畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

1、前 言 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線調(diào)頻打技術(shù)給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，是通 信領(lǐng)域的次新的革命。無(wú)線調(diào)頻設(shè)備的發(fā)展更是日新月異。 一般無(wú)線調(diào)頻方案適用于遠(yuǎn)距離高穩(wěn)定性通信的場(chǎng)合，目前，調(diào)幅通信技術(shù)已經(jīng) 較為成熟的應(yīng)用在無(wú)線通信領(lǐng)域，形成了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，調(diào)幅通信在根本上存在 通信不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，對(duì)于調(diào)頻通信而言，這個(gè)代價(jià)就顯得毫無(wú)必要。 隨著社會(huì)的進(jìn)步和生產(chǎn)的需要，利用無(wú)線調(diào)頻進(jìn)行通信的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活各 個(gè)方面。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境限制，工作人員不能隨時(shí)隨地近距離通信，然而 有時(shí)這是非常必要的，就需要使用無(wú)線調(diào)頻對(duì)講機(jī)等設(shè)備即時(shí)通信。在現(xiàn)實(shí)生活中， 調(diào)頻系統(tǒng)已經(jīng)被成功應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、

2、軍事國(guó)防、機(jī)器人控制等許多重要領(lǐng)域，而且類 似于這種系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。凡是遠(yuǎn)距離通信 或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過(guò)無(wú)線方案來(lái)解決。這樣的研究也變得更加有意義了。 目前，在工業(yè)通信應(yīng)用領(lǐng)域，都采用無(wú)線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。和傳統(tǒng)的有 線傳輸方式相比，無(wú)線傳輸具有巨大的優(yōu)越性?；诖?，本文介紹一種基于調(diào)頻的無(wú) 線通信傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)采用高頻三級(jí)管在射頻方面的優(yōu)勢(shì)和調(diào)頻特有的穩(wěn)定性。這里 的的無(wú)線調(diào)頻通信系統(tǒng)采用純模擬技術(shù)與分立元件相結(jié)合，使得該系統(tǒng)在通信上具有 即時(shí)性與穩(wěn)定性。 整個(gè)系統(tǒng)主要分為前級(jí)放大電路，高頻振蕩電路，高頻功率放大電路三大部分， 前級(jí)放大部分

3、采用駐級(jí)體電路采集聲音信號(hào)并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)共射級(jí)放大電路加 以放大；高頻振蕩電路采用電容三點(diǎn)式的形式，通過(guò)合理計(jì)算電容容值與引入反饋， 從而產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻載波；高頻功率放大電路中使用了大功率三級(jí)管9018增大發(fā)射功 率，提高電路性能。 基于此，論文主要分為四個(gè)部分，第一部分主講前級(jí)放大電路，介紹了聲音信號(hào) 的采集和聲音信號(hào)的放大；第二部分主講電路仿真及誤差分析；第三部分主講電路調(diào) 試與高頻電路經(jīng)驗(yàn)；第四部分主要是整個(gè)論文的總結(jié)與展望，給出了參考文獻(xiàn)和程序 附錄。 本論文內(nèi)容上全面的介紹了無(wú)線調(diào)頻系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，主要是硬件部分的設(shè)計(jì)介 紹，又有相關(guān)理論的詳細(xì)闡述。 本文編寫過(guò)程中得到重慶交通

4、大學(xué)老師和同學(xué)的指導(dǎo)與幫助，并提出了許多改進(jìn) 建議，在此表示衷心感謝。由于本人水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，望批評(píng)指 正。 目 錄 前 言 .i 摘 要 .i abstract .ii 第 1 章 緒 論 .1 1.1 選題目的的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義.1 1.2 關(guān)于無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī).2 1.2.1 調(diào)頻概念與常識(shí) .2 1.2.2 合成技術(shù)基本原理 .2 1.2.3fm 中頻譜的計(jì)算 .3 1.2.4 復(fù)合頻率調(diào)制 .4 1.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì).4 1.4 本次設(shè)計(jì)的主要工作.5 第 2 章理論基礎(chǔ)與方案設(shè)計(jì) .6 2.1 電路技術(shù)指標(biāo).6 2.2 單元電路選擇（框圖）.

5、6 2.3 話筒 mic .6 2.3.1 構(gòu)造與原理 .6 2.3.2 設(shè)計(jì)方案 .7 2.4 音頻放大電路.8 2.4.1 音頻放大電路設(shè)計(jì)原理 .8 2.4.2 設(shè)計(jì)方案 .12 2.5 高頻振蕩調(diào)制電路.12 2.5.1 反饋振蕩器的原理 .12 2.5.2 設(shè)計(jì)方案 .13 2.6 高頻功率放大電路.14 2.6.1 高頻功率放大器原理 .14 2.6.2 設(shè)計(jì)方案 .17 2.7 天線電路.17 2.7.1 天線設(shè)計(jì)理論 .18 2.7.2 設(shè)計(jì)方案 .18 2.8 電源電路.19 2.8.1 電源設(shè)計(jì)理論 .19 2.8.2 設(shè)計(jì)方案 .19 第 3 章 電路仿真 .21 3.1

6、 電路直流靜態(tài)工作仿真.21 3.2 音頻采集及放大仿真.22 3.2 振蕩電路分析仿真.24 3.3 高頻功率放大仿真分析.26 3.4 整體電路各部分仿真分對(duì)比.27 第 4 章 電路調(diào)試 .29 4.1 前級(jí)放大電路調(diào)試.29 4.1.1 駐級(jí)體調(diào)試 .29 4.1.2 音頻放大電路調(diào)試 .30 4.2 振蕩器調(diào)試.31 4.2.1 lc 振蕩器調(diào)試 .31 4.2.2 振蕩器可能出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象 .32 4.3 線圈調(diào)試.32 4.4 裝配調(diào)試.33 4.5 整機(jī)調(diào)試.34 第 5 章 結(jié)論與展望 .36 5.1 設(shè)計(jì)總結(jié).36 5.2 設(shè)計(jì)不足.36 5.3 展望.37 致 謝 .39

7、 參考文獻(xiàn) .40 附 錄（一）.41 附 錄（二）.42 附 錄（三）.42 摘 要 本次設(shè)計(jì)為調(diào)頻發(fā)射機(jī)，分為前級(jí)放大電路，高頻振蕩，高頻功率放大三個(gè)部分。 前級(jí)放大電路主要處理音頻信號(hào)；高頻振蕩電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生發(fā)射用載波；高頻功放用于 提高發(fā)射功率，完善電路性能。設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇性好的前級(jí)，抑制干擾；功率大的后級(jí) 提高性能。 該電路系統(tǒng)能夠采集聲音信號(hào)并通過(guò)調(diào)頻方式將信號(hào)輻射出去，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)電 路的電源電壓，能夠有效增大發(fā)射距離。電路的平均發(fā)射距離可達(dá) 100 米。通過(guò)調(diào)頻 方式，使電路的信號(hào)傳輸具有特別的穩(wěn)定性，并且電路頻率漂移小。如果認(rèn)為發(fā)射距 離小，可作如下改進(jìn)：將發(fā)射三級(jí)管 9018

8、換成 c1970，這種三級(jí)管不但能夠提高發(fā) 射功率，而且價(jià)格便宜如此能夠?qū)l(fā)射機(jī)從 1功率提升至 3。 關(guān)鍵詞：無(wú)線調(diào)頻，振蕩器，高頻三級(jí)管 abstract the design for the fm transmitter,divided into pre-amplifier,high frequency oscillation,high frequency power amplifier of three parts. preamplifier circuit to process the audio signal,high-frequency oscillation circuit i

