無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)分機(jī)部分設(shè)計(jì)說明

1、工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)題目：無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)（分機(jī)部分）（分機(jī)部分）系別：電子信息系專業(yè)：通信工程 班級(jí)： B090310 學(xué)生： 少雄 學(xué) 號(hào)： B09031002 指導(dǎo)教師： 保成 2013 年 06 月I / 382 / 38畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系別電子信息系專業(yè)通信工程班級(jí) B090310 少雄學(xué)號(hào) B09031002 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)（分機(jī)部分）2.題目背景和意義： 目前大型船只均裝有國際通用 AIS 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，來進(jìn)行身份識(shí)別。而對(duì)于中

2、小型船只來說，AIS 系統(tǒng)過于昂貴的價(jià)格和過于復(fù)雜的系統(tǒng)功能使得該系統(tǒng)不適用于中小型船只的基本身份識(shí)別。本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是針對(duì)這一點(diǎn)，專為中小型船只的身份識(shí)別提供便利。該系統(tǒng)主要用在對(duì)進(jìn)出港口的船只進(jìn)行識(shí)別，它由設(shè)在岸上的主機(jī)和裝在船上的分機(jī)兩部分組成。船只進(jìn)出港口時(shí)，主機(jī)發(fā)出問訊信號(hào)，船上分機(jī)收到該信號(hào)后，能自動(dòng)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。主機(jī)收到該信號(hào)后，可識(shí)別出該船只的“身份” 。該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。 3.設(shè)計(jì)(論文)的主要容(理工科含技術(shù)指標(biāo))：1）為提高可靠性與性，主機(jī)和分機(jī)均采用無線編碼信號(hào)，發(fā)射功率0.5W；2）主機(jī)收到分機(jī)信號(hào)后，能發(fā)出提示音并顯示裝置的編號(hào)；3）設(shè)計(jì)出電路圖，裝配

3、圖，并進(jìn)行裝配，調(diào)試。 4.設(shè)計(jì)的基本要求與進(jìn)度安排(含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn))：本設(shè)計(jì)要求完成整個(gè)無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，并進(jìn)行裝配調(diào)試。設(shè)計(jì)工作要求嚴(yán)格按照學(xué)校的計(jì)劃安排和各項(xiàng)規(guī)進(jìn)行，保質(zhì)保量完成任務(wù)書中各項(xiàng)工作，技術(shù)指標(biāo)滿足要求并認(rèn)真撰寫學(xué)位論文。 13 周：查閱相關(guān)專業(yè)資料，選定方案，開題； 48 周：進(jìn)行詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)、功能模塊劃分以與設(shè)備器件選型等，以與對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初步的了解和掌握，軟件的初步應(yīng)用和調(diào)試； 第 9 周第 10 周：利用 Protel99 完成電路圖的封裝，確保電路的可行； 第11周第12周：與主機(jī)進(jìn)行接收發(fā)送的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)課題的目的； 第13周第15周：撰寫畢業(yè)論文

4、，進(jìn)行畢業(yè)答辯。5.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的工作量要求撰寫 15000 字論文圖紙(幅面和數(shù))*：A4（標(biāo)準(zhǔn)幅面 210mm297mm）其他要求：提供完整的無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，并完成與課題相關(guān)的 3000 字左右的英文文獻(xiàn)資料翻譯。3 / 38指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日學(xué) 生 簽 名： 年 月 日系主任審批： 年 月 日說明：1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊(cè)，一份教師自留。2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。 / 38無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)（分機(jī)部分）無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)（分機(jī)部分） 摘要摘要射頻識(shí)別即 RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又

5、稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k134.2k） 、高頻（13.56MHz） 、超高頻，無源等技術(shù)。RFID 讀寫器也分移動(dòng)式的和固定式的，目前 RFID 技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。本課題主要用在對(duì)進(jìn)出港口的船只進(jìn)行識(shí)別，它由設(shè)在岸上的主機(jī)和裝在船上的分機(jī)兩部分組成。船只進(jìn)出港口時(shí)，主機(jī)發(fā)出問訊信號(hào)，船上分機(jī)收到該信號(hào)后，能自動(dòng)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。主機(jī)收到該信號(hào)后，可識(shí)別出該船只的“身份” 。本課題基于 FRID 射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)進(jìn)港船舶身份編號(hào)識(shí)別進(jìn)行研

6、究。僅以設(shè)在船舶上的船載設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)討論。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 濾波放大；編碼；調(diào)頻；高頻功率放大I / 38DesignDesign ofof WirelessWireless AutomaticAutomatic IdentificationIdentification SystemSystem Circuits(TheCircuits(The ExtensionExtensionP Part)art) AbstractAbstractRadio frequency identification is RFID (Radio Frequency IDentification) technol

7、ogy, also known as electronic tags, radio frequency identification, is a kind of communication technology, through the specific target radio signal recognition and to read and write data, between without recognition system with specific objectives to establish mechanical or optical contact. Commonly

8、 used with low frequency (125k134.2k), high frequency (13.56MHz), ultra high frequency, passive technology. The RFID reader is mobile and fixed, and the application of RFID technology is very broad, such as: library, access control system and food safety traceability.This topic mainly used on import

9、 and the ships in the harbour were identified, which is composed of the shore of the host and installed in the ships extension of two parts. Ports, host sends the information signal, the ship received the signal after the extension, can automatically send a response signal. The host receives the sig

10、nal, which can identify the ships identity.This project is based on the FRID radio frequency identification technology to study the arrival of ship identification number recognition. The equipment in the ship is only discussed in the paper.KeyKey Words:Words:Filter Amplifier；Coding；Frequency Modulat

11、ion；High Frequency Power AmplifierII / 38目錄目錄1 1 緒論緒論11.1 課題背景與研究的目的和意義 11.2 課題的要求與指標(biāo) 21.3 研究者的工作任務(wù) 21.4 課題的容簡(jiǎn)介 22 2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案32.1 實(shí)現(xiàn)原理 32.2 電路原理框圖 32.3 實(shí)現(xiàn)分電路功能簡(jiǎn)介與所用芯片 33 3 子電路模塊設(shè)計(jì)子電路模塊設(shè)計(jì)53.1 濾波放大電路 53.1.1 電路原理圖說明 53.1.2 芯片介紹 53.1.3 電路介紹 63.2 譯碼電路 83.2.1 電路原理圖說明 83.2.2 芯片說明 83.3 觸發(fā)電路（單穩(wěn)態(tài)電路）93.3.1

