高频课程设计
课程:高频课程设计
课题:调频发射机设计
专业:电气信息类
班级:1202班
座号:3120210202
姓名:苏新萍
指导老师:林挺钊、郑文斌、林丽
目录
序言 (3)
绪论 (4)
一、设计题目:发射机 (4)
1.1 进程安排 (4)
1.2 设计内容 (5)
(1)、设计课题 (5)
(2)、实践目的 (5)
1.3 设计要求 (5)
二、发射机原理 (5)
2.1 设计整体思路: (5)
2.2 基本原理 (6)
2.2.1 、直接调频 (6)
2.2.1.1、改变振荡回路的元件参数实现调频 (6)
2.2.1.2.控制振荡器的工作状态实现调频 (6)
2.3间接调频 (7)
三、调频方案选择 (7)
第1章电路的设计 (10)
一、电路整体设计介绍 (10)
第2章单元电路 (12)
一、声--电电路 (12)
二、LC振荡器 (12)
参数计算 (13)
三、音频放大电路 (14)
四、功率放大级: (15)
参数计算 (17)
第三章调频发射机元件说明 (19)
3.1 原理图 (19)
3.2 PCB图 (19)
3.3各个元器件说明 (20)
第四章电路的调试及调试结果 (22)
4.2、调试结果 (22)
第六章实验总结及心得体会 (24)
参考文献 (26)
附录一、原理图 (27)
附录二、PCB图 (28)
附录三、元件清单 (29)
序言
随着人类的文明不断进步,科学技术不断的发展,人们之间的交流越来越多,相互交换的信息也日益剧增,要传送的信息类型也是越来越多样化。科技的进步也使得通信的技术得到了发展,特别是无线电波的使用,使我们的通信更加实时、高效。科技的快速发展,将使人们的通信更方便快捷。
随着科技的发展和人民生活水平的提高,无线电发射机在生活中得到广泛应用,最普遍的有电台、对讲机等。人们通过无线电发射机可以把需要传播出的信息发射出去,接收者可以通过特制的接收机接受信息,最普通的模式是:广播电台通过无线电发射机发射出广播,收听者通过收音机即可接收到电台广播。
发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。是一个比较笼统的概念。广泛应用与电视,广播,,通信,报警,雷达,遥控,遥测,电子对抗等各种民用、军用设备。发射机按调制方式可可分为调频(FM),调幅(AM),调相(PM)和脉冲调制四大类。他们又有模拟和数字之分。通常,发射机包括三个部分:高频部分,低频部分,和电源部分。高频部分一般包括主振荡器、缓冲放大、倍频器、中间放大、功放推动级与末级功放。主振器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性,主振级往往采用石英晶体振荡器,并在它后面加上缓冲级,以削弱后级对主振器的影响。低频部分包括话筒、低频电压放大级、低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大,在末级功放处获得所需的功率电平,以便对高频末级功率放大器进行调制。因此,末级低频功率放大级也叫调制器。调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。
调频发射机目前处于快速发展之中,在很多领域都有了很广泛的应用。它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。本文也是以调频发射机展开叙
述的。
绪论
一、设计题目:发射机
1.1 进程安排
本次设计时间为1周,共4.5天。具体时间安排如下:
序号内容安排天数
1 布置实践任务(指导老师分配任务,讲解整个设计的整体
要求。)
0.5
2 查资料、定方案(学生根据课题要求查找相关资料,完成
初步设计方案。)
0.5
3 方案评估(学生分组讨论设计方案,并对方案进行答辩,
并确定最终设计方案。)
0.5
4 采购(学生根据确定的设计方案,自己采购电子元器件。)0.5
5 制板(学生利用Protel绘制原理图、PCB图,并转印制
作电路板。)
0.5
6 调试及功能改进(学生焊接电路板并进行系统调试。时间
允许条件下,学生可进行发挥设计,对系统功能进行扩
展。)
1.5
7 实践总结(学生完成设计报告,指导老师对学生设计产品、
报告进行评估定级)
0.5
1.2 设计内容
(1)、设计课题
调频(或调幅)发射机设计
(2)、实践目的
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。本次设计要达到以下目的:
1.进一步认识射频发射与接收系统;
2.掌握调频(或调幅)无线电发射机的设计;
3.学习无线电通信系统的设计与调试。
1.3 设计要求
1.发射机采用FM、AM或者其它的调制方式;
2.若采用FM调制方式,要求发射频率覆盖范围在88-108MHz,传输距
离>20m;
3.若采用AM调制方式,发射频率为中波波段或30MHz左右,传输距离>20m;
4.为了加深对调制系统的认识,发射机建议采用分立元件设计;(采用集成电路
的设计方法建议作为备选方案;)
5.已调信号通过AM/FM多波段收音机进行接收测试。
二、发射机原理
2.1 设计整体思路:
采用FM调制的调频发射机其原理框图如下图所示,它由调制器、前置功放、末级功放和直流稳压电源等部分组成。
发射天线
FM调制器前置功放末级功放
直流稳压源
图1 FM发射机原理方框图
2.2 基本原理
本设计图采用FM 调制。
载波()t w U t u c cm c cos )(=,调制信号()t u Ω;通过FM 调制,使得)(t u c 频率变化量与调制信号()t u Ω的大小成正比。即已调信号的瞬时角频率
()()t u k w t w f c Ω?+=
已调信号的瞬时相位为
()()t d t u
k t w t d t w t t
f
c t
''+=''=??
Ω
)(0
?
实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类。
2.2.1 、直接调频
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:
2.2.1.1、 改变振荡回路的元件参数实现调频
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阻和电容。因而,根据调频的特点,用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。
调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路,而可控电阻元件有二极管和场效应管。
2.2.1.2.控制振荡器的工作状态实现调频
在微波发射机中,常用速调管振荡器作为载波振荡器,其振荡频率受控于加在管子反射极上的反射极电压。因此,只需将调制信号加至反射极即可实现调频。
若载波是由多谐振荡器产生的方波,则可用调制信号控制积分电容的充放电电流,从而控制其振荡频率。
2.3间接调频
如图5所示,不直接针对载波,而是通过后一级的可控的移相网络。 将Ω
u 先进行积分()??
? ???Ωt
dt t u k 01,而后以此积分值进行调相,即得间接调频。 ()()??