9、s responsible for producing the emission using he carrier, the high-frequency amplifier used to increase the transmission power, and improve the circuit performance. design should be a good selectivity level, interference suppression, power after class to improve performance. the circuit system capa

10、ble of capturing the sound signal and radiate out through the fm signal, an appropriate increase in the supply voltage of the circuit designed, can effectively increasing the transmission distance.circuit the average transmission distance up to one hundred meters. special stability through the fm si

11、gnal transmission circuit and circuit frequency drift. that the emission from the small, make the following improvements, changed tube 9018 with c1970. keywords: wireless fm, oscillator，high frequency transistor 第 1 章 緒 論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我做的是無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)，它主要涉及到調(diào)頻發(fā)射的具體內(nèi)容。調(diào) 頻，就是高頻載波的頻率不是一個(gè)常數(shù)，是隨調(diào)制信號(hào)而在一定范圍內(nèi)變化的調(diào)制方 式，其幅

12、值則是一個(gè)常數(shù)。與其對(duì)應(yīng)的，調(diào)幅就是載頻的頻率是不變的，其幅值隨調(diào) 制信號(hào)而變。 1.1 選題目的的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義 在本次設(shè)計(jì)中，其目的是得到一個(gè)調(diào)頻接收機(jī)機(jī)。在超外差式調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì) 過(guò)程中，應(yīng)將其分為高頻放大、混頻、本振、中放、限幅、鑒頻、低頻放大七個(gè)部分。 整個(gè)電路的設(shè)計(jì)必須注意幾個(gè)方面。選擇性好的級(jí)，應(yīng)盡可能靠近前面，因在干擾及 信號(hào)都不大的地方把干擾抑制下去，效果最好。如干擾及信號(hào)很大，則由于晶體管的 非線性，將產(chǎn)生嚴(yán)重的組合頻率及其他非線性失真，這時(shí)濾除雜波比較困難。為此， 在高級(jí)接收機(jī)中，輸入電路常采用復(fù)雜的高選擇電路。為了使混頻和本振分別調(diào)到最 佳狀態(tài)，要采用單獨(dú)的本振。

13、總的來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一部接收機(jī)時(shí)必須全面考慮，妥善處理 一些相互牽制的矛盾，特別要抓住主要矛盾（穩(wěn)定性、選擇性、失真等），才能使得 接收機(jī)有較好的指標(biāo)。 在頻率調(diào)制技術(shù)中，調(diào)制體的振幅同樣對(duì)頻率調(diào)制起關(guān)鍵作用，調(diào)制體振幅影響 著載波頻率調(diào)制后變化的深度，假如調(diào)制信號(hào)的振幅是 0，就不會(huì)出現(xiàn)任何調(diào)制，因 此說(shuō)，就像在振幅調(diào)制中，調(diào)制體的頻率對(duì)載波體的振幅有影響一樣，在頻率調(diào)制中， 載波的頻率變化同樣受調(diào)制體振幅大小變化的影響。 fm 的價(jià)值在于：對(duì)原始信號(hào)損失小，保真度高；帶寬寬，傳輸信息量大，抗干 擾能力強(qiáng)，傳輸距離根據(jù)波段遠(yuǎn)近有別（高頻距離較短，如收音機(jī)波段距離一般不超 過(guò)一百公里） ；對(duì)生產(chǎn)的價(jià)

14、值：多信道加密遙控器，對(duì)講機(jī)，遠(yuǎn)程控制器，機(jī)器人控 制器等等。工程上用的通常稱為變頻技術(shù)，比如樓上說(shuō)的變頻空調(diào)，只有對(duì) 50 赫茲 交流電的頻率變動(dòng)以基本不改變電流的情況下改變功率，所以節(jié)能。 此次的論文撰寫中筆者著重從理念上闡述了調(diào)頻的原理及實(shí)現(xiàn)的具體方式，因此 從論文中可以系統(tǒng)而具體地了解到調(diào)頻發(fā)射機(jī)的組成，原理等。對(duì)于它的現(xiàn)實(shí)意義， 不言而喻，筆者正是根據(jù)文中所述的各項(xiàng)原理，成功地實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻發(fā)射機(jī)的制作。 1.2 關(guān)于無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 1.2.1 調(diào)頻概念與常識(shí) 調(diào)頻，就是載頻的頻率不是一個(gè)常數(shù)，是隨調(diào)制信號(hào)而在一定范圍內(nèi)變化，其幅 值則是一個(gè)常數(shù)。與其對(duì)應(yīng)的，調(diào)幅就是載頻的頻率是不變的，

15、其幅值隨調(diào)制信號(hào)而 變。 一般干擾信號(hào)總是疊加在信號(hào)上，改變其幅值。所以調(diào)頻波雖然愛(ài)到干擾后幅度 上也會(huì)有變化，但在接收端可以用限幅器將信號(hào)幅度上的變化削去，所以調(diào)頻波的抗 干擾性極好，用收音機(jī)接收調(diào)頻廣播，基本上聽不到雜音。 使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫調(diào)頻。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制 信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻 波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母 fm 表示。 載波的瞬時(shí)頻率按調(diào)制信號(hào)的變化而變，但振幅不變的調(diào)制方式。載波經(jīng)調(diào)頻后 成為調(diào)頻波。用調(diào)頻波傳送信號(hào)可避免幅度干擾的影響而提高通信質(zhì)量。廣泛應(yīng)用在 通信

16、、調(diào)頻立體聲廣播和電視中。 我們習(xí)慣上用 fm 來(lái)指一般的調(diào)頻廣播（76-108mhz，在我國(guó)為 87.5-108mhz、日 本為 76-90mhz），事實(shí)上 fm 也是一種調(diào)制方式，即使在短波范圍內(nèi)的 27-30mhz 之間， 做為業(yè)余電臺(tái)、太空、人造衛(wèi)星通訊應(yīng)用的波段，也有采用調(diào)頻（fm）方式的。 fm radio 即為調(diào)頻收音機(jī)。 1.2.2 合成技術(shù)基本原理 音頻信號(hào)的改變往往是周期性的，一個(gè)最容易理解音頻調(diào)制技術(shù)的范例是小提琴 和揉弦，揉弦通過(guò)手指和手腕在琴弦上快速顫動(dòng)，使琴弦的長(zhǎng)度發(fā)生快速變化，從而 最終影響小提琴聲音的柔和度。與“fm 無(wú)線電波”相同，“fm 合成理論”同樣也有

17、著發(fā)音體（載體）和調(diào)制體兩個(gè)元素。發(fā)音體或稱載波體，是實(shí)際發(fā)出聲音的頻率振 蕩器；調(diào)制體或稱調(diào)制器，負(fù)責(zé)調(diào)整變化載波所產(chǎn)生出來(lái)的聲音。載波頻率、調(diào)制體 頻率以及調(diào)制數(shù)值大小，是影響 fm 合成理論的重要因素。 最基本的 fminstrument 包括兩個(gè)正弦曲線振蕩器，一個(gè)是穩(wěn)定不變的載波頻率 振蕩器；一個(gè)是調(diào)制頻率振蕩器。載波頻率被加在調(diào)制振蕩器的輸出上。載波振蕩器 是一個(gè)帶有 fc 頻率的簡(jiǎn)單的正弦波頻率，當(dāng)調(diào)制器發(fā)生時(shí)，來(lái)自調(diào)制振蕩器的信號(hào)， 即帶有 fm 頻率的正弦波，驅(qū)使載波振蕩器的頻率向上或向下變動(dòng)，比如，一個(gè) 250hz 正弦波的調(diào)制波，調(diào)制一個(gè) 1000hz 正弦波的載波，那么

