调频发射与接收系统设计

本课题的设计目的是要求掌握小功率调频发射与接收系统的基本原理、电路设计与电路调试。

第1节 调频发射系统

图4.1为调频发射系统的基本组成框图，表示的是直接调频发射机的组成。本课题主要研究直接调频发射系统。

图4.1 直接调频发射系统组成框图

1、主要技术指标 ①发射功率

发射功率一般是指发射机输送到天线上的功率。只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。波长λ与频率f的关系为

f=c/f

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式中，c为地磁波传播速度，c=3×10m/s。

若接收机的灵敏度US=2mV，则通信距离s与发射功率PA的关系为

skm=1.07

小功率发射系统的功率PA与通信距离s的关系如表1所示。

表1 发射功率PA与通信距离s的关系

PA/mW s/km 50 2.84 100 3.38 200 4.02 300 4.45 400 4.82 500 5.08 ②工作频率或波段

发射机的工作频率应根据调制方式，在国家或有关部门所规定的范围内选取。对调频发射机，工作频率一般在超短波范围内。

③总效率

发射系统发射的总功率PA与其消耗的总功率P′c之比称为发射系统的总效率ηA，即

ηA=PA/P′c (2-3)

2、电路型式的选择

调频发射系统是由调频振荡级、缓冲隔离级、倍频级、高频功率放大级等组成。如果振荡器的振荡频率可以满足发射载波频率的要求，就可省去倍频级。

（1）调频振荡级

本课题主要研究变容二极管调频电路。选择震荡器的电路型式是根据载波频率f0、频率稳定度的技术要求决定的。如果课题要求的载波频率f0不高，则可以采用LC调频震荡器。

（2）缓冲隔离级

将调频震荡器与功放级隔离，以减小后级对震荡器频率稳定度及振荡波形的影响。缓冲隔离级通常采用射极跟随器电路。

（3）功率推动级

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为末级功放提供激励功率。可以选择在弱过压工作状态的丙类功放，也可以由甲类功放承担。如果发射功率不大，且振荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求，那么功率推动级也可以省去。

（4）末级功放

要使负载(天线)上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高，应选择丙类功率放大器。末级功放的功率增益不能太高，否则电路性能不稳，容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用，适当地合理分配功率增益。

（5）集成调频发射系统

上面概述的是调频系统方框图中各单元电路型式是选择，各个单元电路可以由分立元件组成，也可以由集成电路组成。而单片集成FM低功率发射电路，则可包含调频振荡器级、缓冲隔离级、倍频级等多个单元电路。单片集成调频发射系统如图4.2所示。由于单片集成调频发射系统的输出功率比较小，因此需要在集成电路后加功率放大器。

图4.2集成调频发射机方框图

3、设计任务

（1）设计课题：小功率FM发射机设计 （2）主要技术指标：发射功率PA≥80mW，负载电阻RL=75Ω，工作中心频率f0=6.5MHz，最大频偏△fm=75kHz，总效率ηA＞50%。

（3）本设计可提供的主要器件如下：①高频小功率晶体管：3DG6；②高频小功率晶体管：3DG12；③变容二极管：2CC1D；④高频磁环：NXO-100；⑤集成调频发射IC：MC2833；⑥通用印制电路板1块；⑦供调试发射用的75Ω发射天线1根。

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第2节 MC2833原理与

实验设计

MC2833型单片调频发射机的特点是：(1)工作频率高，可达100MHz以上，其典型应用为49.7MHz；(2)供电电压较低，为(3～8)V；(3)片内增加了两级放大器，在工作频率为49.7MHz、负载为50Ω、谐波衰减不低于50dB时，输出功率可达10mW。

图4.3所示是MC2833的内部组成方框图。它是由可变电抗和高频振荡组成的调频振荡器、缓冲加两级放大器组成的三倍频功率放大器、对音频信号进行放大的微音放大器以及电压基准四部分组成。

MC2833各片脚的名称与作用如下：①脚：可变电抗输出端，通过电感和晶体接到16脚高频振荡器上作为振荡回路的一部分。②脚：去耦端，外接一电容至地，起高频旁

路作用。③脚：调制信号输入端，信号由片内微音放大器输出端经耦合电容送入，可控制可变电抗的大小，实现对高频震荡器的频率调制，产生调频波。④脚：微音放大器输出端，送出音频信号。⑤脚：微音放大器输入端。⑥脚：接地端。⑦脚：第二放大管的

发射级端。⑧脚：第二放大管的基级端。

⑨脚：第二放大管的集电级端。⑩脚：电源输入端( (3～8)V)。11.脚：第一放大管的集电级端。12.脚：第一放大管的发射级端。13.脚：第一放大管的基级端。14.脚： 图4.3 MC2833内部组成方框图

高频(射频)输出端，由内部调频振荡器经

缓冲器送出。15、16.脚：高频振荡器的振荡回路外接电容端。15、16.脚间接56pF，15脚接51pF到地。

1、MC2833组成调频发射机的基本原理

语音通过话筒变成音频电压信号送给微音放大器进行音频电压放大。此音频电压信号经耦合电容送给可变电抗的输入端脚3去控制可变电抗。而由受音频电压控制的可变电抗经小电感和晶体与高频振荡器组成调频振荡电路，产生调频波经缓冲送给两级三倍频放大器。通过高频振荡器后，输出载频为49.875MHz的调频波。

2、实验电路

本实验提供的实验板是一个由MC2833为主，并增加了一级外接高频功率放大器而组成的调频发射系统。其电路如图4.4所示。

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图4.4 集成调频发射系统实验电路

本发射系统的信息传送过程：需传送的信息(语音)经过话筒变成音频电信号，音频电信号经脚5送给微音放大器进行音频放大，然后放大的音频信号从脚4经2.2μF的耦合电容送到脚3去控制可变电抗的大小。可变电抗与3.3μH电感、16.625MHz晶体串联与高频振荡器的外接电容56pF、51pF组成调频电容三点式振荡电路，其载波振荡频率为16.625MHz。此调频振荡信号从片内送给缓冲级，由脚14经耦合电容送到由第一放大管组成的三倍频放大器，其负载为由B1变压器耦合的谐振回路，其谐振频率为49.875MHz。放大的三倍频信号经B1的次级传送到第二放大管的基极脚8。第二放大管与B2变压器耦合的谐振回路组成第二级三倍频放大器，然后经B2的次级送给由晶体管T3组成的高频输出级，经天线将信号辐射出去。为了确保电源的稳定，电路还增加了一个集成稳压电路7805，并在输出级与集成单片的供电上采用高频扼流圈和高频旁路电容进行去耦滤波，起到隔离作用。

3、实验要求

（1）学习掌握本实验电路的基本原理与信息传输过程。掌握发射系统各组成部分的功能及输入、输出信号的频谱、波形以及各组成部分之间的关系。

（2）对系统进行调试，使实验的发射系统处于正常工作状态。根据发射系统的原理测量各功能电路的输入、输出波形频率。

（3）提出测量发射系统技术指标的方法，并提出实现测量所需的仪器设备型号，完成主要技术指标的测量。

（4）根据实验结果，分析说明发射系统各功能电路的作用及要求。分析说明本实验发射系统的特点以及对本实验发射系统进行改进的意见。

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