? ??''+=?Ωt
f c cm FM t d t u k t w V t u 0cos
图5 间接调频实现
可控移相网络的实现方法如下图6所示。将变容二极管接在高频放大器的谐振回路里,就可构成变容二极管调相电路。电路中,由于调制信号的作用使回路谐振频率改变,当载波通过这个回路时由于失谐而产生相移,从而获得调相。
图6 单级回路变容管调相电路
三、调频方案选择
利用通信原理和高频电子线路的相关知识,为确保电路能高效率输出足够大
的高频功率,并馈送到天线进行发射,可进行如下设计方案的选择:
方案一:通过音频信号改变载波的幅值实现载波调幅发射,调幅发射机实现调制简便,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,但是调幅发射机的信号容易失真且发射距离不远。
方案二:以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路。虽然是以晶体振荡器做成的高精度高稳定度的调频电路,很能达到我们的要求。但考虑到元件使用问题,我们继而找寻更符合实际的方案。
方案三:通过音频信号改变载波的频率实现调频发射,调频发射机发射的频率带宽较宽,但其在高频段因所占的相对频带较调幅波发射更窄,发射距离远,信号失真小。并且在要求传输距离不是很远的情况下,我们用直接载波调频很容易实现载波调频发射机的设计,在能满足我的课程设计的技术指标要求的情况下,我门选择直接载波调频的方案来设接调频发射机。
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,基极与发射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。此方案也有以下三种方案选择: (1)方案一:考毕兹振荡器
考毕兹振荡器其振荡频率为f=LC π21
,式中L=1L +2L +2M ,此方案比较容易起振,调整也方便,但输出的波形不好,在频率较高时不易起振。 (2)方案二:克拉泼振荡器
克拉泼振荡器其振荡频率为f=LC π21
,式中C=
3
211
111
C C C ++,
此电路的频率稳定度较好,但在振荡范围较宽时,输出幅度不均匀,且频率升
高后不易起振,其主要用于固定频率或波段范围较窄的场8合。 (3)方案三:西勒振荡器
西勒振荡器其振荡频率为f=LC π21
,式中C=3
211
111
C C C +++4C ,
这种振荡器较易起振,振荡频率也较为稳定,波形失真较小,当参数设置得当时,其频率覆盖系数较大。
基于以上分析,我们决定选用方案三调频。
方案四:本方案的调频发射机主要由四个基本模块组成,第一级是由驻极体话筒构成的声-电转换电路;第二级是超高频振荡调制器;第三级音频放大电路;第四级高频功率放大器;总体电路如下图(1),该电路由声--电转换、音频放大器、高频振荡调制器和高频功率放大器等部分组成。声--电转换器由驻极体话筒M1担任,它拾取周围环境声波信号后即输出相应电信号,经C16送至Q1的基极进行频率调制,Q1组成共基极超高频振荡器,基极与集电极的电压随基级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。再经C12输入到晶体管Q2,Q2担任音频放大器,对已调音频信号进行放大,再经过C10输入到晶体管Q3,Q3担任功率放大器,对信号再次放大,使信号功率足够大,达到发射远的目的。且元件利用少,且成本低廉,接线简单。
第1章电路的设计
一、电路整体设计介绍
如图(1)所示,这个设计的声音调频电路采用常用分立元件构成的电路。射频电路有高频振荡器,缓冲放大器,末级功率放大器及天线组成。高频振荡器用来产生载频信号,频点落在88-108MHz内,(测得频率为88.9MHZ)通过改变电感量与可调电容即可改变发射频率。在音频信号的作用下,通过改变晶体管极间电容实现调频,产生相应的调频波,射频信号由Q1的发射极输出,送到Q3,L2,C3,R3等组成的缓冲放大器进行功率提升,并可减轻末级放大电路对振荡器的影响。末级为高频甲类窄带放大,对射频功率再进一步放大,经C8耦合到发射天线向周围空间辐射。由于高频电路受干扰严重,如果电源从前级接进去,干扰信号会经过每一级的放大,越来越强,所以Vcc应该从末级接入。
图1 总体电路的设计
调频电路是通过改变晶体管极间电容实现调频的,由于任何PN结在输入电压时,输入电压的变化将会引起结电容变化,即所谓的变容效应。因此,利用变容效应也可实现调频。
图(1)中,Q1,L1,C1,C11, C14, C13,Cb’c构成电容三点式振荡电路,其
工作原理如下:对高频而言,Q1基极是接地的,所以是共基极电路。基极-基极间的结电容Cb’c并联在L1,C3谐振回路两端,能影响振荡频率。调制电压加于Q1基极,可改变Q1的基极电压,使发射极与基极间的输入电压发生变化,从而使结电容Cb’c跟随调制电压而变化,这就实现了调频。在经过Q3,Q2放大后由天线发射出去。
第2章单元电路
一、声--电电路
(1)由于要接入麦克风,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20k的
电阻R1实现, C16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。
同时MP3等类型的随身听或者手机在接
有立体声插头后也可以达到发射功能,通
过S1来控制两个的切换。电路如右图2
所示:
图2声电电路二、LC振荡器
LC调频振荡器——主振级:是正弦波
自激振荡器,用来产生频率的高频振荡信
号,由于整个发射机的频率稳定度由它决
定,因此要求主振级有较高的频率稳定度,
同时也有一定的振荡功率(或电压),其输
出波形失真要小。采用西勒振荡器构成。
具体电路如图(3)
图3 西勒振荡电路
本设计采用较为稳定的西勒震荡电路如图3所示三极管T2应为甲类工作状态,其静态工作点不应设的太高,工作点太高振荡管工作范围易进入饱和区,输出阻抗的降低将使振荡波形严重失真,但工作点太低将不易起振。
这是射频发射器的频率发生器,通过C13 、C14、 C11、 C1、L1组成改进型电容三点式(西勒振荡器),以为C1与L1并联,所以又称为并联型电容三点式振荡器。由于C11、C14远大于C1,所以回路电容C计算公式如下:
C=C1+C11C14C13/(C11C14+C11C13+C11C14) ≈C1+C11
中心频率:f0=1/(L(C1+C11)) ?
实际电路中通过调节电感值就可以得到所需要的频率。这里C6是与下一级放大电路的耦合电容,作用是隔直流,保护电路。
小功率振荡器的静态工作电流I
CQ 为1—4mA,I
CQ
偏大
,
振荡幅度增加,但是
波形失真严重,频率稳定性变差。C1、L1与C13、C14组成并联谐振回路,其中
C14两端电压构成振荡器的反馈电压U
BE,以满足∑∮=2n∏,比值C
13
∕C
14
=F
决定反馈电压的大小,当A
VO
=1的时候,振荡器满足振荡平衡条件,电路的起振
条件为A
VO F>1,为减小晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响,C
13
,C
14
的
值要尽可能的大。
根据西勒振荡器的原理,C
1≤C
13
,C
1
≤C
14
,则回路的振荡频率f
0
主
要由C1决定,如果C1为几十皮法,C
13、C
14
可取几百皮法至几千皮法。反馈
系数F一般为1/2—1/8。而一般的谐振回路L与电容的C∑的值之间关系取为L/ C∑=10^5—10^6
参数计算
(一)、电容估算
以上估算各电容的值时,应该尽力选择标准电容值,为方便调整振荡
频率,C
1
的电容用可变电容调节。经查三极管9018的静态结电容
C
b’c 为2pF,取C
11
,C
14
,C
13
的值分别为:10Pf,39Pf,102pf。
(二)、偏置电阻的计算
偏置电阻决定静态工作点,所以要计算偏置电阻首先要先确定主振荡
器的静态工作电流I
CQ。一般小功率振荡器的静态工作电流I
CQ
为
1――4mA ,则选择I CQ=4mA ,根据所选晶体管的型号确定电流放大倍数β的值,则:
1) Ue ≤0.2Vcc 取Vcc=5V ,则,Ue=1V,Ie 取4mA,则Re=1/4mA=0.25k,
取100Ω。
2) 设流过R2的电流为I1,流过基极的电流为IBQ ,则I1=IBQ ,I1
=(5--10)IBQ ,Ie=4mA ≈Ic=βIBQ, β=50,∴IBQ =4/50=0.08mA,则R2=(5-3)/0.08=25k,取R2=27K
三、音频放大电路