18、意味著載波所產(chǎn)生的 1000hz 的頻率，每秒要接受 250 次的影響產(chǎn)生的調(diào)制。制體和載波體都是有頻率、振幅、波 形的周期性或準(zhǔn)周期性振蕩器。 在頻率調(diào)制技術(shù)中，調(diào)制體的振幅同樣對(duì)頻率調(diào)制起關(guān)關(guān)鍵作用，調(diào)制體振幅影 響著載波頻率調(diào)制后變化的深度，假如調(diào)制信號(hào)的振幅是 0，就不會(huì)出現(xiàn)任何調(diào)制， 因此說(shuō)，就像在振幅調(diào)制中，調(diào)制體的頻率對(duì)載波體的振幅有影響一樣，在頻率調(diào)制 （fm）中，載波的頻率變化同樣受調(diào)制體振幅大小變化的影響。 因此，在頻率調(diào)制過(guò)程中，我們可以發(fā)現(xiàn)：1.調(diào)制體的頻率影響載波體的頻率的 速度變化。2.調(diào)制體的振幅影響載波頻率的深度變化。3.調(diào)制體的波形（或音色）影 響載波頻率的波

19、形變化。4.載波體的振幅在頻率調(diào)制過(guò)程中保持不變。 1.2.3fm 中頻譜的計(jì)算 在簡(jiǎn)單頻率調(diào)制中，兩個(gè)振蕩器都只用正弦曲線的波形。不過(guò)，由于頻率調(diào)制技 術(shù)可以制造出非常豐富的頻譜，這使得作曲家也不必用頻譜過(guò)于復(fù)雜的波形完成 fm 合成。事實(shí)上，如用一個(gè)頻譜成分非常豐富的波形作為調(diào)制體來(lái)調(diào)制另一個(gè)聲音（載 波體），調(diào)制后的頻譜會(huì)極其復(fù)雜，以至于聽起來(lái)非常粗糙、刺耳。 在載波頻率的任何一邊有一些頻譜構(gòu)成，其間隔距離與調(diào)制的頻率相一致。這些 上邊頻和下邊頻是成對(duì)地根據(jù)調(diào)制頻率的泛音數(shù)組合在一起的。用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言解釋， 一個(gè)簡(jiǎn)單的 fm 頻譜顯示的頻率是 fckfm.k 是一個(gè)整數(shù)，可以假定為任何大于

20、或等 于 0 的值，載波成分就是由 k=0 來(lái)顯示的。 頻譜構(gòu)成中的能量分配，部分地根據(jù)頻率偏離的量影響。這種偏離（deviation 縮寫為 d）是由調(diào)制振蕩器產(chǎn)生的。當(dāng) d=0 時(shí)，指沒(méi)有任何調(diào)制發(fā)生。增加偏離指數(shù) 就會(huì)產(chǎn)生邊頻，從而獲得更大的能量，但是以犧牲載波頻率的能量為代價(jià)。偏離越大， 在邊頻之間分配的能量越寬，就會(huì)帶來(lái)有振幅變化的更大的邊頻數(shù)。因此，偏離可以 擔(dān)當(dāng)控制 fm 信號(hào)頻譜邊頻的角色。 假如輸入載波為 1000hz 調(diào)制體為 250hz，那么根據(jù) fm 頻譜分配計(jì)算原則，最終， 所得頻率調(diào)制后的輸出頻率值。每個(gè)頻譜成分的振幅是由偏離指數(shù)和調(diào)制頻率決定的。 頻率調(diào)制的效果有

21、時(shí)與加法合成有類似的地方，兩者的本質(zhì)區(qū)別是，加法合成在 基本波形上加上諧波分音，一層又一層，基本波形與其諧波分音同時(shí)存在，而 fm 合 成加上去的波形卻完全調(diào)制了其基本波形而產(chǎn)生另一種十分復(fù)雜的波形，因此，頻率 調(diào)制技術(shù)與加法合成技術(shù)是截然不同的兩種合成技術(shù)。 1.2.4 復(fù)合頻率調(diào)制 復(fù)合頻率調(diào)制包含兩個(gè)或兩個(gè)以上載波體振蕩器和兩個(gè)以上調(diào)制體振蕩器，它能 夠產(chǎn)生更多的邊頻，同時(shí)也增加了計(jì)算的復(fù)雜性。復(fù)合頻率調(diào)制的組合可能性很多， 每一種組合都會(huì)帶來(lái)獨(dú)特的頻率合效果。 總體歸這，復(fù)合頻率調(diào)制至少有 5 個(gè)基本組合方式。 (1),有各自獨(dú)立調(diào)制器的多載波組合 這個(gè)組合包括兩個(gè)或更多簡(jiǎn)單的 fm

22、instruments 同時(shí)工作，所獲得的效果是每 個(gè) fm instruments 輸出的總和（圖例符號(hào)縮寫中，al 表示載波 1 的振幅，fl 表示載 波 1 的頻率，d1 表示調(diào)制體 1 的頻率偏移，也就是調(diào)制體 1 的振幅，f1 表示調(diào)制體 1 的頻率，a 表示載波振幅，其他圖示縮寫符號(hào)也依此辨別）。 (2),只有一個(gè)調(diào)制器的多載波組合它所獲得的效果是每個(gè)載波輸出的相加總和。 (3),帶有平行調(diào)制器的單載波 (4),有多個(gè)（逐級(jí)）調(diào)制器的單載波 (5),自我調(diào)制的載波 所謂自我調(diào)制的載波，就是用信號(hào)振蕩器的輸出調(diào)制自身的頻率。振蕩器的輸出 信號(hào)用一個(gè)反饋因素（用 fb 表示）相乘，在被

23、重新輸入到自身的頻率輸入之前加一 個(gè)頻率值（fm）。反饋因素（用 fb 表示）在這里可以被看作是一個(gè)調(diào)制指數(shù)。 由于自我調(diào)制的處理技術(shù)總是在 1：1 的頻率比率中工作，因此永遠(yuǎn)生成鋸齒波 狀的波形。諧波分音的振幅是按反饋因素值（fb）的比例變化的。 1.3 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 同頻廣播可以解決大面積情況的小功率覆蓋問(wèn)題，廣播頻率專業(yè)化情況下分區(qū)覆 蓋、如交通頻率應(yīng)用于道路沿線的交通信息；地形、地理等原因造成的覆蓋率低，改 善人口密集區(qū)域情況下的收聽，一般使用小功率同步布點(diǎn)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是建網(wǎng)容易、 建網(wǎng)費(fèi)用低、投資回收快、聽眾無(wú)需更換接收機(jī)，同時(shí)一些發(fā)射點(diǎn)、天饋系統(tǒng)、傳輸 鏈路等