12、 電路原理圖說明 93.3.2 芯片說明 93.4 觸發(fā)電路（多諧振蕩電路）103.4.1 電路原理圖說明 103.4.2 芯片說明 103.5 編碼電路 113.5.1 電路原理圖說明 113.5.2 芯片說明 123.6 調(diào)制倍頻電路 143.6.1 電路原理圖說明 153.6.2 頻率調(diào)制（FM）原理 153.6.3 芯片說明 163.7 高頻功率放大電路 183.7.1 電路原理圖說明 18III / 384 4 分機(jī)系統(tǒng)電路總原理分機(jī)系統(tǒng)電路總原理205 5 調(diào)試調(diào)試215.1 硬件調(diào)試的目標(biāo) 215.2 電路調(diào)試 215.3 PCB 板的調(diào)試 215.4 印制電路板的設(shè)計(jì)步驟 22

13、6 6 結(jié)論結(jié)論23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)25致致26畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明27畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明28附錄附錄 1 1 發(fā)送端原理圖發(fā)送端原理圖29附錄附錄 2 2 接收端原理圖接收端原理圖300 / 381 1 緒論緒論1.11.1 課題背景課題背景與研究的目的和意義與研究的目的和意義我國已經(jīng)跨入了全面建設(shè)小康社會(huì)的時(shí)期，建設(shè)“和諧社會(huì)”成為現(xiàn)階段我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要目標(biāo)，如何更好地加強(qiáng)水上運(yùn)輸監(jiān)管設(shè)施的建設(shè)，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，保護(hù)環(huán)境，保障經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，成為港航部門的重中之重。近年來，隨著陸路交通逐步顯現(xiàn)物流運(yùn)量瓶頸

14、，提高水運(yùn)效率，改善水運(yùn)監(jiān)管環(huán)境逐步成為沿江各城市的發(fā)展戰(zhàn)略。在傳統(tǒng)“黃金水道”的長(zhǎng)三角和運(yùn)河沿線地區(qū)，各個(gè)主要城市都在制定雄心勃勃的“水運(yùn)強(qiáng)市” 、 “數(shù)字港航”工程計(jì)劃，充分發(fā)揮其河航運(yùn)的優(yōu)勢(shì)，降低物流運(yùn)輸成本，提高經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，以利于進(jìn)一步支持經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展。 在實(shí)際業(yè)務(wù)環(huán)境中，信息技術(shù)獲得了廣泛和深遠(yuǎn)的應(yīng)用。各個(gè)河港航城市均已投入大量人力物力加快信息網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)步伐和科技投入力度，例如建立健全整個(gè)航區(qū)的船舶中心數(shù)據(jù)庫，依據(jù)港航管理業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)船舶年審、進(jìn)出港簽證、稽征繳費(fèi)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管、信息綜合利用等業(yè)務(wù)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化動(dòng)態(tài)管理。這些依靠先進(jìn)信息技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了不停航檢查，打破

15、了“屬地管理”的傳統(tǒng)模式，為打造“數(shù)字港航”奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，但在這些系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管模塊中，仍然采用人工錄入船名船號(hào)的采集方式。如果出現(xiàn)船名船號(hào)被遮蓋、夜間看不清、船舶流量過大與操作者困乏的狀況，這就可能造成船名船號(hào)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，成為打造“數(shù)字港航”的最大瓶頸。那么，有沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法解決船舶船號(hào)的自動(dòng)識(shí)別呢？有，這就是近幾年走向成熟的新技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)（RFID） 。 RFID 是起源于上世紀(jì)50年代的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸式通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別目的。一個(gè)典型的 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)通常由標(biāo)識(shí)特定目標(biāo)物體的電子標(biāo)簽、接收電子標(biāo)簽信號(hào)的閱讀器以與應(yīng)用軟件組成。與傳

16、統(tǒng)的磁卡、接觸式 IC 卡相比，RFID 技術(shù)完成識(shí)別工作時(shí)無須人工干預(yù)，適合于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化操作且不易損壞，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻卡，操作快捷方便。電子標(biāo)簽可以采用特殊的封裝方式，有效抵御油漬、灰塵污染等惡劣環(huán)境的腐蝕和侵襲。 射頻識(shí)別系統(tǒng)按電子標(biāo)簽的供電方式可分為有源和無源兩類。無源標(biāo)簽所需工作能量需要從讀寫器發(fā)出的射頻波束中獲取，經(jīng)過整流、存儲(chǔ)后提供，成本較低，但射頻功率較大。有源標(biāo)簽本身帶有微型電池，由于不需要射頻供電，1 / 38其識(shí)別距離更遠(yuǎn)，讀寫器需要的功率較小，具有讀寫穩(wěn)定、防沖突性能佳、攜帶物品信息量大等優(yōu)點(diǎn)，這在船舶識(shí)別應(yīng)用中都是關(guān)鍵的性能要求1。1.21

17、.2 課題的要求與指標(biāo)課題的要求與指標(biāo) 該系統(tǒng)主要用在對(duì)進(jìn)出港口的船只進(jìn)行識(shí)別，它由設(shè)在岸上的主機(jī)和裝在船上的分機(jī)兩部分組成。船只進(jìn)出港口時(shí)，主機(jī)發(fā)出問訊信號(hào)，船上分機(jī)收到該信號(hào)后，能自動(dòng)發(fā)出應(yīng)答信號(hào)。主機(jī)收到該信號(hào)后，可識(shí)別出該船只的“身份” 。該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。 本課題的要求與技術(shù)指標(biāo)如下： a為提高可靠性與性，主機(jī)和分機(jī)均采用無線編碼信號(hào)，發(fā)射功率0.5W； b主機(jī)收到分機(jī)信號(hào)后，能發(fā)出提示音并顯示裝置的編號(hào)； c設(shè)計(jì)出電路圖，裝配圖，并進(jìn)行裝配，調(diào)試。1.31.3 研究者的工作任務(wù)研究者的工作任務(wù)本課題所設(shè)計(jì)的方案由建立在基站上的主機(jī)和設(shè)置在船舶上的分機(jī)兩部分組成，研究者的工作

18、為分機(jī)部分的研究。研究者完成本課題所需任務(wù)如下：a熟悉課題所屬背景以與研究的目的和意義；b熟練掌握課題實(shí)現(xiàn)所需的軟硬件的知識(shí)和使用方法，并利用 Protel 軟件完成相關(guān)的電路圖和程序；c對(duì)其進(jìn)行調(diào)試和聯(lián)調(diào)，確認(rèn)能與主機(jī)部分進(jìn)行有效的接收發(fā)送以與識(shí)別信號(hào)的功能；d將研究容整理成論文。1.41.4 課題的容簡(jiǎn)介課題的容簡(jiǎn)介第一章：簡(jiǎn)述無線自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)船舶應(yīng)用的背景意義，本課題的研究容，要求和研究者的任務(wù)；第二章：述設(shè)計(jì)的大綱以與相關(guān)技術(shù)支持，原理圖框架和結(jié)構(gòu)；第三章：分述各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)以與實(shí)現(xiàn)所需芯片的結(jié)構(gòu)功能和原理；第四章：對(duì)整個(gè)電路運(yùn)作的原理進(jìn)行述；第五章：對(duì)完成的電路進(jìn)行 PCB 調(diào)試的方