音频放大电路由共射放大电路构成。由调制级转换过来的音频信号非常弱,因此必须再加上一级共射放大的电路。然而要使共射放大电路工作在放大区,必须有合适的静态工作点Q 。 a 、静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点,应在输入信号Ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流Ic 以及各电极对地的电位UB 、Uc 、UE 。一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压UE 或Uc ,然后算出Ic 的方法,例如,只要
测出UE ,即可用:
E E C E R U I I =
≈算出Ic(也可根据C C
CC
C R U U I -==,由Uc 确定
Ic)同时也能算出UBE= UB-UE ,UcE= Uc-UE 。
图1 实物图 直流等效电路
图2 静态工作点对U0波形失真的影响
b 、 静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic (或UcE )的调整与测试。静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号
以后易产生饱合失真,此时Uo 的负半周将被削底,如上图2所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即
Uo 的正半周被削顶(一般截止失真不如饱合失真明显),如图2所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的输入电压Ui ,检查输出电压Uo 的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。
这是电路的一级放大,由于通过调制电路的信号很小所以要用甲类放大器,以防止失真或无法达到放大作用,这里负载采用L2、C3并联谐振回路达到选聘和匹配作用。R3的作用是给基极提供偏置电压,设置三极管的静态工作点和设置放大倍数。C2滤波减小干扰。
四、功率放大级:
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,且工作在甲类状态,输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤,如下图为谐振功率放大器的原理电路图:
其中Zl 为外接负载,Lr Cr 为匹配网络,它们与外接负载共同组成并联谐振回路,调Cr 使回路谐振在输入信号上,为实现丙类功放,基极偏置电压Vbb 应该没在功率管的截至区内。
若忽略基区宽度调制效应及管子结电容的影响,则输入信号电压Vb (t )=(coswt )*Vbm ,根据cos BE BB b BB bm s v V v V V t ω=+=+,集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半个周期,用傅里叶级数展开可得:
1212cos cos2C co c c CO c m s c m s i I i i I t I t ωω=++++……=I
………
由于集电极谐振回路调谐在输入信号频率上,因而它对ic 中的基波分量呈现的阻抗最大,且为纯电阻,称为谐振电阻。1/o s r t L C ωω==为回路谐振角频
率,Qe= o
ω r
L /RL 为回路有载品质因素,而谐振回路上对c i 中的其他分量呈现
的阻抗均很小,这样可以近似认为回路上仅有由基波分量产生的电压,Vc ,而平均分量和各次谐波分量产生的电压均可忽略,因而可在负载上得到不失真信号功率。
利用谐振回路的选频作用,可以将失真的集电极电流脉冲变换为不失真的余弦电压,同时还可以将含有电抗分量的外接负载变换为谐振电阻Re ,而且调节r L
r C ,还能保持回路谐振时使Re 等于放大管所需的集电极负载,实现阻抗匹配,因此在谐波功率放大器中,谐振回路起了选频和匹配的双重作用。
功率放大器的基极偏置电压VBE 是利用发射极电流的直流分量IEO (≈ICO )
在射极电阻上产生的压降来提供的,故称为自给偏压电路。当放大
器的输入信号'
i v 为正弦波时,集电
极的输出电流iC 为余弦脉冲波。利用谐振回路LC 的选频作用可输出基波谐振电压vc1,电流ic1。图1-3
画出了丙类功率放大器的基极与集电极间的电流、电压波形关系。分析可得下列
基本关系式:
011R I V m c m c = 式中,
m
c V 1为集电极输出的谐振电压及基波电压的振幅;
m c I 1为集电极基波电流振幅;0R 为集电极回路的谐振阻 抗。
02102111212121R V R I I V P m
c m c m c m c C =
== 式中,PC 为集电极输出功率 CO CC D I V P =
式中,PD 为电源VCC 供给的直流功率;ICO 为集电极电流 脉冲iC 的直流分量。图1-3 放大器的效率η为
CO m
c CC m c I I V V 1121?
?=
η
最后一级设为甲类放大,以提高发射功率使已调信号可以发射更远,集电极同样采用L3、C7并联谐振电路选频匹配。后面通过旁路电容C14=33PF 的极性电容滤除无用的小信号,减小干扰。再通过C8将调制信号耦合到天线上去。
参数计算
(一)、旁路电容选取
以上估算各电容的值时,应该尽力选择标准电容值,一般应使旁路电容C15的容抗为与其并联的电阻值的1/20—1/10,但是,当与其并联电阻的值如果较大时,应该当使C15的容抗为几十欧甚至是几欧。由下面计算可得并联的电阻为1K则,这里选取C15为100uF.
(二)、偏置电阻的计算
偏置电阻决定静态工作点,所以要计算偏置电阻首先要先确定主振荡器的静
态工作电流I
CQ。一般小功的静态工作电流I
CQ
为2――10mA,则选择I
CQ
=2mA,
根据所选晶体管的型号确定电流放大倍数β的值,则根据下面的计算出个电阻值,选取最接近的标称电阻值:
1)由Re=Ue/Ie≈Ue/I
C
确定Re,一般Ue=0.2Vcc
2)由流过R9的电流IB2=10IBQ=10I
CQ
/β确定R9=UBQ/IB2=(UEQ+UBE)/IB2,式中UEQ=I CQ Re
3)由UBQ=R4/(R4+R7)Vcc,确定R4=R7(Vcc/U BQ-1)
第三章调频发射机元件说明3.1 原理图
3.2 PCB图
3.3各个元器件说明
MIC是驻极体话筒,它的作用就是感应空气中声波的微弱震动,并输出跟声音变化规律一样的电信号。一般可以输出十几毫伏以上的音频信号,这个信号足以调至下一级的高频振荡信号的频率。它有正负之分,一般和外壳相同的是腹肌。如是MIC驻极话筒的偏置电阻,有了这个电阻,话筒才能输出音频信号,这是因为MIC驻极话筒内部本身有一极场效应管放大电路,用来阻抗匹配和提高输出能力等作用。但是话筒不应选灵敏度太高的,否则容易出现声反馈,出现自己叫声。
C16是音频信号耦合电容,将话筒感应输出的声音电信号传递到下一级。
C13是Q9018的基极滤波电容,一方面滤除高频杂音,另一方面让三极管的高频电位为0。
R2是三极管的集电极偏置电阻,它们起限制集电极电流Ic的作用。
R7极管的发射极电阻,这里起到稳定直流工作点作用,和C8构成了高频信号负载电阻作用,也是整个高频振荡回路的一部分。
C1和L1组成并联谐振回路,起到选择振荡频率的主要作用,改变C1的容量或者L1的形状(包括圈数),可以方便的改变发射频率。
C1、C11、C14构成了电容三点式振荡,C11是反馈电容,是电路起振的关键。
C12是耦合电容,具有阻直传交的作用,阻止每级之间的静态工作点相互影响。
R3的作用是给基极提供偏置电压,设置三极管的静态工作点和设置放大倍数。
C8是高频信号输出耦合电容,目的是为了让让高频信号变成无线电波辐射到天空中。因此,天线最好竖直向上,长度最好等于无线电波的频率波长(或者整数倍),四周应该开阔,不要有金属物阻挡。一般在λ/4长的时候传输效果最好,根据λ=C/f其中(C=3*10^8)
C7和L3组成并联谐振回路,起到选择振荡频率的主要作用。
C2、C4和C6为滤波电容,起到电容滤波作用,滤除高频杂信号,防止它影响直流静态工作点。
无线发射机系统 无线发射机系统 发射机一般包括振荡器、调制器、上变频器、滤波器、功率放大器。最简单的发射机可能只有一个振荡器,复杂的发射机还包括锁相环或频率合成器。 信号对振荡器的调制方式有振幅调制(AM)、相位调制(FM、PM)或数字调制。 振荡器输出功率也可上变频到更高的频率,功率放大器用来提高高频输出功率。为了减小相位噪声可用锁相环将振荡器相位锁定,或用频率合成器代替一般的振荡器。锁相环、频率合成器都基于高频率稳定度的晶振。 表示振荡器的特征参数有: 1.输出功率与工作频率(power output and operating frequency) 2.效率(efficiency):有两种定义,一种是直流到射频(dc-to-RF)转换效率,定义为 另一种定义叫做功率附加效率PAE(power added efficiency),其定义为 Pout、Pin分别为射频输出、输入功率。 3.输出功率随频率变化(power output variation)