24、設(shè)施設(shè)備，將來(lái)數(shù)字化廣播實(shí)現(xiàn)時(shí)可以繼續(xù)使用，不會(huì)重復(fù)投資造成浪費(fèi)；再 次是易于規(guī)劃，提高頻譜利用率，消除陰影區(qū)，在改善場(chǎng)強(qiáng)不均勻度方面，使用低高 度垂直極化天線，極大地減小對(duì)空輻射和根部近場(chǎng)輻射，節(jié)約能源，滿足電磁環(huán)境衛(wèi) 生標(biāo)準(zhǔn)，避免對(duì)航空頻段造成干擾。缺點(diǎn)也是顯而易見的，一方面是本身的技術(shù)缺陷， 相干區(qū)的技術(shù)處理難度大，并且這種情況不可避免，另外在管理和維護(hù)方面不集中， 造成設(shè)備安全運(yùn)行保障性不夠強(qiáng)。 鑒于調(diào)頻同步廣播的諸多優(yōu)點(diǎn)，歐美一些國(guó)家（如法國(guó)、意大利、美國(guó)等） ，早 在 80 年代晚期就開始了 fm 同步廣播技術(shù)的研究，已建成若干實(shí)用的幾百到兩千公 里的單頻網(wǎng)（覆蓋高速公路和補(bǔ)點(diǎn)）

25、。廣電總局科技司分別布署了杭甬高速公路，北 京市城區(qū)兩個(gè)調(diào)頻同步廣播的試點(diǎn)，分別由浙江臺(tái)、北京臺(tái)跟眾力傳播公司、青島廣 電所合作實(shí)施，并且已于 2000 年通過(guò)驗(yàn)收。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大覆蓋的試驗(yàn)， 深圳電臺(tái)自 1998 年起也進(jìn)行了調(diào)頻同步廣播試驗(yàn)，2005 年已建成 5 個(gè)發(fā)射點(diǎn)的同步 廣播系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了同步廣播設(shè)定的任務(wù)目標(biāo)，由眾力公司設(shè)計(jì)實(shí)施，河南電臺(tái) 3 個(gè)點(diǎn)系統(tǒng)試驗(yàn)播出，截止到 2008 年初，我國(guó)在建和已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)頻同步廣播臺(tái)站有 20 多家。同頻激勵(lì)和系統(tǒng)方案的主要廠家，國(guó)外的有意大利泰可諾公司 dex30 數(shù)字 調(diào)頻激勵(lì)器，已有 10 多年的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)；國(guó)內(nèi)的有杭州眾傳公司

26、、北京吉兆電子有限 公司，以及南京同頻公司等多家，河南省已有省經(jīng)濟(jì)臺(tái)、信息臺(tái)、許昌臺(tái)等多家省市 級(jí)電臺(tái)涉足同頻廣播。 調(diào)頻技術(shù)在全國(guó)有廣泛的應(yīng)用空間，無(wú)論是在電視電路還是在其它領(lǐng)域內(nèi)均有涉 及，而且在重點(diǎn)省份，超外差接收機(jī)還需要進(jìn)口。2007-2011 年超外差接收板行業(yè)生 產(chǎn)規(guī)模有特別在的增速，2012-2016 年超外差接收板行業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)能變化趨勢(shì)中，行業(yè) 人員持樂(lè)觀態(tài)度，他們并對(duì)相應(yīng)出現(xiàn)的需求量進(jìn)行了分析，做出了估計(jì)，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者 對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀及產(chǎn)品策略進(jìn)行了細(xì)致的規(guī)劃。 通過(guò)本報(bào)告，生產(chǎn)企業(yè)及投資機(jī)構(gòu)將充分了解產(chǎn)品市場(chǎng)、原材料供應(yīng)、銷售方式、 有效客戶和潛在客戶，為研究競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的市場(chǎng)定位，產(chǎn)

27、品特征、產(chǎn)品定價(jià)、營(yíng)銷模式、 銷售網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)發(fā)展提供了決策依據(jù)。 1.4 本次設(shè)計(jì)的主要工作 (1)，收集無(wú)線調(diào)頻的相關(guān)資料，查找前人做過(guò)的與無(wú)線相關(guān)的案例； (2)，設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行原理圖理論仿真并修改設(shè)計(jì)方案； (3)，準(zhǔn)備完成實(shí)體電路所需要的元器件，對(duì)元器件進(jìn)行性能測(cè)試； (4)，根據(jù)原理圖及電路實(shí)際情況布局電路板，搭建實(shí)體電路； (5)，調(diào)試電路，檢測(cè)電路各組成部分工作狀態(tài)并根據(jù)需要做出修正； (6)，對(duì)應(yīng)各項(xiàng)參數(shù)要求，整機(jī)測(cè)試，進(jìn)行局部微調(diào)，驗(yàn)證指標(biāo)； (7)，對(duì)本次設(shè)計(jì)整體評(píng)估，分析設(shè)計(jì)不足及實(shí)踐過(guò)程中的缺陷，提出改進(jìn)方案。 第 2 章理論基礎(chǔ)與方案設(shè)計(jì) 2.1 電路技術(shù)指標(biāo) 基本

28、要求： （1）載波頻率之間，用收音機(jī) fm 段接收。mhzmhz10850 （2）在聲音被清晰接收的前提下，發(fā)射距離50m （3）電源電壓 6v。 （4）音質(zhì)清晰，發(fā)射較遠(yuǎn) 2.2 單元電路選擇（框圖） 該電路涉及到的技術(shù)有：聲音信號(hào)采集電路，聲音信號(hào)放大電路，高頻振蕩調(diào)頻 電路，高頻功率放大電路，天線發(fā)射電路，電路整體方框圖如下： 圖 2-1 高頻發(fā)射電路的方框圖 2.3 話筒 mic 駐極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好、價(jià)格低的特點(diǎn)，廣泛用于盒式 錄音機(jī)、無(wú)線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很 高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為

29、此駐極體電容式 話筒在工作時(shí)需要直流工作電壓。 2.3.1 構(gòu)造與原理 駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。 聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸 發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的蒸 金面向外，與金屬外殼相連通。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開。 這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè)電容。 高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷，由于沒(méi)有放電回路，這個(gè) q 電荷量就不會(huì)改變。我們知道電容上電荷的公式是，反之也是成立vcqcqv/ 的。駐極體總的電荷量是不變，當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電

30、容兩極 間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。 最后再通過(guò)阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來(lái)，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可 以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)有源器件，需要一定的偏置和電流才可 以工作在放大狀態(tài)，因此，駐極體話筒都要加一個(gè)直流偏置才能工作。 圖 2-2 原理圖 圖 2-3 結(jié)構(gòu)圖 駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十。因而它的輸出阻pf 抗值很高，約幾十兆歐以上。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。所以 在話筒內(nèi)接入一只結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管來(lái)進(jìn)行阻抗變換。場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)是輸入阻 抗極高、噪聲系數(shù)低。普通場(chǎng)效應(yīng)管有

31、源極(s)、柵極(g)和漏極(d)三個(gè)極。這里使用 的是在內(nèi)部源極和柵極間再?gòu)?fù)合一只二極管的專用場(chǎng)效應(yīng)管。接二極管的目的是在場(chǎng) 效應(yīng)管受強(qiáng)信號(hào)沖擊時(shí)起保護(hù)作用。場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接金屬極板。這樣，駐極體話筒 的輸出線便有三根。即源極 s，一般用藍(lán)色塑線，漏極 d，一般用紅色塑料線和連接 金屬外殼的編織屏蔽線。 2.3.2 設(shè)計(jì)方案 其中 r1 為為 mic 提供直流偏置的電阻，其取值一般在 2.25.1k 間選用，的 1 r 值直接決定了駐級(jí)體話筒的靈敏度，通常 r1 的取值越大越靈敏，但需要取值合適， 使駐級(jí)體的集電級(jí)電流在在 0.11ma 之間是比較常見的做法，但是其工作電流的離 散性也大，必

