【畢業(yè)設(shè)計(jì)】小功率FM發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)

小功率FM發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)摘要1933年，世界上第一臺(tái)發(fā)射機(jī)誕生。美國(guó)發(fā)明家阿姆斯特朗發(fā)明了短波(FM)收音機(jī)。1939年，F(xiàn)M發(fā)射機(jī)的發(fā)明者阿姆斯特朗在美國(guó)建立了第一個(gè)FM廣播的發(fā)射站。同年，調(diào)幅收音機(jī)開(kāi)始在美國(guó)出售。從此FM發(fā)射機(jī)技術(shù)開(kāi)始迅速發(fā)展。在各行各業(yè)中得到應(yīng)用，尤其是小功論文是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)。通常小功率發(fā)射機(jī)采用直接調(diào)頻方式，其中調(diào)頻振蕩級(jí)主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定，中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，且其頻率受到外加音頻信號(hào)電壓調(diào)變，緩沖級(jí)主要是對(duì)調(diào)頻振蕩信號(hào)進(jìn)行放大，以提供末級(jí)所需的激勵(lì)功率，同時(shí)對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免末級(jí)功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度。功放級(jí)的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射。本設(shè)計(jì)采用DSP+鎖相環(huán)技術(shù)，頻率更加穩(wěn)定，頻率不會(huì)隨環(huán)境變關(guān)鍵詞：小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)直接調(diào)頻調(diào)頻振蕩鎖相環(huán)Armstronginventedtheshort-wave(FM)radio.1939,thewalksoflifetobeapplied,particularlyinlow-powerFMtransmittersofmoreextensive..tonictrainsignallingvoltageregulation,thebuactivestatuschangewhdutyguaranteesthehighefficiencyoutputenoughbKeywords:SmallpowerFMtransmitter,DirectFM,FMoscillation,Phase目錄 l l I前言 11調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng) 21.1調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指標(biāo)概念 21.2調(diào)頻發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求 31.3調(diào)頻發(fā)射機(jī)基本原理方框圖 41.4發(fā)射機(jī)系統(tǒng)各部分波形圖 41.5調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)方框圖各部分簡(jiǎn)介 51.6調(diào)頻發(fā)射機(jī)的工作原理 2鎖相環(huán)路(PLL) 82.1鎖相環(huán)路作用及原理 2.2鎖相環(huán)路的各組成部分及具體工作過(guò)程 3高頻振蕩電路的選取 3.1高頻振蕩電路的設(shè)計(jì)要求及選取 3.1.1方案一：變壓器反饋式LC正弦波振蕩器 3.2振蕩器的選擇 4頻率調(diào)制 4.1頻率調(diào)制的性能指標(biāo) 4.2頻率調(diào)制方案選取 4.2.1方案一：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 4.2.2方案二：變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路 4.3所選變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路參數(shù)的估算 5高頻功率放大器 5.1高頻功率放大器概述 5.2諧振功率放大電路 226整機(jī)電路分析與調(diào)試 6.1液晶顯示控制電路 6.2實(shí)驗(yàn)整機(jī)電路圖及相關(guān)程序 6.3整機(jī)主要元器件選用及簡(jiǎn)介 致謝 參考文獻(xiàn) 附錄A *附錄B 附錄C 小功率FM發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)前言自20世紀(jì)90年代以來(lái)，無(wú)線通信在全球范圍內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。無(wú)論是軍用或民用通信，在各種頻段上出現(xiàn)了許多新的系統(tǒng)和模式，滿(mǎn)足了社會(huì)上各種各樣的需求。發(fā)射機(jī)作為無(wú)線通信設(shè)備的重要組成部分，其發(fā)展極大的促進(jìn)了無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展。無(wú)線電技術(shù)誕生以來(lái)，信息傳輸和信息處理始終是其主要任務(wù)。