4.频率调谐范围(frequency tuning range):频率调谐可以通过电的也可通过机械的方法实现。 5.稳定性(stability):稳定性指当振荡器/发射机经受某种电的或机械扰动后回到原先工作点的能力。 6.电路品质因数(circuit quality(Q) factor):指振荡器谐振电路的固有品质因数以及有载品质因数。 7.噪声(noise):有AM、FM噪声,还有相位噪声。 8.频率波动(frequency variations):包括频率跳变(frequency jumping)、频率挽入(frequency pulling)、频率推出(frequency pushing)。 频率跳变源于器件阻抗的跳变,频率挽入是指负载相位变化360°引起的频变化,频率推出源于直流偏置的变化。 9.Post-tuning drift:指从起振到稳态过程中由于固态器件被加热而引起的频率、功率漂移。 10.杂散信号(spurious signal):除了所希望载波频率信号外的所有其它频率信号。 11.邻信道功率比(adjacent channel power ratio, ACPR):这个指标专门针对数字无线通信系统的,用来评价交调干扰。 发射机噪声 产生噪声的原因:振荡器是一个非线性器件,振荡器产生的噪声电压、噪声电流将对振荡器产生的有用信号进行调制, 噪声可分为三类:AM噪声、FM噪声以及相位噪声。 AM噪声使振荡器输出信号的幅度随机起伏。FM噪声使输出频谱展宽。
中波全固态数字调制发射机基本原理 和常见故障分析与日常维护保养 DAM中波全固态数字调制发射机是一种运用数字技术进行调幅广播的全新的中波发射机。整机大量使用了微功耗数字集成电路,实现了整机的晶体管化,缩小了发射机的体积,极大降低了发射机的日常运行成本,提高了经济效益。由于DAM发射机有完备的各种控制、检测、保护电路,大大提高了发射机日常工作的稳定性和可靠性,为安全播出奠定了物质基础。它在系统中采用了音频数字调制技术,使发射机有极好的动态响应,各项电声技术指标远优于其他各类模拟调制的广播发射机。 一、DAM发射机的基本原理DAM发射机的基本理论是利用信号的包络消除和再恢复的原理。将音频信号先进行带宽处理,避免产生混叠现象,然后利用抽样定理的原理对音频信号进行时间和幅度上的离散化。在DAM 发射机中抽样频率一般是发射机的工作频率1-3分频得到,利用12位的二进制数进行量化,量化后得到12位的二进制的数,再进行调制编码,利用编码后的二进制脉冲串去控制功率放大模块的导通数量,在编码好的脉冲信号作用下进行大功率D/A 转换,利用功率合成技术得到具有量化台阶的已调波,经过带通滤波器的光滑处理,得到典型的调幅射频输出。 TSD-10 发射机的基本组成:1、射频功率系统。2、数字
音频系统。3、监测控制系统。4、电源供电系统。5、计算机远程控制系统。 二、故障的分析 1、故障现象:面板上的中放二极管发红光 故障分析:根据面板显示中放二极管发红光,检查监测显示 板A32的检测电路,电路图如上,根据电路图,检查逻辑与门D54:D 的输入端的电压13脚为高电平,检查运算放大集成电路N44:A的6脚电压,无电压,根据图可知,6脚的电压是由驱动合成母板A14中的T6取样变压器采样得到的,检查驱动合成母板上的峰值检波二极管VD5稳压二极管VD4均是好的,此时怀疑无射频输出信号,检查缓冲防放大和前置放大电路的电源,经检查发现缓冲放大板有30V电源电压,前置放大板上无60V电源电压,经检查电源供电线路上的调压电位器损坏,更换后,调整前置板的电源电压为48V后,设备恢复正常。 故障原因分析:1、在进入冬季后,由于将降温设备(空调)停止运转,加上冬季供暖,使机房温度有所回升,此电位器是一个25W 50欧姆的限流电位器,流经的电流很大,碳刷和钨丝接触的不好,造成局部温度升好,加上所处的部位为风道的末端,散热不好,引起烧坏。2、进入冬季以后,发射场区外,居民住宅小锅炉大量使用,使VD4
简易调频发射机 摘要 本次的课程设计是简易调频发射机(话筒),它可以用于演讲、教学、玩具、防盗监控等诸多领域。在这个实验中我们将学习如何将高频单元电路组合实现满足工程实际要求的整机电路等,根据技术指示要求我们进行了本次设计,主要以振荡,调频,缓冲,放大为单元电路组成。 振荡电路是由简单常用的克拉泊电路构成的压控振荡器,通过改变变容二极管两端的电压来改变结电容,从而改变振荡频率来实现调.缓冲电路则是一个射级跟随器.功放采用的是效率较高丙类功放. 本课题的设计利用Multisim软件仿真设计了一个小功率调频发射机,力求使学生通过动脑动手解决一两个实际问题,巩固和运用在《高频电子线路原理与实践》中所学的理论知识和实验技能相结合,基本掌握常用模拟电路的一般设计方法,提高设计能力和动手能力,为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。 关键词:克拉泊振荡;射级跟随器;丙类功放输出级;变容二极管
目录 第一章.课程设计任务书 (1) 1.1 设计课题任务 (1) 1.2 功能要求说明 (1) 第二章.设计方案及原理 (2) 2.1 总体方案介绍 (2) 2.2 工作原理说明 (3) 第三章. 电路设计及参数的计算 (4) 3.1 振荡级电路 (4) 3.2 缓冲极电路 (7) 3.3 功率放大级 (8) 第四章. Multism的仿真 (10) 4.1 仿真结果 (10) 4.2 误差分析 (12) 第五章. 设计体会 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16) 附录 (17)
第一章.课程设计任务书 1.1设计课题任务 简易调频发射机(话筒)的设计 1.2功能要求说明 主要技术指标: 1.中心频率: 4MHz 10 2.频率稳定度: 不低于3 3. 最大频偏: 75KHz 4.输出功率: 大于200mW 5. 天线形式:拉杆天线(75欧姆) 要求调试并测量主振级电路的性能,包括中心频率及其频率稳定度等。
关于数字式主动声纳发射机的研究与设计 0 引言发射机是主动声纳或水下通信设备的重要组成部分,由信号发生器、功率放大器、匹配网络和发射换能器组成。为了达到预期的声源级和发射指向性,几十路甚至上百路换能器构成阵列,相控发射。相控阵发射机电子部分包含多个功率放大器,设备庞大复杂,系统可靠性受到限制。功率放大器是声纳发射机的核心设备,一般采用效率高、体积小的D类放大器,该放大器广泛用于音响、工业控制等领域。 在发射机整体设计方面,江磊等人利用音频功率放大器设计了小型水声发射机,整机体积缩小了50%[1];戴戈等人提出了大功率、小体积且具有信号产生、监控和通信功能的智能宽带声纳发射机设计方案[2];张缨、周雒维等人对放大器的控制方式进行研究,分别设计了级联多电平和单周期控制的D类功率放大器[3-4]。 本文研究并设计了全数字化主动声纳发射机,针对常规发射机存在的问题,对发射机的结构进行设计,改进了功率放大器的控制方式,简化了系统复杂度和调试难度,提高了系统的可靠性,并通过实验室测试和湖上试验验证了发射机的性能。 1 常规主动声纳发射机的结构及分析常规声纳发射机的信号发生器和功放机柜分离,通过电缆进行连接。信号发生器处于信号处理机柜中,便于与接收机进行收发同步,并与主控计算机通信。信号发生器中DSP根据主控计算机下达的工作参数,读取存储器中的波形数据,进行发射波束形成,然后进行D/A转换,形成多路模拟信号,通过电缆输送给功率放大器。除了模拟信号外,电缆中仍需传输功放控制信号及功放工作状态信号。 在舰艇嘈杂的工作环境中,信号容易受到噪声干扰;模拟信号高达几十路甚至上百路,模拟信号间、模数信号间容易形成串扰,严重影响信号质量。此外,信号处理机柜与功放机柜之间需要粗笨电缆连接,在狭窄的舱室内不容易安装调试。 信号发生器存储的数字信号经过D/A转换,生成的模拟波形与载波进行比较,形成PWM 数字信号,驱动功率放大模块。这个过程增加了系统复杂度,容易引入噪声干扰,降低了系统的性能和可靠性。 2 全数字式发射机的设计2.1 发射机总体结构本文设计的全数字式声纳发射机去除了“数