32、要時(shí)應(yīng)當(dāng)查找相關(guān)資料，根據(jù)特定資料配置相關(guān)偏置電路。電容為隔 1 c 直流通交流電容，它能使此處直流成分不會(huì)影響后一級(jí)電路，而交流卻能夠順利通過(guò)， 經(jīng)后級(jí)音頻放大電路處理。其取值應(yīng)根據(jù)具體情況而定，此處取值 100000pf 為電路。 圖 24駐級(jí)體話筒電路 2.4 音頻放大電路 2.4.1 音頻放大電路設(shè)計(jì)原理 (1)，共發(fā)射極放大電路及靜態(tài)分析 電路的組成 組成如圖 25。 圖 25音頻放大級(jí)電路 放大元件，工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。 bc ii 各元件的作用 圖 25 集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸Ｊ拱l(fā)射結(jié)正偏正并 4 r 6 r 提供適當(dāng)?shù)撵o和。集電極電源

33、，為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。隔直 b i be u 3 c 通交 基本放大電路的習(xí)慣畫法如圖 26。 圖 26音頻放大電路交流行等效電路 靜態(tài)：時(shí)電路的工作，靜態(tài)工作點(diǎn)1，由決定。0 i uq ceqcqbq uii, 圖 27放大電路交流負(fù)載線 圖 28 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn) 估算法 ccqccceq bqcq b beqcc bq riuu ii r uu i 圖解法1 圖解法是工程計(jì)算上常用的一種方法，該方法具有簡(jiǎn)便易算，明了直接的優(yōu)點(diǎn)， 在計(jì)算精度要求不是很高的情況下，可以優(yōu)先考慮使用此種方法，它對(duì)解決工程問(wèn)題 具有不可小視的快捷作用；但是也應(yīng)該看到，正是由于此種方法中用的是傻作

34、圖法估 計(jì)實(shí)際結(jié)果，因此其中存在的誤差在嚴(yán)格的工程作業(yè)中亦使它的使用受到限制。 如圖 28，由所決定的直流負(fù)載線估算法求，確定對(duì)應(yīng)的 ccqccceq riuu b i 輸出特性曲線兩者的交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)作水平線，在縱軸上的截距即為qq ，過(guò)點(diǎn)作垂線，在橫軸上的截距即為。 cq iq c i 圖 29直流電路 圖 210交流電路 (2)，放大電路動(dòng)態(tài)分析和非線性失真 放大電路的動(dòng)態(tài)分析 動(dòng)態(tài)：有交流輸入信號(hào)時(shí)電路的工作狀態(tài) 放大器的交流通路 交流通路的畫法：將直流電源短路，電容短路,如圖 210 所示。 作交流負(fù)載線，如圖 27 所示。 斜率為 c rrllrlr/1 交流負(fù)載線是有交

35、流輸入信號(hào)時(shí)工作點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，空載時(shí)，交流負(fù)載線與直流 負(fù)載線重合 波形分析交流放大原理（設(shè)輸出空載） 圖 211 飽合失真示意圖 圖 212 截止失真示意圖 圖 211 輸入一微小的正弦信號(hào) i u cecece ccc bbb bebebe uuu iii iii uuu 結(jié)論： 放大電路中的信號(hào)是交直流共存 輸出與輸入相位相反，但幅度被放大了，頻率不變。 o u i u 放大電路的非線性失真 放大電路有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)（即交流負(fù)載線中間位置） ，可輸出最大不失真信 號(hào)。 工作點(diǎn)過(guò)高引起飽和失真2；工作點(diǎn)過(guò)低引起截止失真2 圖 213 交流放大（設(shè)輸出空載） 圖 214 交流負(fù)載線 2.4

36、.2 設(shè)計(jì)方案 圖 215 為音頻放大電路電路結(jié)構(gòu)圖。該部分由組成.此電路為共 143543 ,qccrrr 射基本放大電路，為三級(jí)管基級(jí)電阻，經(jīng)節(jié)點(diǎn) 5，為三級(jí)管提供基級(jí)偏置電流， 5 r 1 q 為的集電級(jí)電阻，為集電級(jí)提供電壓，兩者共同決定了的表態(tài)工作點(diǎn)，為 4 r 1 q 1 q 3 r 射級(jí)電阻，在電路中能夠穩(wěn)定的表態(tài)工作點(diǎn)分別為通直隔交電容,它們保證了 1 q 43,c c 此電路的前后級(jí)間的表態(tài)工作點(diǎn)不會(huì)影響此處電路,同理,此處表態(tài)工作點(diǎn)也不影響前 后級(jí)間電路.表態(tài)工作點(diǎn)及穩(wěn)定表態(tài)工作點(diǎn)電阻值應(yīng)根據(jù)的特性曲線決定,使遠(yuǎn)離 1 q 1 q 其截止區(qū)與飽合區(qū). 圖 215音頻放大電路

37、電路結(jié)構(gòu)圖 2.5 高頻振蕩調(diào)制電路 2.5.1 反饋振蕩器的原理 反饋型振蕩器的原理框圖如圖 218 所示。 由圖可見, 反饋型振蕩器是由放大器 和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)閉合環(huán)路, 放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò)(如振蕩回路)作負(fù)載, 是一調(diào)諧放大器, 反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無(wú)源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。 圖 216振蕩電路結(jié)構(gòu)示意圖 由 (2-1) )( )( su su k s o u (2-2) )( )( )( su su sk i o (2-3) )( )( )( su su sf o i (2-4)()()(sususu iei 得： (2-5) )(1 )( )()(1 )( )( st sk s

38、fsk sk sku (2-6) )( )( )()()( su su sfskst i i 其中自激振蕩的條件就是環(huán)路增益為 1, 即 . (2-7) 1)()()(jfjkjt 通常又稱為振蕩器的平衡條件。 由式(2-3)還可知 (2-8) ,)()(,1)( ,)()(,1)( susujt susujt ii ii 2.5.2 設(shè)計(jì)方案 該部分電路見圖 217,該部分電路由和組成. 11498765876 ,lccccccrrr 2 q 其功能是產(chǎn)生高頻載波信號(hào)并進(jìn)行調(diào)制。前級(jí)-音頻放大級(jí)將放大的訊號(hào)送往振蕩級(jí) 之基極,即節(jié)點(diǎn) 7 處，振蕩級(jí)工作于約,這頻率是由振蕩線圈(共 5.5 圈

39、)和 2 qmhz94 電容器調(diào)整的,該頻率也決定于晶體管,回輸電容器及還有少數(shù)偏壓元件,例如 6 c 7 c 射極電阻和基極電阻。電源接通時(shí),基極電容器通過(guò)電阻逐漸充電,而則 7 r 6 r 5 c 6 r 7 c 經(jīng)振蕩線圈的電阻充電,但更加之快,電容也充電(其兩端雖僅得小的電壓),線圈產(chǎn) 7 r 6 c 生磁場(chǎng).基極電壓漸漸上升時(shí),晶體管導(dǎo)通,并有效地將內(nèi)阻并接在兩側(cè).當(dāng)電容充 7 c 5 c 電至該極的工作電壓時(shí),就會(huì)發(fā)生好幾個(gè)雜亂的周波,故我們假定討論在靠近工作電壓 之時(shí)基極電壓繼續(xù)上升,電容試圖阻止射極用壓的移動(dòng),到電容器內(nèi)的能量耗盡及再 7 c 不阻止射級(jí)移動(dòng)之時(shí),基一射極電壓降

