设计任务、报告规范性等情况30分90～100分：优；80～89分：良；70～79分：中；60～69分，及格；60分以下：不及格六、课程设计参考资料1．张肃文主编．《高频电子线路(第五版)》[M]．北京：高等教育出版社，2009年5月2．樊昌信，曹丽娜编著．《通信原理(第七版)》[M]．北京：国防工业学出版社，2012年11月3．罗杰，谢自美主编．《电子线路设计.实验.测试(第5版)[M]．北京：电子工业出版社，2015年1月指导教师：桂静宜、王海华、艾青2019年2月20日目录1、前言...............................................................................................................-1-2、多功能微型调频发射机的设计..................................................................-1-2.1方案论证与选择...................................................................................-1-2.1.1直接调频基本原理.....................................................................-2-2.1.2间接调频基本原理.....................................................................-2-2.2调频发射机的原理框图设计...............................................................-2-3、硬件电路设计与仿真..................................................................................-3-3.1信号识别与提取电路..........................................................................-3-3.2音频放大电路.......................................................................................-4-3.3射极跟随器电路...................................................................................-5-3.4高频振荡调频电路...............................................................................-6-3.5π型滤波电路......................................................................................-9-3.6直流稳压电源....................................................................................-10-4、整体系统电路设计与调试........................................................................-10-5、课程设计总结............................................................................................-13-6、参考文献.....................................................................................................-13-7、附录.............................................................................................................-14-7.1硬件电路原理图.................................................................................-14-7.2总体仿真电路图.................................................................................-14-7.3PCB图..................................................................................................-15-7.4作品照片............................................................................................-15-7.5元件清单............................................................................................-16--1-1、前言当今社会,通信系统扮演着十分重要的角色，作为通信系统的核心，无线电技术越来越重要。有人说：如果有一天这个时代的网络全部瘫痪了，最重要的通讯手段就是无线电了。从二战时期的无线电台，到现在的电视、广播，无线电技术无处不在。无线电发射与接收设备是高频电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统、雷达系统、电子对抗系统、无线电制导系统等必不可少的设备。无线电发射机就是可以将信号按一定调制方式发射出去的装置，广泛应用于电视、广播、雷达等各种民用、军用设备，主要可分为调频发射机、调幅发射机、光发射机、哈里斯发射机等多种类型。单单有了发射机还不行，还要有接收机与之相匹配，接收机需要满足与发射机一致的频率、地址等一系列条件后才能接收到发射机发射的内容。最常见的接收机就是收音机。我们国家比较常用的发射机调制方式使用FM调制，首先将音频信号和高频载波调制为调频波，使高频载波的频率随音频信号发生变化，再对所产生的高频信号进行放大、激励、功放和一系列的阻抗匹配，使信号输出到天线，并将信号发送出去。高频信号的产生现在有频率合成、PLL等方式。现在我国商业调频广播的频率范围为88-108MHZ。作为通信工程专业的学生，在系统学习了模拟电子技术和通信电子线路的课程后，可以自己设计小功率调频发射机，做一部可以发射语音和音频信号的便携式微型电台。2、多功能微型调频发射机的设计2.1方案论证与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直接控制振荡器的振荡频率(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间的关系,将调制信号先进行积分,再对积分后的信号进行调相，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。另外一种更为简单的直接调频方法是用三极管直接调频。原理是三极管组成共基极超高频振荡器,基极与集电极的电压随基极输入的音频信号变化而变化,从而改变高频振荡的频率,最终实现频率的调制。由于采用变容二级管调频,对高频轭流圈的参数要求比较苛刻。这样会使设计电路变得困难。因此采用三极管直接调制的方法,这样不仅能够实现FM调频,而且使电路变得非常简洁。-2-2.1.1直接调频基本原理直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率,使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率,就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数,从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变,就能够实现直接调频。直接调频可用如下方法实现:在LC振荡器中,决定振荡频率的主要元件是LC振荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中,决定振荡频率的主要元件是电感和电容。因而,根据调频的特点,用调制信号去控制电感、电容的数值就能实现调频。2.1.2间接调频基本原理间接调频的基本原理是不直接针对载波,而是通过后一级的可控的移相网络。将调制信号先进行积分，而后以此积分值进行调相,即得间接调频。我们将变容