DAM全固态数字中波发射机的特点和组成 一、DAM全固态数字中波发射机的特点 (一)集成化:全固态发射机采用了半导体器件,较传统电子管发射机可靠性提高了4-5倍。发射机的各个功能由相应的功能板完成,射频部分由频率合成器、缓冲放大板、预推动放大板、推动级放大板和末级功率合成器几部分组成。10KW发射机末级由48块功率放大板并联组成,利用功率合成技术,既可以提高输出功率,又可以在某个功放单元出故障的情况下,保证不间断播出。音频部分由音频处理板、模拟输入板、模数(D/A)转换板和调制编码板几部分组成。控制和显示部分也是采用模块化的功能板,具备完善的保护功能,当检测出故障存在时,根据故障种类做出相应的保护动作(停机、降功率等),同时利用发光二极管或LCD屏显示故障状态。 (二)高效率:与电子管发射机相比,全固态发射机的效率有明显提高,因为不存在阴极,帘栅极等额外的功率消耗,省去了板调所特有的调制变压器、调制扼流圈等大型部件,在设计上采用高效率电路,使全固态发射机效率得到提高。 (三)高质量:采用数字调制方式代替旧的板极调制,场效应管工作在开关状态,热损耗小,振幅直线特性好,由于没有调幅变压器,在整个音频频带内可以获得稳定的甲级电声指标。 (四)数字化:DAM数字调幅发射机的调制部分采用了数码调制技术,但发射出去的信号还是模拟信号,仍属模拟广播的范畴。 二、DAM全固态数字中波发射机的组成 全固态数字调制中波发射机由射频系统、音频系统、电源系统和控制显示系统组成。如图7.2.1为数字调制中波广播发射机原理框图。 数字调制中波发射机的工作原理 原理论述以762厂AM103S5-Ⅱ型数字调制中波发射机原理为参考标准。 一、射频(RF)系统 如图7.2.2为射频信号流程框图。射频系统包括振荡器(射频激励器A17)、缓冲放大器(A16)、前置放大器(1个RF放大器A40)、射频推动级(3块RF
编号: 高频电路设计与制作实训实训(论文)说明书 题目:调频发射机 院(系):信息与通信学院 专业:电子信息工程 学生姓名: 学号: 09011301 指导教师:胡机秀班立新 2011年1 月04日
摘要 在无线电通讯和广播中,需要传送由语言、音乐、文字、图像等转换成的电信号。由于这些信号频率比较低,根据电磁理论,低频信号不能直接以电磁波的形式有效地从天线上发射出去。因此,在发送端须采用调制的方式,将低频信号加到高频信号之上,然后将这种带有低频信号的高频信号发射出去,在接收端则把带有这种低频信号的高频信号接收下来,经过频率变换和相应的解调方式"检出"原来的低频信号,从而达到通讯和广播的目的。 本次实训为无线调频发射机的制作,主要是对调频发射机工作原理的分析及其安装调试。发射机相当于一个迷你电台,通过发射机机可以把声音转换成无线电信号发射出去,该信号频率可调,通过普通收音机接收,只要在频率适合时即可接到发射机发射的信号,通过扬声器转换出声音。 关键字:信号;调频;发射机
Abstract With the development of technology and people's living standards, the wireless transmit- terin life is widely used, the most common are radio stations, radio and so on. People through the wireless transmitter can transmit the information to be spread out, the recipient can receive information through the receiver. The training for the wireless FM transmitter. FM transmitter is now in rapid evolving, in many areas has been very widely used, it can be used for lectures, teaching, toys, securityand other areas. The FM transmitter is the main working principle of the analysis andinstallation. Equivalent to a mini radio transmitter by transmitter unit can be converted into a radio signal transmitting sound out the signal frequency is adjustable, by ordinary radioreceiver, as long as the frequency can be received when the transmitter transmitting the signal through the speaker conversion of sound. Keywords: Radio ;FM; transmitter
惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY 高频电子线路课程设计 设计题目调频发射机 系别 专业 班级 姓名 学号
一、设计题目:调频发射机的设计 二、设计的技术指标与要求: 1工作电压:Vcc =+12V ; (天线)负载电阻:R L =51欧; 3发射功率:Po ≥500mW ; 4工作中心频率:f 0=5MHz ; 5最大频偏:kHz f m 10=?; 6总效率:%50≥A η; 7频率稳定度:小时/10/4 00 -≤?f f ; 8调制灵敏度S F ≥30KH Z /V ; 三、设计目的: 设计一个采用直接调频方式实现的工作电压为12V 、输出功率在500mW 以上、工作频率为5MHz 的无线调频发射机,可用于语音信号的无线传输、对讲机中的发射电路等。 四、设计框图与分析: (一)总设计方框图 与调幅电路相比,调幅系统由于高频振荡输出振幅不变, 因而具有较强的抗干扰能力与效率.所以在无线通信、广播电视、遥控测量等方面有广泛的应用。 (二)实用发射电路方框图 ( 实际功率激励输入功率为 1.56mW) 变容二极管直接调频电路 调制信号 调频信号 载波信号 图3-1 变容二极管直接调频电路组成方框图
拟定整机方框图的一般原则是,在满足技术指标要求的前提下,应力求电路简单、性能稳定可靠。单元电路级数尽可能少,以减少级间的相互感应、干扰和自激。 由于本题要求的发射功率P o 不大,工作中心频率f 0也不高,因此晶体管的参量影响及电路的分布参数的影响不会很大,整机电路可以设计得简单些,设组成框图如图3-2所示,各组成部分的作用是: (1)LC 调频振荡器:产生频率f 0=5MHz 的高频振荡信号,变容二极管线性调频,最大频偏kHz f m 10=?,整个发射机的频率稳定度由该级决定。 (2)缓冲隔离级:将振荡级与功放级隔离,以减小功放级对振荡级的影响。因为功放级输出信号较大,当其工作状态发生变化时(如谐振阻抗变化),会影响振荡器的频率稳定度,使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。整机设计时,为减小级间相互影响,通常在中间插入缓冲隔离级。缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。 (3)功率激励级:为末级功放提供激励功率。如果发射功率不大,且振荡级的输出能够满足末级功放的输入要求,功率激励级可以省去。 (4)末级功放 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。若整机效率要求不高如%50≥A η而对波形失真要求较小时,可以采用甲类功率放大器。但是本题要求 %50≥A η,故选用丙类功率放大器较好。 五、设计原理图: 1 考虑到频率稳定度的因素,调频电路采用克拉泼振荡器和变容二极管直接调频电路。电路的工作原理是:利用调制信号控制变容二极
?全固态电视发射机的技术特点 1\模块化的设计 全固态电视发射机最明显的特点是实行模块化设计,采用多个功放模块合成放大状态工作,不仅功放模块的设计裕量大,而且具有防止过电压、过电流、过温度和高VSWR的保护电路,因此,一般情况下,模块不会出现故障。即使其中一块模块发生故障,只会使整机功率降低,不会造成停播。 ?2\电脑控制技术 全固态电视发射机拥有PC控制装置,时刻监视工作状态,状态显示器可浏览各单元的工作数据,捕捉故障点。此外,它还带有多种接口,可连接打印机,连接数据网,通过外部计算机接口进行遥控遥测。发射机监控系统采用自动控制、检测和计算机网络等技术后,对电视发射机实施本地和远程遥控,可以实时掌握发射机运行参数和运行状态,并能进行数据管理、数据查询、数据传递等,实现自动化的电视节目发射工作。这一优势无疑可以大大减少因值班人员疏忽而造成延误开机的事故。 ?寿命长,节省维护费用,备件少; ?工作电压低,一般不易造成人身伤害,安全系数大; ?电控系统简单,采用微机控制,可实现无人值守;