40、低,晶體管截止,流人線圈的電流也停止,磁場(chǎng)衰潰. 磁場(chǎng)衰潰,產(chǎn)生一個(gè)相反方向的電壓,集極電壓反過(guò)來(lái)以相反方向電容充電,這電壓也 6 c 影響到對(duì)電容充電,及射極電阻上的電壓降使到晶休管進(jìn)入更深的截止。電容 7 c 7 r 7 c 充電時(shí),射電壓下跌,并跌到某一晶休管開始導(dǎo)通,電流流入線圈,與衰潰磁場(chǎng)對(duì)抗.線圈上 之電壓反轉(zhuǎn),形成集極電壓下降,這個(gè)變化通過(guò)電容傳送到射極上,結(jié)果晶休管進(jìn)入更 7 c 深的導(dǎo)通,把電容短路,周期再開始重復(fù),故此,在此形成一個(gè)振蕩,產(chǎn)生 94mhz 的 7 c 2 q 交流訊號(hào).放大后之音頻訊號(hào)潰入到之基極,改變振蕩頻率,產(chǎn)生所需的 fm 電磁波。 2 q 其中的作用

41、是將高頻信號(hào)直接短路到地以免其對(duì)前后級(jí)電路產(chǎn)生不必要的影響。 14 c 圖 217高頻振蕩電路原理圖 2.6 高頻功率放大電路 2.6.1 高頻功率放大器原理 (1)，晶體管特性曲線的理想化及其解析式 在工程上，對(duì)于工作頻率不是很高的諧振功率放大器的分析、計(jì)算，通常采用準(zhǔn) 線性的折線分析法。 準(zhǔn)線性放大是指僅考察集電級(jí)輸出電流中的基波分量在負(fù)載兩端產(chǎn)生輸出電壓的 放大作用。 折線近似分析法(簡(jiǎn)稱折線法)，這是一種圖解法與數(shù)學(xué)解析分析相折中的辦法， 指用幾條直線來(lái)代替晶體管的實(shí)際特征曲線，然后用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)解析式寫出它們的表 示式。缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度低，但計(jì)算比較簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行概括性的理論分析。 (2)

42、，高頻功放的工作狀態(tài)分析 高頻功放的動(dòng)態(tài)特性 晶體管的靜態(tài)特性是在晶體管集電極無(wú)載情況下而言的，比如維持集電極電壓不 變，改變基極電壓，就可求出(集電極電流瞬時(shí)值基極瞬時(shí)電壓值)靜態(tài)特性曲 bc ui 線族。 如果集電極有負(fù)載阻抗，則當(dāng)改變基極電壓使變化時(shí)，由于負(fù)載上有壓降， be u c i 就必然同時(shí)引起的變化。這樣，在考慮了負(fù)載的反作用后，所獲得的與、 ce u c i be u 的關(guān)系曲線就叫作動(dòng)態(tài)特性(曲線)。最常用的當(dāng)與同時(shí)變化時(shí)，表示 ce u be u ce u 關(guān)系的動(dòng)態(tài)特性曲線，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)線(又叫負(fù)載線或工作路?？梢宰C明，當(dāng)晶體 cec ui 管靜態(tài)特性曲線理想化為折線，且放

43、大器工作于負(fù)載回路諧振狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線也 是一條直線。 動(dòng)態(tài)特性曲線 當(dāng)晶體管在激勵(lì)信號(hào)下并接入負(fù)載阻抗時(shí)，在輸出特性圖中，表示集電極電流 與輸出電壓之間的關(guān)系曲線稱為集電極動(dòng)態(tài)特性曲線。 c i ce u 具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)回路總等效參數(shù)和電壓確定以后，在準(zhǔn)線性條件下，r ccbmbb vuv, 基極電壓和集電極電壓變化時(shí)，諧振功率放大器工作點(diǎn)變化的軌跡，稱為諧振 be u ce u 功率放大器動(dòng)態(tài)線。動(dòng)態(tài)線上的每一點(diǎn)都反映了基極電壓,集電極電壓與集電 be u ce u 極電流之間的關(guān)系(瞬時(shí)值關(guān)系)。 c i 動(dòng)態(tài)線的繪制放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性由三個(gè)方程求得。假定輸入信號(hào)是單頻正 ucec fi 弦

44、波, 輸出回路調(diào)諧在輸入信號(hào)的相同頻率上。建立由負(fù)載諧振電阻和 p rr 所表示的輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線。 ccbmbb vuv, 圖 218 諧振功率放大器基本電路圖 (3-30) (2-31) )( )( on cm cecc bmbbc onbeonbec cm cecc bmbbbev u uv uvgi vuvugi u uv uvu ， 圖 219功率放大交流信號(hào)變化圖 上式表明，在回路參數(shù)(即偏置、激勵(lì)、電源電壓等)確定后，是一條直 ucec fi 線，只要找到兩個(gè)點(diǎn)，就可把動(dòng)態(tài)線繪出。令時(shí)，為圖 ccce vu onbbc vvgi 中點(diǎn)；令，得點(diǎn)。連接點(diǎn)，并延長(zhǎng)與的輸出特性曲q0

45、c ibbq, bmbbbe uvu max 線相交于點(diǎn)，則直線便是諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)線，也可稱作諧振功率放大器aab 的交流負(fù)載線。動(dòng)態(tài)負(fù)載電阻可用動(dòng)態(tài)線斜率的倒數(shù)求得。 處在放大區(qū)的動(dòng)態(tài)線與輸出特性曲線的每一個(gè)交點(diǎn)，都是放大器在輸入信號(hào)ab 作用下的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)，利用這些點(diǎn)可以求出不同值（導(dǎo)通角范圍內(nèi)）的集電級(jí)電流 值，從而可以畫出的脈沖波形，在這個(gè)區(qū)工作點(diǎn)沿直線移動(dòng)。ab 當(dāng)放大器工作在過(guò)壓狀態(tài)時(shí)，只受控制，不再隨變化，這時(shí)沿飽合線 移動(dòng)，所以進(jìn)入過(guò)壓區(qū)的動(dòng)態(tài)線是與輸出特性曲線的臨界飽合線相重合的一段線。oa 圖 220負(fù)載線上交流信號(hào)變化圖 由于諧振功放的負(fù)載是選頻網(wǎng)絡(luò),故輸出交流電壓

46、必是一個(gè)完整的余弦信號(hào) c u ，表示晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，其特性范圍為圖中段。所以，丙類放大器集電0 c ibd 極的動(dòng)態(tài)特性是由直線段(折線 )組成。這三條線體現(xiàn)為完整的集電極電流bdaboa, 動(dòng)態(tài)特性。 2.6.2 設(shè)計(jì)方案 該部分電路由組成，電路工作在 c 類狀態(tài)。為提供基級(jí)靜 2111098 ,lccrr 8 r 3 q 脈偏置電流，使工作在合適的表態(tài)工作點(diǎn)上，為的射級(jí)電阻，其作用是穩(wěn)定 3 q 9 r 3 q 的表態(tài)工作點(diǎn)，旁邊為旁路電容，它能使交流信號(hào)順利通過(guò)該支路而有效隔 3 q 9 r 11 c 離直流信號(hào)。和組成選頻電路，使其諧振在前一級(jí)的工作頻率上，這樣可以保 2 l 1