19、法，注意事項(xiàng)與調(diào)試結(jié)果；第六章：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后總結(jié)。2 / 382 2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案2.12.1 實(shí)現(xiàn)原理實(shí)現(xiàn)原理設(shè)在基站的主機(jī)發(fā)出信號(hào)后，船舶上的分機(jī)天線接收后解調(diào)，經(jīng)過濾波放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度。經(jīng)初步處理后的信號(hào)解碼后傳到觸發(fā)電路后使其產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖促使編碼電路開始工作，對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，告訴主機(jī)接受到的信號(hào)的來源船只編號(hào)。然后對(duì)編碼后的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與放大，增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力以達(dá)到傳送的要求。最后將經(jīng)多次處理后的信號(hào)發(fā)送出去給主機(jī)接受，這樣分機(jī)的任務(wù)就算完成了。2.22.2 電路原理框圖電路原理框圖整個(gè)系統(tǒng)分為接收端和發(fā)送端兩大模塊，其中接收端由濾波放大

20、電路，譯碼電路和觸發(fā)電路（單穩(wěn)）組成；發(fā)送端由觸發(fā)電路（多諧振蕩） ，編碼電路和調(diào)制倍頻電路組成。具體原理框圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 系統(tǒng)電路原理框圖2.32.3 實(shí)現(xiàn)分電路功能簡(jiǎn)介與所用芯片實(shí)現(xiàn)分電路功能簡(jiǎn)介與所用芯片 濾波放大：由天線接收到的信號(hào)因?yàn)橐资芴鞖獾韧饨缫蛩馗蓴_，均以高頻信號(hào)作為載波。為了還原本來的信號(hào)，需要通過濾波放大電路進(jìn)行變頻放大。這里用到 MC3363 芯片。譯碼電路：將編碼器輸入的二進(jìn)制代碼狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來含義的電路。這里用到 MC145027 芯片。編碼電路：對(duì)分機(jī)（各船舶）進(jìn)行編號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為可以用以通信，傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式，用以區(qū)分各

21、分機(jī)，這里采取二進(jìn)制編碼，圍 099，用到MC145026 芯片。觸發(fā)電路：通過控制產(chǎn)生觸發(fā)電平來使編碼器工作。這里用到 NE555 芯片。3 / 38調(diào)制倍頻電路：我們需要的信號(hào)由于頻率、帶寬以與易受干擾等原因，不適合直接用天線發(fā)射，所以就使用一個(gè)高頻信號(hào)作為載波，把需要傳輸?shù)男盘?hào)混入載波中，通過天線發(fā)射，本課題中采用調(diào)頻（FM）方式，提高我們需要的信號(hào)的抗干擾能力便于傳輸。這里用到 MC2833 芯片。高頻功放電路：高頻功率放大電路用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干

22、擾相鄰信道的通信。這里用到三個(gè)三極管組成的電路進(jìn)行功率放大。此電路后接一個(gè)濾波電路，濾掉雜質(zhì)信號(hào)2。3 3 子電路模塊設(shè)計(jì)子電路模塊設(shè)計(jì)3.13.1 濾波放大電路濾波放大電路由天線接收到的信號(hào)因?yàn)橐资芴鞖獾韧饨缫蛩馗蓴_，均以高頻信號(hào)作為載波。為了還原本來的信號(hào)，需要通過解調(diào)電路進(jìn)行變頻。這里用到 MC3363 芯片。3.1.13.1.1 電路原理圖說明電路原理圖說明由天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過 LC 選頻電路甄選出 49.7MHz 的信號(hào)，經(jīng)射頻晶體管放大后，再經(jīng)第一混頻器放大并變頻為 10.7MHz 的中頻信號(hào)。該中頻信號(hào)外部濾波后輸入第二混頻器進(jìn)一步放大并變頻為 455kHz 的低中頻信號(hào)，

23、由18 管腳經(jīng)過兩個(gè)非門送入 MC145027 芯片進(jìn)行譯碼工作。圖 3.1 為 MC3363 芯片原理圖。12810182279193268204251221524131762314167221115JP1MC 3363C41000pFC30.001C6120pFC1050pFR31.0KR420KR1068KR910KR2390Y 2CRY STALC90.1C70.1C8CAPL1L=680uH C=180pFC11000pFC110.01C227pFC120.1uHR1110kR6300U 1N OTU 2N OTY 139.130M HzL21.2uH1313A 149.7M Hz0

24、01133A 2COM PON ENT_2001133A 3COM PON ENT_2+ C1810uFL10.35uHMC145027+5V圖 3.1 MC3363 原理圖3.1.23.1.2 芯片介紹芯片介紹MC3363 是美國 MOTOROLA 公司生產(chǎn)的單片窄帶 VHF 調(diào)頻接收電路，主要應(yīng)用于語音通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線接收機(jī)。片包含一個(gè)高放晶體管，振蕩電路、5 / 38混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、場(chǎng)強(qiáng)指示驅(qū)動(dòng)與載頻檢波電路等從天線輸入到音頻輸出的二次變頻所有的全部電路，同樣包含了混頻用一本振緩沖輸出，F(xiàn)SK 檢波數(shù)據(jù)限幅比較器。具有低供電電壓、低功耗、極高靈敏度和信噪比，廣泛應(yīng)用

25、于語音和數(shù)字通訊的接收設(shè)備。其特點(diǎn)如下： a.輸入帶寬使用部本地振蕩器時(shí)為 200MHz，使用外部本地振蕩器時(shí)為450MHzb.有射頻放大器晶體管c.是完整的雙變頻系統(tǒng)d.工作電壓低：Vcc=2.0 到 7.0Ve.功耗電流?。篤cc=3.0V 時(shí)，Icc=3.6mA（典型值），不包括射頻放大器晶體管f.靈敏度高：使用部射頻放大器晶體管，信納比為 12dB，輸入典型值為0.3uVg.有數(shù)據(jù)限幅比較器h.接收信號(hào)強(qiáng)度指示器（RSSI）動(dòng)態(tài)圍為 60dBi.所需外圍元件少j.采用 Motorola 公司的 MOSAIC 工藝制造3 MC3363 最大額定值說明如表 3.1 所示。表 3.1 MC3