?固态功放的并联冗余技术、双激励器技术,可不用备机;功放损坏可以降功率工作;大大提高了整机的可靠性,降低了发射机的停播率; ?效率高,节省能源; ?缺点,防雷性能较差;特别是发射机受到来自天线的雷电袭击时,极易造成功放管损坏。在高山台使用时,这是不容忽视的大问题。 1 工作原理 1.1 基本组成及工作原理 我台GEM1133型全固态电视发射机采用模块化设计,技术先进、接口齐全、指标质量高、性能稳定、维护方便。该发射机主要由8个部分组成:激励器、功率分配器、功率放大模块、功率合成器、控制系统、滤波器、冷却系统、电源
摘要 频率调制又称调频,它是使高频载波信号的频率按调制信号振幅的规律变化,即使瞬时频率变化的大小与调制信号成线性关系,而振幅保持基本恒定的一种调制方式。调频发射机作为一种简单的通信工具,由于它不需要中转站和地面交换机站支持,就可以进行有效的移动通信,因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。本文主要讨论了调频发射机的原理实现方式并设计了电路图,将调频发射机的电路分为了振荡器、调制器、混频电路、倍频电路和功率放大器几部分,分别讨论它们的原理及其特性。 关键字:调频振荡器混频倍频功放
一、前言 调频电路具有抗干扰性能强、声音清晰等优点,获得了快速的发展。主要应用于调频广播、广播电视、通信及遥控。调频电台的频带通常大约是200~250kHz,其频带宽度是调幅电台的数十倍,便于传送高保真立体声信号。 调频发射机作为一种简单的通信工具,它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混频,倍频,功放和一系列的阻抗匹配,使信号输出到天线,发送出去的装置。本文主要讨论了调频发射机的原理实现方式并设计了电路图,将调频发射机的电路分为了载波振荡器、调制器、混频电路、倍频电路和功率放大器等部分组成,分别讨论它们的原理及其特性。 通过调频发射机电路的设计,使得建立无线电发射收机的整机概念,了解发射机整机各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、计算发射的各个单元电路:包括晶体振荡电路、变容二极管调频电路、二极管单平衡混频电路、三极管倍频电路、丙类谐振功率放大电路设计、元器件选择。发射机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件,研究本课题既可以了解调频发射机电路,又可以提高对于Multisim的应用能力和运用书本知识的能力。
编号: (高频电路设计与制作) 实训论文说明书 题目:调频发射机 院(系):信息与通信学院 专业:电子信息工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 2013年1月9日
摘要 本设计主要是设计一个调频发射机。发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽适合通过天线发射的电磁波。课题重点在于设计能给发射就电路提供稳定频率的振荡调制电路。首先通过放大器适当放大语音信号,以配合调制级工作;然后用电容三点式构成振荡电路为发射机提供基准频率载波,接着通过改变语音信号完成语音信号对载波信号的频率调制,最终利用丙类功率放大器,使已调制信号功率大大提高,经过串联滤波网络滤除高次谐波,最后通过拉杆天线发射出去。通过后续电路的调试,可以证明本课题的电路基本成熟,基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大,达到发射距离的要求。 关键字:调频发射机;调频;功率放大;LC振荡电路
Abstract This course is designed to design a FM transmitter. The transmitter is the main task of the complete useful low frequency signal of the high frequency modulation of the carrier, and turn it into a center frequency in the bandwidth for through the antenna has certain the launch of the electromagnetic waves. Subject to design can focus is to launch on the electric circuit provides stable frequency oscillation modulation circuit. First through the amplifier amplification appropriate speech signal to match a level; Then use capacitance SanDianShi constitute oscillating circuit for transmitter provide benchmark frequency carrier, and then through the change of speech signal to finish speech signal carrier signal frequency modulation, finally using c class power amplifier, make already modulation signal power greatly improved, after series filtering network higher harmonic filter, the last through the bars antenna launch out. Through subsequent circuit debugging, can prove this topic circuit basic mature, basic can finish speech signal voltage amplifier, frequency modulation and power amplifier, to launch the distance of the requirements. Key word: FM transmitter; FM; Power amplifier; LC oscillating circuit
模拟发射机与数字发射机有区别,如何适应模拟发射机逐步向数字发射机转变有现实意义。模拟电视发射机过渡到数字电视发射机,其激励器要更换,其它部分,包括功放、RF输出单元、天线和冷却系统基本都可以共用。下面进一步讨论模拟发射机如何向数字化改造。 44CH发射机是双通道模拟电视发射机,44CH发射机框图可见图3.6。发射机采用双激励器单机播出方式,风冷冷却。以44CH为例,说明改造的设计。1、改双通道为单通道 (1)去掉双工器合成部分。双通道下,图像射频和伴音射频合成需要双工器。变成单通道以后,双工器不起作用,可以拆除。 (2)激励器部分的改变。在原激励器后面加装合成器,互调矫正电路,可以使信号在进入功率放大器之前有效合成。 (3)调整功率放大器参数。保留图像功率放大器,舍弃伴音功率放大器。图像功率放大器和伴音功率放大器的比值一般为10:1。图像功放有更高更好的放大性能,线性值。使用图像功放,调整功放内部静态电流、LDMOS FET管的放大电流值、调整各点电压,使功放达到所需要的放大功率值。 (4)调整其他各部分的参数适应单通道发射机。调整整机功率,天线功率,调整监视界面,调整风机系统。 2、改单通道模拟发射机为数字发射机 (1)信号的数字化。采用数字编码器使信号数字化。 (2)激励器的数字化。另一个激励器更换为数字激励器。 (3)功率放大器性能调整。调整功率放大器内部静态电流、LDMOS FET管的放大电流值、调整各点电压,使功放达到所需要的放大功率值。 (4)其它部分调整参数适应数字发射机。原来的模拟滤波器更换为带通滤波器,对监视部分的数字化改造,对冷却部分的改造。 其中,最为重要的激励器的改变。下面就中央塔对激励器部分实际改造进行详细说明。 考虑各方面因素,中央塔决定将继续使用44CH双激励器中的一部,更换另一部为数模同播激励器,R&S公司Slx800激励器。它可满足地面数字电视标准DVB-T,ET300744以及大家熟知的PAL,SECAM和NTSC等各种标准,该系列设备兼容IRT或者NICAM立体声,并可实现美国数字电视标准。 激励器Slx800可对模拟、数字视频和音频信号进行一系列处理,转化成RF 信号输出。它可工作在III,IV,V波段波段,并支持图像声音信号共同放大或分开放大两种工作模式。既可将激励器设为产生分离的视频和音频RF信号,也可设为单通道信号。如果产生单通道信号,音频RF信号不起作用,视、音频信号被数字化后加到预校正模块,在视频通道中作为公共信号输出,两种模式之间的转换只能在带有双通道模式激励器Slx800中进行,单通道模式的激励器被工厂设定为单通道,不能分离输出伴音副载波。 Slx800激励器主要由下列模块构成:高级电视(ATV)编码器,ATV/DVB均衡器,ATV/DVB调制器和ATV/DVB合成器,这些模块通过一个开关电源供电。激励器框图如下6.1所示。
