任务4.8 调频发射机的设计与制作
一、设计任务 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的无线调频话筒，可用于语音信号的无线传输、对讲机中的发射电路等。
二、设计达到的主要技术指标有： 工作电压：VCC=+12V； (天线)负载电阻：RL=51欧； 发射功率：P0≥500mW； 工作中心频率：f0=5MHz； 最大频偏：△fm=10kHz； 总效率：η≥50%； 频率稳定度：△f0/f0≦10-4/小时； 调制灵敏度SF≥30kHz/V。 3
三、电路设计方框图 1 、总设计方框图 与调幅电路相比,调频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。 本设计采用变容二极管构成的直接调频电路。 变容二极管直接调频电路组成方框图
2、实用发射电路方框图 图1-3 实用调频发射机组成方框图
LC调频振荡器：产生频率fO=5MHz的高频振荡信号，变容二极管线性调频，最大频偏△fm=10kHz，整个发射机的频率稳定度由该级决定。 6
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。 缓冲隔离级电路常采用射极跟随器电路。 7
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。 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。 8
本题要求ηA≥50%，故选用丙类功率放大器较好。 9
四、单元电路设计 整机电路的实际计算顺序或设计一般是从末级单元电路开始，向前逐级进行。 1 、增益分配与功率激励、功率放大器的设计 发射机的输出应具有一定的功率才能将信号发射出去，但是功率增益又不可能集中在末级功放，否则电路性能不稳，容易产生自激。
因此要根据发射机的各组成部分的作用，适当地合理地分配功率增益。 如果调频振荡器的输出比较稳定，又具有一定的功率，则功率激励级和末级功放的功率增益可适当小些。功率激励级一般采用高频宽带放大器，末级功放可采用丙类谐振功率放大器。缓冲级可以不分配功率。
仅从输出功率PO≥500mW一项指标来看，可以采用宽带功放或乙类、丙类功放。由于还要求总效率大于50%，故采用一级宽带放大器加一级丙类功放实现。 功率激励与末级功放电路
丙类功率放大器的基极偏置电压-VBE是利用发射机电流的分量Ie0在射极电阻R14上产生的压降来提供的，为自给偏压电路。当放大器的输入信号Vi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。
2 、缓冲隔离级电路(射极输出器)设计 射极输出器的特点是输入阻抗高，输出阻抗低，放大倍数接近于1。 由于待传输信号是高频调频波，主要考虑的是输入抗高，传输系数大且工作稳定。选择电路的固定分压偏置与自给偏压相结合，具有稳定工作点特点的偏置电路。 射极加RW2可改变输入阻抗。
射极输出器电路
3 、调频振荡器设计 调频振荡电路的作用是产生频率fO=5MHz的高频振荡信号。变容二极管为线性调频，最大频偏△fm=10kHz。发射机的频率稳定度由该级决定。 VCO组成：改进型电容三点式振荡器 与变容二极管调频电路。
变容二极管Cj通过C5部分接入振荡回路，有利于提高主振频率fO的稳定性，减小调制失真。 调频振荡器电路
LC调频振荡器是直接调频电路，是利用调制信号直接线性地改变载波瞬时频率。
五、无线调频发射机参考电路
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管的结电容，改变振荡器振荡回路的总电容，从而使调频振荡器输出信号的频率随调制信号的变化而变化，即实现调频。调频后的信号经过缓冲隔离、宽放和功放后通过天线发射出去。