26、363 最大額定值 參數(shù) 引出端符號(hào)數(shù)值單位電源電壓8Vcc(max)7.0Vdc 工作電壓圍8Vcc2.0 to 6.0Vdc 輸入電壓C = 5.0 Vdc)1, 28V1281.0Vrms 靜噪輸出電壓（峰值）19V19 0.7 to 8.0Vpk 結(jié)溫度TJ150C 工作環(huán)境溫度圍TA 40 to + 85C 貯存溫度圍Tstg 65 to + 150C3.1.33.1.3 電路介紹電路介紹MC3363 是一個(gè)完整的 FM 窄寬接收機(jī)（從射頻放大器到音頻前置放大器輸出）。其工作電壓低，可用于窄帶話音與數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)，功耗低，靈敏度高，鏡頻干擾抑制效果好。MC3363 電特性如表 3.2

27、所示。6 / 38表 3.2 MC3363 電特性（Vcc=5.0V，F(xiàn)0=49.7MHz，Ta=25 度）參數(shù)引出端最小值典型值最大值單位功耗電流（載波檢測(cè)低）84.58.0mA3.0 dB 限幅靈敏度（射頻放大器未用）0.72.0Vrms20 dB S/N 時(shí)的靈敏度（射頻放大器未用）1.0第一混頻器輸入電阻（并聯(lián)Rp）1, 28690第一混頻器輸入電容（并聯(lián)Cp）1, 287.2pF第一混頻器變換電壓增益（Avc1，開路）18dB第二混頻器變換電壓增益（Avc2，開路）21第二混頻器輸入靈敏度（20dB S/N）(10.7MHz i/P)2110Vrms限幅器輸入靈敏度（20dB S/n

28、）（455kHz i/p）9100射頻晶體管直流消耗電流41.01.52.5mAdc噪聲輸出電平（射頻信號(hào)=0mV）1670mVrms恢復(fù)出的音頻信號(hào)（射頻信號(hào)電平=1.0mV）16120200mVrms恢復(fù)出的音頻信號(hào)的門限（射頻信號(hào)=1.0mV）162%檢波器輸出阻抗16400數(shù)據(jù)比較器輸出電壓高18VccVdc數(shù)據(jù)比較器輸出電壓低180.10.1Vdc數(shù)據(jù)比較器門限電壓差1770110150mV表頭驅(qū)動(dòng)靈敏度1270100135nA/dB載波檢測(cè)門限（低于 Vcc）120.530.640.77Vdc靜噪輸出阻抗高1910M靜噪輸出阻抗低1925 第一本振用于在 PLL 頻率合成接收機(jī)中作

29、為 VCO。MC3363 可以與 MC145026結(jié)合使用，構(gòu)成用在 46/49 無繩波段上的雙芯片十信道頻率合成接收機(jī)；也可與 MC14515X 系列的 CMOSPLL 頻率合成器與 MC120XX 系列的 ECL 前置分頻結(jié)合，用于 VHF 頻率合成，頻率可達(dá) 200MHz。對(duì)于單信道系列，第一本振可用晶體來控制，頻率可達(dá) 60MHz。頻率跟高時(shí)，可在引出端 25 和 26 加一個(gè)外部振蕩信號(hào)議電平取 100mA 左右。第一混頻器的傳輸特性可以再 450MHz 以平坦度都較好（中頻保持 10.7MHz）。第二本振采用考比茲振蕩器，晶體控制，工作頻率典型值為 10.245MHz?；祛l器經(jīng)過雙

30、7 / 38平衡以減小寄生響應(yīng)。第一、第二混頻器的變換增益典型值分別為18dB、21dB。混頻器增益相對(duì)電源電壓時(shí)穩(wěn)定的。用戶采用瓷濾波器進(jìn)行變頻4。3.23.2 譯碼電路譯碼電路將編碼器輸入的二進(jìn)制代碼狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來含義的電路。這里用到 MC145027 芯片。3.2.13.2.1 電路原理圖說明電路原理圖說明MC145027 解碼器用于接收 MC145026 輸出的編碼數(shù)據(jù)流。當(dāng)解碼器地址和編碼器地址狀態(tài)相并連續(xù)收到兩組一樣編碼信號(hào)時(shí)，VT 端由低電平跳變?yōu)楦唠娖揭灾甘窘邮沼行В瑫r(shí)中斷計(jì)算機(jī)進(jìn)行接收。MC145027 譯碼器原理圖如圖3.2 所示。C13CAPR12RE

31、S2R13RES2C15CAPC14CAPU 3N OTV DDC50.1u11621531441351261171089JP2mc145027+5VMC3363N E555單單單單圖 3.2 MC145027 原理圖3.2.23.2.2 芯片說明芯片說明MC145027 是與編碼器 MC145026 所對(duì)應(yīng)的譯碼器，有 A1A5 五位地址，當(dāng)其與編碼器當(dāng)中的 A1/D1A5/D5 設(shè)置狀態(tài)一樣時(shí)，VT 端即變?yōu)楦唠娖?，指示發(fā)送有效，而把編碼器中的 A6/D6A9/D9 作為數(shù)據(jù)從 D6D9 端輸出。在與MC145026 配對(duì)使用時(shí)，MC145026 的地址位 A1/D1A5/D5 可以編為三

32、個(gè)狀態(tài)，8 / 38而數(shù)據(jù)位只能編成“0”和“1”兩種狀態(tài)，若數(shù)據(jù)位編為“開路”，則在譯碼器 MC145027 中自動(dòng)譯成“1”。這個(gè)在后面介紹發(fā)送端時(shí)會(huì)說明。在編碼器中選定 Rs，Rtc，Ctc（選定公式方法在后文 MC145026 介紹中）后，按下式選擇譯碼器中的阻容件，R1*C1=3.95Rtc*Ctc：R2*C2=77Rtc*Ctc 5。 3.33.3 觸發(fā)電路（單穩(wěn)態(tài)電路）觸發(fā)電路（單穩(wěn)態(tài)電路）該設(shè)計(jì)模塊的功能是產(chǎn)生觸發(fā)脈沖使編碼電路工作。由單穩(wěn)電路和多諧振蕩電路兩部分組成。3.3.13.3.1 電路原理圖說明電路原理圖說明電路原理圖如圖 3.3 所示，在輸入脈沖的觸發(fā)下，其輸出端產(chǎn)