小功率调幅发射机系统设计 学生姓名**** 指导教师**** 摘要高频信号的产生、发射、接收和传输过程处理的有关的电路,主要解决无线电波、电视和通信中发射和接受高频信号的有关技术问题。小功率调幅发射机常用于通信系统和其它无线电系统中,特别是在中短波广播通信的领域里更是得到了广泛应用。原因是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。本课题研究对象是最基本的小功率调幅发射系统的三个模块:高频部分,低频部分和电源部分设计与安装对各级电路进行详细地探讨,并利用Multisim软件仿真验证设计的正确性。 关键词: 调幅;振荡器;发射机
目录 引言...................................................................... 错误!未定义书签。一调幅发射机基本知识........................................ 错误!未定义书签。 1.1基础知识 (1) 1.2性能指标 (2) 1.3 调幅信号源 (2) 1.4振荡电路 (3) 1.5 放大器原理 (4) 1.6 调制电路 (5) 1.7 调幅调制原理 (6) 二设计方框图 (7) 2.1 拟定调幅发射机的框图 (7) 2.2 调幅发射机设计方框图 (9) 三调幅发射机电路设计 (9) 3.1 高频振荡器电路 (9) 3.2 隔离放大电路 (10) 3.3 受调放大级电路 (11) 3.4 话筒和音频放大电路 (12) 3.5 传输线和天线 (13) 四系统测试与仿真 (14) 致谢 (20) 参考文献 (21)
进口米波10KW全固态发射机基本性能比较 曹振寿杜崇建 浙江广电传输发射中心目前我国提供进口米波10KW全固态发射机的厂商主要有四家。它们分别是美国赛迈克斯国际有限公司、罗德与施瓦茨公司、北京泰克诺工贸有限责任公司和大连东芝广播电视系统有限公司。现将这几家公司的基本情况分别做一些简单的介绍: 美国赛迈克斯国际有限公司 该公司于1988年成立于美国加利福尼亚州的伯灵格市,1992年5月在北京设立了办事处,并取得了美国哈里斯(HARRIS)公司的部分广播电视产品在中国内地的独家代理资格。它们提供的是哈里斯水冷全固态电视发射机。 哈里斯公司创建与1895年,是一家世界著名的电子设备制造公司,从事广播电视产品的生产已有60多年的历史。在全固态电视发射机方面,起步也比较早,其产品已在150多个国家和地区使用。 哈里斯的中波和调频全固态发射机因其较好的性价比在我国有很多的用户。 米波段(VHF)全固态发射机,也是该公司在发射机生产方面的强项,号称其功率放大模块的平均无故障工作时间超过50万小时。从1994年开始,我国广东、江苏、山东、黑龙江、包括我们自己在内,共有13台(其中10台为10KW功率)。我们在1998年购入使用的4频道和6频道的发射机,经过近5年的使用,4频道工作一直非常稳定,而6频道发射机故障比较多,经过近一年的维修,最近渐趋正常。 分米波(UHF)发射机美国本土不生产,主要原因是没有及时开发该产品。原英国的派公司由于其发射机的产品质量问题因而陷入困境,最终被哈里斯公司收购,将原派公司的发射机作了适当改进后贴以哈里斯商标推出。 哈里斯发射机的基本情况: ●提供的是单通道(合放式)发射机。 ●有高的冗余备份性能。 ●图像功放模块与伴音功放模块均为宽带放大(470~860MHz),可以直接互换使用。 ●功放模块采用普通蒸馏水和冷却液的混合(50%的蒸馏水和乙烯乙 醇或丙烯乙醇)冷却,冷却效果好。 ●发射机提供“三遥”的相关硬件和配套软件。 ●提供备份功放模块及维修转接设备(含缆线)。 ●提供备份功放电源及维修转接设备(含缆线)。 ●向用户提供发射机的全部工作状态和信息显示,有较强的自动保护系统,各种信息均可 以通过电缆与遥控终端连接。 ●提供单激励器。 ●一年的免费保修期。 ●在我国内地没有该型号发射机的用户。 ●另据了解,这次赛迈克斯推出的哈里斯分米波水冷电视发射机的激励器是奥地利柯斯曼 公司生产的,而其它均是英国派公司的。 德国罗德和施瓦茨(ROHDE&SCHW ARZ)公司 位于德国慕尼黑的R/S公司是世界上著名的电子设备制造公司。生产测试仪表、仪器是其专长,在世界上享有很高的声誉。R/S公司1953年开始生产电视发射机,并生产了欧洲第一台彩色电视发射机,八十年代开始生产米波全固态发射机,93年开始生产分米
高频课程设计 报告 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 设计时间:学期第周 福建工程学院电子信息与电气工程系 通信教研室
目录 序言 (3) 1.设计题目 (4) 2.实践目的 (4) 3.设计要求 (4) 4.电路原理及方案选择 (4) 4.1 FM调频原理 (4) 4.2调频方案选择 (7) 5.电路设计 (7) 5.1总体电路设计介绍 (8) 5.2单元电路 (9) 6.系统调试及测试结果 (13) 7.心得体会 (15) 8.设计拓展 (16) 9.参考文献 (16) 10.附录 (17) 附件1:调频发射机电路原理图 (17) 附件2:调频发射机发射机PCB图 (17) 附件3:元器件清单 (18) 附录4:调频发射机实物图 (18)
序言 发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。是一个比较笼统的概念。广泛应用与电视,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。调频发射机作为一种简单的通信工具,它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,发送出去的装置。高频信号的产生现在有频率合成,PLL等方式。现在我国的商业调频广播的频率范围为88-108MHZ,校园为76-87MHZ,西方国家为70-90MHZ。一般来讲调频发射机的传输距离和发射机功率、发射天线的高度、当地的传输环境(地理条件)有关,一般来讲50W以下发射机覆盖半径在10公里以内,3KW调频发射机可以覆盖到60KM。由于它不需要中转站和地面交换机站支持,就可以进行有效的移动通信,因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。
TD-LTE 发射机系统设计分析 摘要 随着数据业务需求的加速,4G 技术将取代 3G 成为未来几年的主流无线通信技术,而其中具有中国自主知识产权的 TD-LTE 将成为其中的重要部分,本文将介绍目前常用的发射机架构,以及对TD-LTE 发射机的系统指标进行分析,并且结合 TI 的芯片方案,全面介绍支持 TD-LTE 的系统解决方案。 术语:DPD(数字预失真) 概述 具有中国自主知识产权的TD-LTE由于其频谱利用率高(下行:5bit/S/Hz;上行: 2.5bit/S/Hz);高速率(下行:100Mbps;上行:50Mbps);低延时(100ms控制面,10ms用户面),以及灵活的频谱使用(可变带宽,1.4MHz;3MHz;5MHz,10MHz,15MHz,20MHz)正越来越受到各个运营商的青睐,到2011年2月,由中国移动主导联合7家运营商发起成立TD-LTE全球发展倡议(GTI),已发展至48家运营商成员,27家厂商合作伙伴;目前已经有38个运营商计划部署或正在进行试验。 本文将对TD-LTE的不同架构的发射机系统(包括发射和反馈)的挑战进行分析,最终根据TD-LTE的空口指标要求进行系统指标分解,提供了TD-LTE发射机设计的思路及依据,同时结合TI的方案分析了发射机链路关键器件的指标要求。 1、TD-LTE 发射机架构概要 为了更加深入理解基站发射机系统的系统指标,本节将首先介绍目前在基站系统中常用的几种架构及各自的优缺点,从而根据不同的要求选择不同的发射机架构。 总的来说,对 TD-LTE 而言,目前最大的挑战是带宽, 中国目前有 190MHz(2500-2690)连续带宽分配给TD-LTE,同时还有很多多频段的要求(比如 F+A;1880-1920MHz,2010-2015MHz)频段,等都对发射机,尤其是反馈通道的要求非常高;严格的带外杂散要求,尤其是 F 频段,对发射机系统而言也是非常大的一个挑战,另外,高 EVM,低噪底的需求同样对系统设计是一个挑战。 1.1 零中频发射,零中频反馈 图 1 为零中频发射及零中频反馈的架构图,其中调制器(modulator)的输入频点为零,解调制(demodulator)的输出频点为零,就称为零中频发射和反馈。 该架构在技术上具有非常大的优势: 1) 发射和反馈可以采用同一个本振信号,节约简化了系统设计和成本;
