第2章 发射机设计方案
2.1   设计平台PROTEL99SE
2.1.1 PROTEL概述
PROTEL是PORTEL公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件，其强大的功能使电子线路的设计质量和设计效率大为提高，已成为众多电子线路设计人员首选的计算机辅助设计软件。它较早在国内使用，普及率也最高，几乎所有的电路公司都要用到它。早期的PROTEL主要作为印刷板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，功能较少，只有电原理图绘制与印刷板设计功能，印刷板自动布线的布通率也低。现在的PROTEL已发展到RROTEL99、RROTELDXP。PROTEL是个完整的全方位电路设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。
在本设计中，我是在PROTEL99SE 环境下进行的。PROTEL99SE是PROTEL家族中目前最稳定的版本，功能强大。采用了*.DDB数据库格式保存文件，所有同一工程相关的SCH、PCB等文件都可以在同一*.DDB数据库中并存，非常科学，利于集体开发和文件的有效管理。还有一个优点就是自动布线引擎很强大。在双面板的前提下，可以在很短的时间内自动布通任何复杂的线路。
2.1.2 PROTEL设计流程
在设计中，我使用了PROTEL99SE进行了电路原理图的设计、并运用自动布线和手动布线相结合的方式绘制了印制电路板图。原理图见附录1，印制板图见附录2，PCB装配图见附录4。
首先新建一个fasheji.DDB文件，新建后里面有三个文件夹，其中的Documents文件夹就是放置SCH和PCB文件的文件夹。在Documents里新建fasehji.SCH，这就是原理图文件，打开它，就可以开始绘制原理图了。在绘制原理图前，我首先添加了一个SCH零件库，这个零件库是从网上下载的SCH常用零件库，打开Libraries，在其下边的框中选择dd/remove，在弹出的对话框中，选中添加的文件MY.DDB点击确定就将其添加进来了。在其中的MY.SCH这个零件库中我完成了原理图的设计。
然后进行印制电路板的设计，由于99SE带有自动布线功能，所以原理图出来后完成PCB设计很容易。同样首先新建一个fasheji.PCB文件，然后在网上下载需要要的封装库，我所指用的封装库叫“通用封装.DDB”，将这个封装添加进来后，可以用其中的“通用零件.PCB”中的封装完成PCB的布线。检查原理图正确，就可以点击Design/update PCB进行SCH到PCB的转换了。转换完成后检查线路，重新调整器件排列位置并画出边框线，这些做好后运用自动布线功能完成布线，生成fasheji.PCB需要修改或添加的可以手动进行，调整完成后进行电气检查生成报表（见附录3）。至此整个PCB的设计就完成了。
2.2   调频发射机的电气指标
2.2.1 发射机电路的电气指标
本实用调频发射机电路的主要电气性能指标参数如下：
（1）频率稳定度：≥10-6
（2）最大调制频偏：≥±7kHz
（3）高频发射功率：≥2W(75Ω)
（4）发射机工作效率：≤50%
（5）电池供电电压：9.6V
一部发射机工作性质的优劣，常用以上几项电气指标参数表示。
2.2.2 电气指标参数含义
（1）频率稳定度
发射机电路的发射频率是否稳定，直接关系到能否正常通信，一般发射机的频率稳定度主要是由振荡部分决定的，大部分调频电路都采用LC振荡，可是LC振荡电路频率存在受电源电压的变动和温度变化而随之变动的缺点，改进的方法是采用石英晶体振荡，石英晶体的振荡频率几乎决定于晶片的尺寸，其稳定度可达10-6~10-8。[7]
（2）调制频偏
调制频偏或称频偏量，是指调制信号（音频）对载波信号频率（f0）调制后使载波的中心频率产生的频率偏移量，频率偏移量可以用相对量百分比来表示，也可以用绝对量正负值来表示。
（3）高频输出功率
高频输出功率也称载波输出功率，它是指发射机将高频载波送往发射天线上的高频发射功率，它是发射电路的重要指标，发射机输出功率的大小，直接关系发射机发射距离的远近。
高频输出功率的大小，一般用功率（W）来表示，输出功率的测量，一般要用专业的高频功率计来测量。
（4）发射机工作效率
发射机工作效率是指发射电路将电路所消耗的电源直流功率，转换为高频发射功率的效率，或者称电路实际消耗功率和发射有用功率之比，发射机工作效率的高低，一般用百分比来表示，既电源消耗功率比高频输出功率，他们的比值越小，表示能源转换效率越高。
2.3   调频发射机电路方框图
本次设计的调频发射电路方框图如图2-1所示：
 
图2 1 调频发射机电路方框图
（1）低频放大电路：该部分电路的主要任务是将人们讲话的声音经过声-电转换（将声波信号变为电压信号）将信号放大到调频电路所要求的电压值，并能和调频级良好的配合工作。麦克风输出电压很低,一般约为数毫伏至数十毫伏，而作为调制信号，需要数百毫伏的电压，所以从麦克风出来的信号需要经过低频放大。
（2）晶体振荡调制电路：晶体振荡调制电路是发射机电路的核心部分，该电路的主要任务是，晶体振荡产生基准频率，通过频率调制使高频载波的频率随着调制信号的变化而变化，而其振幅保持不变。调频电路的抗干扰能力与频偏大小有关，同一调频频率，频偏越大，抗干扰能力越强。
（3）高频谐振放大器与高频激励放大器：因为由前两级电路产生的调制信号很微弱，有效传输距离仅几米，要想使发射机在较远的距离之间进行可靠的通信，就必须对调制信号进行进一步的线性放大，并滤除不需要的噪声和干扰信号。
（4）末级功率放大器与输出滤波网络：末级功率放大器与输出滤波网络的主要任务是，将激励级送来的高频信号进行功率放大，以保证其具有足够强的高频信号送到拉杆天线并向外发射。由于高频信号中不仅有主频信号f0，同时还含有f0的2~N次谐波分量，而这些谐波信号一旦随主波信号一同发射出去，将会造成对别的接收设备的严重干扰，因此在信号送至天线之前，必须先对谐波信号进行滤波处理。