33、生一個(gè)具有恒定寬度的矩形脈沖，也就是說當(dāng)觸發(fā)脈沖被觸發(fā)后，會(huì)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)狀態(tài)，而該狀態(tài)又是暫時(shí)穩(wěn)定的，經(jīng)過時(shí)間 t 后又回到初始狀態(tài)。觸發(fā)脈沖經(jīng)過三極管控制繼電器工作，使發(fā)送端的振蕩器工作，所以也可看作是一個(gè)控制電路。R7RES2C16CAPC17CAP48236175JP3555R8RES2R14RES2JJ1CON 2+5VQ 1N PN1MC145027圖 3.3 觸發(fā)電路原理圖3.3.23.3.2 芯片說明芯片說明單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是，在輸入脈沖的觸發(fā)下，其輸出端產(chǎn)生一個(gè)具有恒定寬度的矩形脈沖，也就是說當(dāng)觸發(fā)脈沖被觸發(fā)后，會(huì)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)狀態(tài)，而該狀態(tài)又是暫時(shí)穩(wěn)定的，經(jīng)過時(shí)間 t 后又回

34、到初始狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器通常用于脈沖信號(hào)展寬，延遲與整形。此外，還可作振蕩器、數(shù)字濾波器和頻率-電壓變換器等。NE555 的高觸發(fā)端 TH（6 腳）和放電端 D（7 腳）接 RC 定時(shí)電路，低觸發(fā)9 / 38端 TL（2 腳）外接觸發(fā)信號(hào)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時(shí)時(shí)間就是輸出脈沖的寬度Tw。Tw1.11R1C163.43.4 觸發(fā)電路（多諧振蕩電路）觸發(fā)電路（多諧振蕩電路） 接收端的單穩(wěn)電路使繼電器工作，控制電鍵閉合，多諧振蕩電路開始工作，分別產(chǎn)生一個(gè)高低電平，經(jīng)過三極管分送到兩個(gè) MC145026 編碼器使其工作。3.4.13.4.1 電路原理圖說明電路原理圖說明電阻 R1、R6 和電容 C9 構(gòu)

35、成定時(shí)電路。定時(shí)電容 C9 上的電壓 UC 作為高觸發(fā)端TH（6 腳）和低觸發(fā)端 TL（2 腳）的外觸發(fā)電壓。放電端 D（7 腳）接在 R1 和R2 之間。電壓控制端 K（5 腳）不外接控制電壓而接入高頻干擾旁路電容C10（0.01uF） 。直接復(fù)位端 R（4 腳）接高電平，使 NE555 處于非復(fù)位狀態(tài)。圖 3.4 為多諧振蕩電路原理圖7。圖 3.4 多諧振蕩電路原理圖3.4.23.4.2 芯片說明芯片說明NE555 引腳功能 ： Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣

36、電壓須大于 2/3 Vcc，下緣須低于 1/3 Vcc 。 Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始 555 的輸出輸出腳位，移至比電源電壓少1.7 伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到 0 伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約 200 mA 。 Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從 1/3

37、Vcc 電壓以下移至 2/3 Vcc 以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有一樣的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON 時(shí)為 LOW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為 OFF 時(shí)為 HIGH，對(duì)地為高阻抗。 Pin 8 (V +) -這是 555 個(gè)計(jì)時(shí)器 IC 的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的圍是+4.5 伏特(最小值)至+16 伏特(最大值)8。10 / 38多諧振蕩器的放電時(shí)間常數(shù)分別為tPH0.7（R1+R2）C1tPL0.7R2C1振蕩周期 T 和振蕩頻率 f 分別為T=tPH+tPL0.7（R1+2R2）C1f=1/T1/0.7（R1+2R2）C13.53.5 編碼電路編碼

38、電路對(duì)分機(jī)（各船舶）進(jìn)行編號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為可以用以通信，傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式，用以區(qū)分各分機(jī)，這里采取二進(jìn)制編碼，圍 099，需要用到MC145026 芯片兩片，分管兩位二進(jìn)制碼高低位。3.5.13.5.1 電路原理圖說明電路原理圖說明如圖 3.5 所示，此芯片 14 端口與三極管分別相連，分由一個(gè)高低電平控制。15 端口為編碼電路地址碼，與主機(jī)的設(shè)置一致，6，7，9，10 四個(gè)端口為數(shù)據(jù)碼，所提供的數(shù)據(jù)即為該分機(jī)的編號(hào)。這里我設(shè)計(jì)的為 0001 和 0000，即為 10號(hào)船舶。當(dāng)主機(jī)收到分機(jī)發(fā)送的信號(hào)后，便可以識(shí)別本船的身份。第11、12、13 端口外接阻容器，決定部時(shí)鐘振蕩頻率。編好的信號(hào)

39、由 15 管腳輸出9。 圖 3.5 編碼電路原理圖3.5.23.5.2 芯片說明芯片說明此組芯片是摩托羅拉公司生產(chǎn)的用于通信配對(duì)使用的最新芯片。編碼芯片MC145026 可對(duì) 9 位輸入信息（地址位 A1A5，數(shù)據(jù)位 D6D9）進(jìn)行編碼，編碼后每個(gè)數(shù)據(jù)位用兩個(gè)脈沖表示：“1”編碼為兩個(gè)寬脈沖；“0”編碼為兩個(gè)窄脈沖；“開路”編碼為一寬脈沖和一窄脈沖交叉。當(dāng) TE 端輸入脈沖上升沿時(shí)，編碼后的數(shù)據(jù)流開始由 D0 串行輸出。對(duì)于每 9 位數(shù)據(jù)信息，能看作是個(gè)數(shù)據(jù)字，為了提高通信的安全性，編解碼芯片對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)字發(fā)送兩次，接收兩次。 第 11、12、13 腳外接阻容件，決定部時(shí)鐘振蕩頻率。第 14 腳

40、 TE 端是發(fā)送控制端，當(dāng) TE 端接低電平時(shí)，開始發(fā)送數(shù)據(jù)流：當(dāng) TE 端開路時(shí)，IC 部有一個(gè)上拉電阻使其保持為高電平，編碼器完全禁止，時(shí)鐘振蕩器停止振蕩，IC 功耗降至最低，僅零點(diǎn)幾個(gè)微安，故無需加設(shè)電源開關(guān)。第 8 腳接電源負(fù)，第 16 腳接電源正。編碼器中時(shí)鐘振蕩頻率 F 圍可以從 1Hz 到 1MHz。對(duì)于1kHzF20k，Rtc10k，400PCtc15u。這個(gè)在上文介紹 MC145027 譯碼器時(shí)有過提與，即為編碼器 Rs，Rtc，Ctc的選定方法。10編碼器 MC145026 的 11 腳 RS是部時(shí)鐘振蕩器的正反饋輸入腳，由 RS腳輸入外部時(shí)鐘信號(hào)可代替部時(shí)鐘振蕩器的振蕩信