47、0 c 證電路從前一級(jí)獲得最大輸出功率為隔直流通交流電容，輸入高頻信號(hào)，并能有效 9 c 預(yù)防前后級(jí)級(jí)各表態(tài)工作點(diǎn)間的影響。 圖 221高頻功率放大電路原理圖 2.7 天線電路 此處電路天線的電路結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，組成元件只有和。但是這兩個(gè)元 12 c 3 l 件具體數(shù)值的選擇搭配是十分講究的。天線的作用是使電磁波能夠輻射得更遠(yuǎn)，從而 使發(fā)射機(jī)的發(fā)射距離更遠(yuǎn)，但是天線本身也是有電阻的，那么怎么樣能使從前一級(jí)到 達(dá)天線處的能量能夠最大呢？或都說(shuō)至少不會(huì)出現(xiàn)大的衰減？這就涉及到了天線阻抗 匹配的問(wèn)題。 2.7.1 天線設(shè)計(jì)理論 (1)，阻抗匹配3。 阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗互相適配，得

48、到最大功率輸出的一種工 作狀態(tài)。對(duì)于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中，當(dāng)負(fù)載電阻 等于激勵(lì)源內(nèi)阻時(shí)，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱為匹配，否則稱為失配。 當(dāng)激勵(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí)，為使負(fù)載得到最大功率，負(fù)載阻抗 與內(nèi)阻必須滿足共扼關(guān)系，即電阻成份相等，電抗成份絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。這種 匹配條件稱為共扼匹配。 (2)，匹配條件 負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗，即它們的模與輻角分別相等，這時(shí)在負(fù)載阻抗上 可以得到無(wú)失真的電壓傳輸。 負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗的共軛值，即它們的模相等而輻角之和為零。這時(shí)在 負(fù)載阻抗上可以得到最大功率。這種匹配條件稱為共軛匹配。如果信源內(nèi)阻抗和

49、負(fù)載 阻抗均為純阻性，則兩種匹配條件是等同的。 (3)，高頻電路的阻抗匹配3 由于高頻功率放大器工作于非線性狀態(tài)，所以線性電路和阻抗匹配（即：負(fù)載阻 抗與電源內(nèi)阻相等）這一概念不能適用于它。因?yàn)樵诜蔷€性（如：丙類）工作的時(shí)候， 電子器件的內(nèi)阻變動(dòng)劇烈：通流的時(shí)候，內(nèi)阻很小；截止的時(shí)候，內(nèi)阻接近無(wú)窮大。 因此輸出電阻不是常數(shù)。所以所謂匹配的時(shí)候內(nèi)阻等于外阻，也就失去了意義。因此， 高頻功率放大的阻抗匹配概念是：在給定的電路條件下，改變負(fù)載回路的可調(diào)元件， 使電子器件送出額定的輸出功率至負(fù)載。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)。 2.7.2 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)上述匹配原理，本電路采用電容和電感配合，并經(jīng)過(guò)精心計(jì)算

50、電容與電感的 具體數(shù)植，從而做到使電路有一級(jí)與后一級(jí)的模角之和為 0，并使負(fù)載與前一級(jí)的輸 出阻抗之比為 1。經(jīng)過(guò)這樣的匹配，電路中的能量就能夠最大化地傳輸?shù)教炀€上，從 而使發(fā)射機(jī)發(fā)射距離最遠(yuǎn)。 應(yīng)該明確，天線電路多種多樣，它們雖然都是要將電磁波的功率盡可能大的輻射 到周圍的空間中去，但是不同的天線，不同的電路結(jié)構(gòu)，所起到的作用也是不盡相同 的，比如：有的天線可以使電磁波只沿一個(gè)方向輻射，而有的天線卻可以使電磁功率 向各個(gè)方向輻射，這些將取決于天線電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖 222天線電路原理圖 2.8 電源電路 2.8.1 電源設(shè)計(jì)理論 此次設(shè)計(jì)中所用電源為 6v 直流電源，直流電源在設(shè)計(jì)時(shí)需要注

51、意與電路中的其 他電路組成部分隔離，尤其是含有高頻成分的電路結(jié)構(gòu)。只有保證了電源的獨(dú)立工作， 它才能夠更加穩(wěn)定的為電路其他部分供能。同樣，電路電源作為一個(gè)單獨(dú)的電路結(jié)構(gòu)， 如果和電路其他部分產(chǎn)生耦合，它在一定程度上也會(huì)影響其他部分電路的正常工作， 對(duì)于高頻工作的電路尤其如此，有時(shí)甚至可以使振蕩電路等電路結(jié)構(gòu)無(wú)法起振。 2.8.2 設(shè)計(jì)方案 該部分電路為電源處濾電路，主要由元件組成，容易看出，它們是并聯(lián)關(guān) 213,c c 系。電路組成雖然簡(jiǎn)單，但是其中使用到的原理仍有許多說(shuō)法。 這是一個(gè)電源的高頻濾波電路是一個(gè) 33uf 的大電容，在電路中起到低頻濾波 2 c 的作用，是一個(gè)只有 100nf 的

52、小電容，在電路中起著高頻濾波的作用。這兩個(gè)大 13 c 小電容聯(lián)合起來(lái)使用并不是一個(gè)矛盾。在高頻狀態(tài)下，大電容由于制造工藝的原因， 不可避免地會(huì)有感抗特征，就相當(dāng)于一個(gè)純電容與一個(gè)電感相串聯(lián)，這樣一來(lái)，大容 量的電解電容在高頻下的阻抗反而大于在低頻時(shí)的阻抗。正因?yàn)榇?，需要一個(gè)大的電 解電容與一個(gè)小容量的陶瓷電容配合使用，使這一電路結(jié)構(gòu)既可以通過(guò)大容量電解電 容濾去低頻波以可以通過(guò)小容量的陶瓷電容濾去高頻成分的波，使電路內(nèi)部的各種波 形變化都不至于影響到電源。 通常情況下，選取電解大電容的容量時(shí)應(yīng)是小的陶瓷電容容量的 100 倍左右，但 就具體電路而言，還需要根據(jù)電路情況做出判斷。 圖 323電

53、源濾波原理圖 第 3 章 電路仿真 3.1 電路直流靜態(tài)工作仿真 圖 31電路結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)顯示圖 圖 31 電路結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)顯示圖。圖中各節(jié)點(diǎn)的電壓不同將直接影響三級(jí)管子的 工作狀態(tài)，其中節(jié)點(diǎn)組 6,5,7；節(jié)點(diǎn)組 9,8,10；節(jié)點(diǎn)組 12,11,13 分別對(duì)應(yīng)音頻級(jí)三 級(jí)管,高頻振蕩級(jí)三級(jí)管和高頻功率放大級(jí)三級(jí)管的集電級(jí)，基級(jí)和發(fā)射級(jí)。只有為 各結(jié)點(diǎn)配置合理的電壓，三級(jí)管才會(huì)工作在合適的狀態(tài)。具體電壓配置過(guò)程是由偏置 電路完成。 圖 32整體電路直流靜態(tài)工作點(diǎn)仿真圖 圖 3-2 為整體電路直流靜態(tài)工作點(diǎn)仿真圖，根據(jù)圖中顯示的數(shù)據(jù)，可以看出音頻 放大級(jí)，高頻振蕩級(jí)和高頻功率放大級(jí)的三級(jí)管都是工作