WCDMA发射机原理及基于Maxim WCDMA参考设计v1.0的测试结果 第一代(1G)电话是基于很多种类似但互不兼容的技术的模拟蜂窝设备。它们提供的服务范围很有限,主要依靠固定电话网络提供服务。 第二代(2G)电话采用TDMA或CDMA技术,使用直接调制到发射载波的数字信道。其结果?D更高的频谱效率?D使信号质量、安全、实际数据服务量和国际漫游几个方面的价值都得到提升。 第三代(3G)终端的目标是提供全球无缝移动性,同时与部分接入技术实现全球兼容,如无线本地环路、蜂窝、无绳和卫星系统。实现终端全球无缝移动性的一个技术上的挑战和困难在于实现全球统一的频率规划。在世界上的每一个地区,至少有部分必须的频谱已经被分配给其他的无线服务。 1992年,世界无线电会议(WRC)在2GHz附近分配了一个频段,随后,国际电信联盟无线通信部(ITU-R)开始着手定义一份3G系统的要求清单,为满足这些要求提出了许多技术:包括WCDMA、OFDM、TDSCDMA和ODMA。 一个叫做第三代合作伙伴项目(3GPP)的技术实体被指定分析这些提议的技术。这项工作的结果是,WCDMA成为了3G系统最倾向于采用的技术。3GPP曾经写过一个技术规范,其中的25.101章包括了WCDMA移动终端RF硬件部分的核心性能要求。3GPP还定义了WCDMA终端两种可选择的工作模式: 频分复用模式[FDD]: ★物理信道由两个参数确定:RF信道号和信道码 ★适合快速移动应用 ★上行和下行链路在频域分开 ★下行链路比上行链路容量大 ★上行和下行链路都是100%的占空比 时分复用模式[TDD]: ★物理信道由三个参数确定:RF信道号、信道码和时隙 ★适合室内或慢速移动应用 ★上行和下行链路具有相似的容量并占用相同的信道 ★上行和下行链路都有DTx DTX(不连续传输)是一种用于优化无线语音通信系统效率的方法,这种方法在没有语音输入的时候随时的关闭移动或便携式电话。典型的2路通话中,每一方说话的时间都略小于总时间的一半,所以如果发射机只在存在语音输入的时候打开,电话工作的占空比就可以小于50%. 这种情况能够节约电池能量、减轻发射机元件的工作负担、使信道更加空闲,允许系统利用空闲带宽与其它信号共享信道。DTX利用语音活动检测(VAD)电路工作,在无线发射机中有时称作工作语音传输(VOX)。
高频课程设计报告书 课题名称高性能调频发射机 姓名 学号 系部物电系 专业电子信息工程 指导教师 2010年 12 月 30 日
目录 1、设计思路 (1) 2、工作原理 (1) 2.1、发射机电路图 (1) 2.2、工作原理 (2) 2.2.1、基本放大电路 (2) 2.2.2、载波产生电路 (2) 2.2.3、调频波产生电路 (2) 2.3、实现功能 (2) 2.3.1、语音信号调频到发射机 (2) 2.3.2、高频发射信号接收 (2) 3、制作和调试过程中的故障分析 (3) 3.1、制作过程和故障分析 (3) 3.1.1、制作过程 (3) 3.1.2、故障及分析 (3) 3.2、调试过程和故障分析 (3) 3.2.1、调试过程 (3) 3.2.2、故障及分析 (4) 4、主要元件 (4) 5、设计总结 (5) 6、附录 (5) 7、参考资料 (6)
高性能调频发射机 1、设计思路 设计一个发射频率在88~108MHZ 之间的调频发射机,这样能刚好覆盖调频收音机的接收频率,通过调整电感的数值,可以方便地改变发射频率,避开调频电台。调频发射机主要由基本放大电路,载波产生电路,调频波产生电路,电容三点式的振荡器,谐振器,采集外界的声音信号的话筒MIC 等构成。通过话筒或者外部信号输入插座将声音信号采集引入到调频发射机,再送到三极管的基极进行频率调制并利用电容将发射信号耦合到天线上发射出去。 2、工作原理 2.1、发射机电路图 J3 图1 发射机电路图
2.2、工作原理 2.2.1、基本放大电路 话筒(MIC),电容C1,电阻R2、R4、R5三极管V1组成基本放大电路。话筒可以将话音转换成音频信号,音频信号经过耦合电容C1传到三极管V1的基极,实现音频信号的放大,从而获得所需要的功率,以便对高频载波进行调制。 2.2.2、载波产生电路 高频时,三极管的结电容Cbe的作用不可忽略。高频三极管V1和结电容Cbe,电容C3、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器,产生高频振荡信号,即载波。载波的频率主要由电容C4、电感L组成一个谐振器和结电容决定。 2.2.3、调频波产生电路 用放大了的音频信号去控制结电容Cbe,便可控制载波的频率,使得载波的频率随着音频信号的改变而改变,从而实现调频。调频信号通过电容C4传送到发射天线,向外发射88~108MHZ之间的调频电波。 2.3、实现功能 通过这个自制的调频发射机,可以使你的声音,音乐经话筒转变成电信号调制在高频信号上,经天线发射后从一般收音机中接收播放。 2.3.1、语音信号调频到发射机 话筒(MIC)采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极(电阻R3为MIC提供一定的直流偏压,R3的阻值越大,话筒采集声音的灵敏度越弱,电阻越小话筒的灵敏度越高),把微弱的电压信号放大到足够的幅度(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)。通过发射天线向外发射,由于发射频率可以在88~108MHZ之间,正好覆盖调频收音机的接收频率,通过调整L的数值(拉伸或者压缩线圈L)可以方便地改变发射频率,避开调频电台。发射信号通过C4耦合到天线上再发射出去,用普通调频收音机就可收听广播了。 2.3.2、高频发射信号接收 CK是外部信号输出插座,可以将电视机耳机插座或者随身听耳机插座等外部声音信号源通过专用的连接线引入调频发射机,外部声音信号通过R1衰减和D1、D2限幅后送到三极管基极进行频率调制。
数字电视发射机测试技术 数字电视发射机一般由激励器、功放、合成单元、输出滤波器、监控单元组成。数字电视发射机的测试是以GB/T 28435-2012《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》、GB/T 28436-2012《地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法》和GY/T229.4《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》为依据,主要进行发射机功能和射频指标的测试。 数字电视发射机测试系统示意图见图1所示。 图1 数字电视发射机测试系统示意图 一基本术语 1.1 激励器 将TS流输入信号按照GB 20600的规定进行信道编码调制输出射频信号的设备。 1.2 功率放大器
用于将激励器输出的射频小功率信号放大到发射机标称功率的设备。一般分为预放、分配、放大模块、功率合成等几个部分。 1.3 频谱模板 表征信号频谱容差范围的标准频谱曲线。一般用具有典型意义的频点所对应的相对电平值表示。 1.4 调制误差率 调制信号理想符号矢量幅度平方和与符号误差矢量幅度平方和的比值,单位为dB。 1.5 带肩 偏离中心频率某一规定值的带外频率点平均功率相对于中心频率点的变化量,单位为dB。 1.6 带内频谱不平坦度 带内信号各频点平均功率相对于中心频率的幅度变化量,单位为dB。 1.7 带外杂散 带外泄漏信号功率与带内数字信号功率的比值,单位为dB。 二、数字电视发射机相关性能 2.1 接口要求 数字电视发射机的TS流输入采用ASI格式,物理接口为BNC接头,阴型,输入阻抗为75Ω;10MHz时钟输入采用BNC接头,阴型,输入阻抗为50Ω(10MHz时钟为正弦波,规定峰峰值>600mV);1pps输入采用BNC接头,阴型,TTL电平,输入阻抗为50Ω;监测输出采用SMA或BNC接头,阴型,输出阻抗为50Ω;发射机输出接口根据功率等级可以选择L16、L27、Φ40、Φ80、