41、號(hào)，這時(shí) 12 腳 CT和 13 腳 RT 懸空不用。編碼器的工作時(shí)序如圖 3.6 所示，圖 3.6 將 1 個(gè)發(fā)送周期分成了 4 個(gè)時(shí)間段并進(jìn)行了壓縮。圖中的 TE 為輸入的控制信號(hào)波形，DO 為發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)波形，在此，數(shù)據(jù) A1A2A3A4A5A6A7A8A9= Z0Z101011，式中的 Z 代表開路，RS為輸入的時(shí)鐘信號(hào)波形。由圖可知，在 t0 時(shí)刻之前，TE 保持高電平， 發(fā)送停止，DO 輸出為低電平；在 t0 時(shí)刻，TE 由高電平變?yōu)榈碗娖剑? 個(gè)發(fā)送周期開始，經(jīng)過若干時(shí)鐘周期之后，TE 由低電平變?yōu)楦唠娖?，發(fā)送工作仍在繼續(xù)，直至發(fā)送周期結(jié)束；t0t1 是發(fā)送周期的引導(dǎo)時(shí)間段，含

42、 16 個(gè)時(shí)鐘周期；從 t1 開始DO 輸出數(shù)據(jù)，t1t4 為首發(fā)時(shí)間段，其間 t1t2 為發(fā)送數(shù)據(jù) A1 的位周期，t2t3 發(fā)送數(shù)據(jù)位 A2A8，波形從略，t3t4 為發(fā)送數(shù)據(jù) A9 的位周期，每個(gè)位周期含 8 個(gè)時(shí)鐘周期，寬脈沖占空比為 7/ 8，窄脈沖占空比為 1/ 8；t4t5為兩次發(fā)送的間隔時(shí)間段，含 24 個(gè)時(shí)鐘周期；t5t8 為重發(fā)時(shí)間段，它是t1t4 的重復(fù)。t8 以后發(fā)送停止。DO 在引導(dǎo)時(shí)間段、間隔時(shí)間段以與停止發(fā)送時(shí)均保持為低電平。1 個(gè)發(fā)送周期所含的時(shí)鐘周期數(shù)可按下式計(jì)算：發(fā)送周期=引導(dǎo)時(shí)間+ 間隔時(shí)間+位周期18=16+24+818=184 個(gè)時(shí)鐘周期。編碼器和譯碼

43、器配合使用時(shí)，要求二者的時(shí)鐘頻率基本一致。其工作頻率圍很寬，可從1Hz到1MHz，當(dāng)編碼器的時(shí)鐘頻率f在1kHz400kHz圍變動(dòng)時(shí)，可按以下算式確定譯碼器的外接電阻和電容：R1C1= 1. 72/ f ，R2C2= 19. 5R1C111。12 / 38TE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H LTE H LDO H LRS H L圖 3.6 編碼器工作時(shí)序 3.63.6 調(diào)制倍頻電路調(diào)制倍頻電路我們需要的信號(hào)由于頻率、帶寬以與易受干擾等原因，不適合直接用天線13 / 38發(fā)射，所以就使用一個(gè)高頻信號(hào)作為載波，把需要傳輸?shù)男盘?hào)混

44、入載波中，通過天線發(fā)射，本課題中采用調(diào)頻（FM）方式，提高我們需要的信號(hào)的抗干擾能力便于傳輸。這里用到 MC2833 芯片。3.6.13.6.1 電路原理圖說明電路原理圖說明調(diào)制部分制作原理圖如圖 3.7 圖所示，經(jīng)過編碼后的信號(hào)從 5 腳輸入然后經(jīng)過低頻放大后到 4 腳，4 腳與 5 腳之間的電阻起到負(fù)反饋的作用。之后信號(hào)到 3 管腳經(jīng)可變電抗到 1 管腳，然后經(jīng)過一個(gè)晶體管后到管腳 16、15，管腳1、2、16、15 與之間的元件組成一個(gè)壓控振蕩器。信號(hào)經(jīng)過壓控振蕩器后經(jīng)過緩沖器到 14 管腳，然后進(jìn)入選頻電路，到 13 管腳，此時(shí)信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大，12 管腳接地，放大后的信號(hào)從 11 管

45、腳輸出，再進(jìn)入選頻電路，到 8 管腳進(jìn)入第二次放大，7 管腳同 12 管腳接地，經(jīng)兩級(jí)放大后的信號(hào)從 9 管腳輸出。信號(hào)電路中輸出緩沖器同時(shí)作為三倍頻器，產(chǎn)生 49.7MHz 的射頻載波，49.7MHz 射頻輸出功率是 10dBmW（10mW，50 負(fù)載）12。11621531441351261171089JP2MC2833R4100kC14330pFC12470pC456pFC647pFC551pFC3470pC131.0C20.0047R11220kR121.0kR13390kR141.0kR5390kL13.3uL20.22uC733pFC833pFC1733pFC16470pFL30.

46、22uC15470pFC181000pY 116.5667M HzC23470pFvccC33CAP 圖 3.7 MC2833 電路原理圖3.6.23.6.2 頻率調(diào)制（頻率調(diào)制（FMFM）原理）原理實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方式一般有兩種: 一是直接調(diào)頻, 二是間接調(diào)頻。14 / 38 a. 直接調(diào)頻 根據(jù)調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化這一基本特性, 可以將調(diào)制信號(hào)作為壓控振蕩器的控制電壓, 使其產(chǎn)生的振蕩頻率隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化, 壓控振蕩器的中心頻率即為載波頻率。顯然, 這是實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的最直接方法, 故稱為直接調(diào)頻。b. 間接調(diào)頻將調(diào)制信號(hào)積分后調(diào)相, 是實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的另外一種方式, 稱為間接調(diào)頻

47、?；蛘哒f, 間接調(diào)頻是借用調(diào)相的方式來實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。 本次設(shè)計(jì)中所用頻率調(diào)制芯片 MC2833 為直接調(diào)頻，所以對(duì)間接調(diào)頻不作過多介紹。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路是廣泛采用的一種直接調(diào)頻電路。MC2833 調(diào)頻芯片采用的是晶振變?nèi)荻O管調(diào)頻電路。通過圖 3.8 可以從圖像上清楚的看出高頻振蕩電壓和變?nèi)荻O管結(jié)電容之間的關(guān)系。圖 3.8 變?nèi)荻O管上疊加高頻振蕩電壓對(duì)結(jié)電容的影響 電路過調(diào)制信號(hào)的幅值變化改變壓控變?nèi)荻O管的電容，從而進(jìn)一步通過電容的改變控制振蕩電路的頻率，實(shí)現(xiàn)電壓幅值變化控制頻率偏移13。3.6.33.6.3 芯片說明芯片說明Motorola 公司生產(chǎn)的 MC2833是單片集成 FM 低功