54、在放大狀態(tài)。所謂放大狀態(tài)， 就是要三級(jí)管的集電級(jí)電壓大于基級(jí)電壓，基級(jí)電壓大于發(fā)射級(jí)電壓至少 0.7 幅。并 且可以看出，第每個(gè)三級(jí)管的集電級(jí)電壓雖然比基級(jí)的電壓高，但是差異并不是很大， 通過(guò)電壓差與基級(jí)阻值能夠算出每個(gè)三級(jí)管的基級(jí)靜態(tài)工作電流十分微小，進(jìn)一各三 級(jí)管的靜態(tài)工作點(diǎn)的配置是合理的 3.2 音頻采集及放大仿真 圖 33駐級(jí)體電路結(jié)構(gòu)仿真 圖 33 左邊為此次設(shè)計(jì)中的話筒部分電路，右邊為該電路產(chǎn)生的波形仿真圖。 該圖是幅值為，頻率為的正弦波信號(hào)。由圖可知，此部分電路確實(shí)能將自v1hz3400 然界的聲音信號(hào)采集轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并將其放大。 圖 34音頻放大電路仿真 圖 34 左方為此次設(shè)

55、計(jì)的電路原理圖，右方為其仿真波形圖。與圖 31 比較， 從圖中可知，從前級(jí)傳輸過(guò)來(lái)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻放大級(jí)后被放大，并且波形沒(méi)有發(fā)生 大的失真。該波形的頻率仍為，沒(méi)有產(chǎn)生頻率搬移現(xiàn)象。因此此一級(jí)的設(shè)計(jì)hz3400 能夠滿足整體電路需求,符合整體電路要求。 圖 35音頻放大電路交流仿真 圖 35 為音頻放大電路交流仿真分析圖。圖的上半部分為音頻級(jí)電路隨著輸入 頻率的升高，音頻輸出電壓的變化情況，可以看出音頻級(jí)三級(jí)管在 10hz5mhz 內(nèi)的 工作曲線是一條基本平行于頻率軸的直線段，因此它是工作在線性放大區(qū)的，在這個(gè) 頻率段內(nèi)三級(jí)管能夠起到電壓線性放大作用，而且不會(huì)改變?cè)斎腩l率成分，符合電 路設(shè)計(jì)

56、要求。圖的下半部分為三級(jí)管中電壓相位隨頻率變化而發(fā)生變化的情況，可以 看出，在線性工作段內(nèi)，其在將電壓放大的同時(shí)也將電壓的相位翻轉(zhuǎn)了 180 度。在這 里，設(shè)計(jì)只考慮電路對(duì)電壓的幅值放大作用，相位在一定的頻率下發(fā)生變化不會(huì)對(duì)電 路產(chǎn)生根本影響。 圖 36 為音頻放大電路瞬態(tài)仿真1分析圖。由圖可以看出，其曲線是一條由接 近 0 點(diǎn)的地方開始，逐漸上升，并慢慢與橫軸，即頻率軸平行的曲線，并且曲線在上 升過(guò)程中含有小的鋸齒形。電路之所以會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)現(xiàn)象，是因?yàn)殡娐分泻须娙荩?感或是二者皆有，這一類瞬態(tài)元件。曲線未能從 0 開始，說(shuō)明電路中的瞬態(tài)元件在初 始狀態(tài)是含有能量的。隨著電容或是電感的充電，

57、電路緩緩趨于穩(wěn)定狀態(tài)，即曲線隨 時(shí)間變化而趨于平行時(shí)間軸。曲線是之所以會(huì)出現(xiàn)鋸齒形，是由于瞬態(tài)元件短暫而頻 繁的充放電過(guò)程造成的。在含有電容可電感的電路中，往往會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，它使 電路最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)在時(shí)間上有一定的影響，在電路設(shè)計(jì)中需要注意這一點(diǎn)。 圖 36音頻放大電路瞬態(tài)仿真 3.2 振蕩電路分析仿真 圖 37高頻振蕩電路仿真 圖 37 左方為此次設(shè)計(jì)的電路波形圖，右方為其電路原理圖。由仿真波形圖的 一欄的下方數(shù)據(jù)可計(jì)算，此波形的頻率為虎傅翼,符合我國(guó)調(diào)頻發(fā)射timebasemhz81 的要求，能夠被發(fā)射出去。新產(chǎn)生的載波仍為正弦波信號(hào)，該波形適合于做載波，因 此仿真信號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。

58、 圖 38高頻振蕩電路交流仿真 圖 38 為高頻振蕩電路交流仿真圖，其中圖的上半邊是仿真電路中電壓隨頻率 變化而變化的結(jié)果，可以看出，振蕩電路中的電壓在低頻狀態(tài)時(shí)電壓幅值也很低，隨 著頻率的升高，電壓幅值也不斷增大，直到某一頻率點(diǎn)時(shí)，電壓幅值達(dá)到最大，圖中 顯示，這一頻率點(diǎn)為 100mhz,隨著頻率的繼續(xù)上升，電壓幅值不但不再上升反而下降。 圖中顯示的信息恰當(dāng)?shù)亟忉屃苏袷庪娐返墓ぷ餍再|(zhì)，即只工作在某一單一的頻率點(diǎn)上。 由于在其他頻率點(diǎn)的電壓幅值很低，功率很小，所以看上去就是不振蕩，在 100mhz 時(shí)，電壓達(dá)到最大，功率也達(dá)到最大，即只在這一頻率點(diǎn)上工作。下半邊的圖為電路 中電壓相位隨工作頻率

59、變化而變化的狀況?？梢钥闯?，隨著頻率的增大，電壓的相位 曲線逐漸向頻率軸靠近，即電壓相位逐漸向負(fù) 180 度逼近,當(dāng)?shù)竭_(dá) 100mhz 時(shí)相位突然 變到 0 度，隨著頻率的繼續(xù)上升，其電壓相位再次向負(fù) 180 度逼近。這一點(diǎn)在振蕩器 的設(shè)計(jì)中也可以有所體會(huì)。在反饋型振蕩器的設(shè)計(jì)中，正是通過(guò)引入正反饋而達(dá)到讓 放大電路振蕩的目的。 圖 39 為振蕩電路瞬態(tài)仿真圖。由圖可以看出振蕩器發(fā)出了周期性振蕩的波形， 但波形類似于正弦波。這是因?yàn)橛捎谄骷嬖陔x散性誤差，即使是同一型號(hào)的器件也 不可能做到性能上手完全一致，加之電路中使用到了半導(dǎo)體器件，對(duì)溫度敏感，用到 了瞬態(tài)元件，電容電感等，存在允放電周期的

60、差異和器件熱噪聲等多種不可避免的干 擾因素，使得振蕩電路除了基波，即正弦波外，還產(chǎn)生了許多高次諧波，它們?cè)诨?之上互相疊加，使得仿真產(chǎn)生的波形與理論上的正弦波有所差異。 圖 39振蕩電路瞬態(tài)仿真圖 3.3 高頻功率放大仿真分析 圖 310 振蕩級(jí)電壓值及電流值 由圖 310 可以發(fā)現(xiàn)上下兩幅圖中波形的幅值基本沒(méi)有發(fā)生變化，但是從電路振 蕩級(jí)輸出的結(jié)果經(jīng)過(guò)高頻功率放大級(jí)后，輸出的電流值為原來(lái)的很多倍，因此功率同 樣得到了提高，電路設(shè)計(jì)完成了預(yù)期功能，符合設(shè)計(jì)要求。在功率放大器的設(shè)計(jì)中， 不僅要注重電壓信號(hào)的放大，也要注重電流信號(hào)的放大。 圖 311 高頻功率放大級(jí)交流仿真圖 圖 311 為高頻