48、率發(fā)射器電路，適用于無15 / 38繩和其它調(diào)頻通信設(shè)備。以下是 MC2833的電路原理和應(yīng)用。圖3.9是 MC2833部結(jié)構(gòu)和由它組成的調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路。MC2833部包括話筒放大器、射頻壓控振蕩器、緩沖器、兩個(gè)輔助晶體管放大器等幾個(gè)主要部分，需要外接晶體、LC 選頻網(wǎng)絡(luò)以與少量電阻和電感14。 圖3.9 MC2833的外部引腳排列和部結(jié)構(gòu)圖 a. 電源電壓圍較寬，為2.8V9.0V b. 外接電子元件較少 c. 當(dāng)電源電壓為4.0V，載頻為166MHz 時(shí)，最大頻偏可達(dá)10kHz d. 調(diào)制靈敏度可達(dá)15Hz/mV e. 輸出最大功率為10mW（50 負(fù)載）芯片 MC2833的高性價(jià)比是我們

49、選擇它作為發(fā)射芯片的主要原因，芯片在頻率調(diào)制發(fā)射中的主要應(yīng)用如下： 外部產(chǎn)生的音頻信號(hào)從 5 腳輸入，經(jīng)放大后去控制可變電抗元件?？勺冸娍乖闹绷髌珘河善瑓⒖茧妷?VREF 經(jīng)電阻分壓后提供。由片振蕩電路、可變16 / 38電抗元件、外接晶體和 15、16 腳兩個(gè)外接電容組成的晶振直接調(diào)頻電路(Pierce 電路)產(chǎn)生載頻為 16.5667MHz 的調(diào)頻信號(hào)15。 變?nèi)荻O管調(diào)頻電路為了提高中心頻率穩(wěn)定度，可以加入晶振，但加入晶振后又會(huì)使最大線性頻偏減小。為了增大最大線性頻偏，即擴(kuò)展晶振的頻率控制圍，可以采用串聯(lián)或并聯(lián)電感的方法。電感越大，頻率控制圍越大，但頻率穩(wěn)定度相應(yīng)下降，所以要選擇一個(gè)

50、平衡點(diǎn)。本電路上選擇 3.3H 電感與晶體串聯(lián)用于擴(kuò)展最大線性頻偏。接下來信號(hào)由緩沖器通過 14 腳外接三倍頻網(wǎng)絡(luò)將調(diào)頻信號(hào)載頻提高到49.7 MHz，同時(shí)也將最大線性頻偏擴(kuò)展為原來的三倍，然后從 13 腳返回片，經(jīng)兩級(jí)放大后從 9 腳輸出16。3.73.7 高頻功率放大電路高頻功率放大電路利用三極管將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。3.7.13.7.1 電路原理圖說明電路原理圖說明高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶

51、高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出在“低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，分為甲類（導(dǎo)通角=360度） 、乙類（導(dǎo)通角=180度） 、甲乙類（導(dǎo)通角=180度360度） 。圖3.10所示的為高頻功率放大電路的組成以與濾波電路組成17。17 / 38C22CAPC31CAPC24CAPC26CAPC27CAPC21CAP

52、C25CAPC20CAPC19CAPC30CAPC29CAPC28CAPR15RES2R24RES2R18RES2R16RES2Q 4N PNQ 6N PNQ 7N PNT1TRA N S4R22RESISTO R TAPPEDR21RES2R19RES1R23RES1R17RES1R20RES1+5VL4IN D UCTOR2L5IN D UCTOR2C32CAPL6IN D UCTOR2A圖 3.10 高頻功率放大濾波電路 第一次放大主要是電壓放大過程，第三次主要進(jìn)行頻率放大。經(jīng)過高頻放大后產(chǎn)生頻率為0.5W，功率為49.7MHz 的信號(hào)。高頻功率放大器后接一個(gè)濾波電路，可將雜質(zhì)信號(hào)濾掉，

53、發(fā)射需要發(fā)射的信號(hào)18。18 / 384 4 分機(jī)系統(tǒng)電路總分機(jī)系統(tǒng)電路總原理原理輪船進(jìn)入港口后，當(dāng)設(shè)置在岸上（基站）的主機(jī)發(fā)出高頻載波信號(hào)后，設(shè)置在船上的接收端天線接收到信號(hào)后經(jīng)過 LC 選頻電路篩選出頻率為 49.7MHz 的信號(hào)，經(jīng)第一混頻器放大變頻為 10.7MHz 的中頻信號(hào)，再進(jìn)入第二混頻器變頻為 455MHz 的中頻信號(hào)，再經(jīng)過限幅器去耦和檢波電路，從 MC3363 芯片 18 腳輸出，經(jīng)過兩個(gè)非門送入 MC145027 譯碼器芯片進(jìn)行譯碼。譯碼器控制 NE555 單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生脈沖，三極管導(dǎo)通，控制繼電器工作，使開關(guān)閉合，發(fā)送端的NE555 多諧振蕩電路開始工作。多諧振蕩電路產(chǎn)

54、生脈沖信號(hào)經(jīng)三極管分別由高低電平信號(hào)控制兩個(gè) MC145026 編碼器進(jìn)行先后編碼工作（我這里將二位二進(jìn)制碼設(shè)置成 0001 和 0000，即分機(jī)編號(hào)為 10 號(hào)船舶） ，該信息即為分機(jī)（船舶）的身份信息。編好的碼經(jīng)由 MC2833 調(diào)制電路的壓控振蕩電路使晶振產(chǎn)生 16.5667MHz 的基準(zhǔn)頻率，同時(shí)緩沖器與其外設(shè)電容電感共同作用作為三倍頻器將信號(hào)倍頻為49.7MHz 的高頻信號(hào)，經(jīng)過兩個(gè)放大器進(jìn)行二次放大的信號(hào)由 MC2833 的 9 管腳送入三級(jí)功率放大電路進(jìn)行功率放大，輸出的 0.5W，49.7MHz 的信號(hào)經(jīng)過濾波電路過濾掉雜質(zhì)信號(hào)后由天線發(fā)出。主機(jī)接收到信號(hào)后，即可由此信號(hào)判斷分

55、機(jī)船只的身份信息。該系統(tǒng)目的達(dá)成19。系統(tǒng)電路總原理圖見論文附錄 1 發(fā)送端原理圖和附錄 2 接收端原理圖。19 / 385 5 調(diào)試調(diào)試5.15.1 硬件調(diào)試的目標(biāo)硬件調(diào)試的目標(biāo)測(cè)試的目的是應(yīng)該盡量找出硬件設(shè)計(jì)中的隱藏的錯(cuò)誤并加以糾正，而不是通過測(cè)試證明硬件設(shè)計(jì)沒有錯(cuò)誤。所以，通過測(cè)試不是證明硬件設(shè)計(jì)是正確的。通過測(cè)試只能從硬件設(shè)計(jì)中找到錯(cuò)誤，而不可能證明硬件設(shè)計(jì)中沒有錯(cuò)誤，即使選擇測(cè)試方案最完美，硬件設(shè)計(jì)中仍然可能隱藏著錯(cuò)誤。本次測(cè)試的主要是為了給最終用戶提供具有一定可信度的質(zhì)量評(píng)價(jià)，所以測(cè)試的主要容是直接針對(duì)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)經(jīng)常用到的商業(yè)假設(shè)。5.25.2 電路調(diào)試電路調(diào)試在 MC1450

56、26 的輸入端加高電平信號(hào)，把地線和電源線都接通，然后觀察電路的工作狀態(tài)。接下來測(cè)量 MC145026 的輸出端是否為高電平。如果所測(cè)管腳有參數(shù)輸出則應(yīng)該是高電平，若不是，則電路有錯(cuò)誤。若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿足要求。5.35.3 PCBPCB 板的調(diào)試板的調(diào)試當(dāng)系統(tǒng)硬件部分的電路圖設(shè)計(jì)好之后，接下來的工作就是對(duì)其進(jìn)行ERC（電器規(guī)格檢查）看在電路中是否存在錯(cuò)誤，并對(duì)其進(jìn)行分析與改正。a. Multiple net names on net（即在進(jìn)行 ERC 檢查時(shí)，同一網(wǎng)絡(luò)上放置多個(gè)網(wǎng)絡(luò)名稱而產(chǎn)生的錯(cuò)誤）b. Unconnected power obje

57、cts（即在進(jìn)行 ERC 檢查時(shí)，有電源符號(hào)沒有連接在任何網(wǎng)絡(luò)上而產(chǎn)生的錯(cuò)誤）c. Duplicate sheet numbers (即在進(jìn)行 ERC 檢查時(shí), 在整個(gè)檢查的圍，有重復(fù)的電路圖名稱而顯示的錯(cuò)誤)d. Duplicate component designator （即在進(jìn)行 ERC 檢查時(shí)，在整個(gè)檢查的圍，有重復(fù)的元件編號(hào)而顯示的錯(cuò)誤）e. 在電路圖設(shè)計(jì)過程中，有連線沒有連上20通過在電路圖上所顯示的錯(cuò)誤位置以與進(jìn)行電器規(guī)格檢查后的提示，可以對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行改正，在錯(cuò)誤被糾正之后，則可按印制電路板的具體步驟進(jìn)行 PCB板的繪制。20 / 385.45.4 印制電路板的設(shè)計(jì)步驟印制電路板

58、的設(shè)計(jì)步驟 a . 準(zhǔn)備電路原理圖和網(wǎng)絡(luò)表 根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)電路原理圖，并繪制原理圖，然后由該原理圖文件生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。對(duì)于相當(dāng)簡(jiǎn)單的電路原理圖，也可以直接進(jìn)行印制電路板設(shè)計(jì)。 b. 規(guī)劃印制電路板 在設(shè)計(jì)電路板之前，要對(duì)電路板有個(gè)初步的規(guī)劃，主要包括電路板的選擇，采用幾層電路板、板材的物理尺寸、各元器件的封裝形式等，這是一項(xiàng)相當(dāng)重要的工作，是電路板設(shè)計(jì)的框架。 c. 設(shè)置參數(shù) 設(shè)置參數(shù)包括設(shè)置元件的布置參數(shù)，板層參數(shù)和布線參數(shù)等。大多數(shù)情況下，可以直接使用系統(tǒng)的默認(rèn)值，參數(shù)設(shè)置是一次性完成的，在后續(xù)的設(shè)計(jì)工作中很少需要修改。 d. 加載網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝 網(wǎng)絡(luò)表示自動(dòng)布線的基礎(chǔ)，是連接原理圖

59、和印制電路板的紐帶。只有加載了網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，電路板的自動(dòng)布線才能生成。 e. 元件布局 規(guī)劃電路板并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后，通過執(zhí)行命令，系統(tǒng)將自動(dòng)裝入元件并將元件布置在電路板邊框。元件布局可以由系統(tǒng)自動(dòng)完成，然后進(jìn)行手工調(diào)整布局，布局合理后才能進(jìn)行下一步的布線工作。元件布局是印制電路板設(shè)計(jì)中比較花費(fèi)精力的一個(gè)步驟，需要設(shè)計(jì)者有足夠的耐心。 f. 自動(dòng)布線 Protel 中自動(dòng)布線的功能相當(dāng)強(qiáng)大，只要把有關(guān)參數(shù)設(shè)置的適當(dāng)，元件布局合理，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)設(shè)置的規(guī)則選擇最佳的布線策略進(jìn)行自動(dòng)布線。 g. 手工調(diào)整 自動(dòng)布線雖然成功率很高，但往往存在不滿意的地方，這時(shí)就需要進(jìn)行手工調(diào)整，以滿足設(shè)計(jì)要求。 h

60、. DRC 檢查 布線完成后，為了確保 PCB 板符合設(shè)計(jì)規(guī)則、所有的網(wǎng)絡(luò)連接正確，必須對(duì)電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)的規(guī)則檢查（DRC） 。i. 保存與打印輸出21 / 386 6 結(jié)論結(jié)論經(jīng)過四個(gè)月的不懈努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和論文的撰寫。回想起這四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然遇到了很多困難，但是更多的還是收獲?；叵肫痖_題時(shí)候，對(duì)于我所做的課題很是忐忑，因?yàn)轭}目很陌生，而且我的專業(yè)知識(shí)也不是特別扎實(shí)。但很快我發(fā)現(xiàn)擔(dān)心是多余的。雖然在理論上和技術(shù)上遇到了很多難以解決的問題，例如外界環(huán)境對(duì)于信號(hào)的干擾，例如對(duì)于電路所需芯片的陌生，發(fā)送信號(hào)頻率低，電路不穩(wěn)定運(yùn)行等問題，但是很快在老師和同學(xué)的熱心幫助下一一攻克