為了有效地進(jìn)行傳輸，必須將攜帶信息的低頻電信號(hào)調(diào)制到幾十MHz~幾百M(fèi)Hz以上的高頻振蕩信號(hào)上，再經(jīng)天線發(fā)送出去。為減小各種因自動(dòng)頻率控制和自動(dòng)相位控制(鎖相環(huán))在內(nèi)的反饋控制電路。本文所討論的就是一個(gè)利用鎖相環(huán)組成的直接調(diào)頻信號(hào)發(fā)射器。FM發(fā)射機(jī)具有使接收機(jī)接收靈敏度高，抗干擾力強(qiáng)、音質(zhì)清晰等特點(diǎn)，但往往在制作、調(diào)試過(guò)程中易出現(xiàn)電路易停振、抗干擾力差、容易跑頻、失真等故障。該FM發(fā)射機(jī)電路工作頻率穩(wěn)定，抗干擾力強(qiáng)，通過(guò)教師的悉心指導(dǎo)和自己的不斷努力，最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，成功設(shè)計(jì)一小功率調(diào)頻廣播發(fā)射器，基本完成其各項(xiàng)功能。論文的正文部分主要包括3個(gè)要點(diǎn)，如下：(1)簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)框圖和設(shè)計(jì)要求；(2)闡述各單元電路的設(shè)計(jì)原理及其功能；(3)概述整個(gè)電路的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)總圖；最后再由結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)和附件構(gòu)成該論文。1調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)與調(diào)幅系統(tǒng)相比，調(diào)頻系統(tǒng)由于高頻振蕩器輸出的振幅不變，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的效率，所以在無(wú)線通信、廣播電視、遙控遙測(cè)等方面獲得廣泛應(yīng)用。調(diào)頻發(fā)射機(jī)的性能指標(biāo)的概驗(yàn)如下：一般是指發(fā)射機(jī)輸送到天線上的功率。只有當(dāng)天線去。波長(zhǎng)a與頻率f的關(guān)系為a=c/f表1.1發(fā)射機(jī)功率與距離關(guān)系表2、工作頻率或波段：發(fā)射機(jī)的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國(guó)家或有關(guān)部門(mén)規(guī)定的范圍內(nèi)選取。廣播通信常用波段的劃分如表1.1.2所示，對(duì)于調(diào)頻發(fā)射機(jī)，工作頻率一般在超短波范圍內(nèi)。表1.2廣播通信波段劃分表波段名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍頻率范圍頻段名稱(chēng)超長(zhǎng)波甚低頻長(zhǎng)波低頻中波中頻短波高頻超短波(米波)甚高頻4、非線形失真：當(dāng)最大頻偏為75KHz,調(diào)制信號(hào)的頻率為100Hz~7500Hz時(shí)，要求調(diào)頻發(fā)射機(jī)的非線形失真系數(shù)，應(yīng)小于1%。5、雜音電平：調(diào)頻發(fā)射機(jī)的寄生調(diào)幅應(yīng)小于載波電平的5%～10%,視差轉(zhuǎn)而言一般要求75歐。7、殘波輻射：殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。8、信雜比：信雜比是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后9、頻率響應(yīng)：頻率響應(yīng)是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解1.2調(diào)頻發(fā)射機(jī)性能指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求2、負(fù)載電阻R=75Ω4、最大頻偏△′=±75K6、發(fā)射距離>1Km1.3調(diào)頻發(fā)射機(jī)基本原理方框圖承制號(hào)承制號(hào)鼻)學(xué)整可資總器監(jiān)#機(jī)理士中也發(fā)代圖1.1直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)組成框圖1.4發(fā)射機(jī)系統(tǒng)各部分波形圖圖1.2發(fā)射機(jī)系統(tǒng)各部分波形圖1.5調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)方框圖各部分簡(jiǎn)介1、參考分頻器作用：合理的分割各單元的工作頻段，合理進(jìn)行各單元功率分配，使各單元之間具有恰當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系以減少各單元的工作中出現(xiàn)聲干擾失真；利用分頻電路的特性以彌補(bǔ)單元在某頻段里的聲缺陷，將各頻段圓滑平順的對(duì)接起來(lái)。2、鑒相器作用：鑒相器是一個(gè)相位比較裝置，又稱(chēng)為相位比較器。它的輸出誤差電壓vd(t)是vi(t)與v。(t)的瞬時(shí)相位之差的函數(shù)。圖1.3鑒相器3、環(huán)路濾波器作用：在鑒相器的輸出端衰減高頻誤差分量，以提高抗干擾性能；在環(huán)路跳出鎖定狀態(tài)時(shí)，提高環(huán)路以短期存儲(chǔ)，并迅速恢復(fù)4、壓控振蕩器作用：壓控振蕩器受控制電壓控制，使嚴(yán)控振蕩器的頻率向參考信號(hào)頻率接近，也就是使差拍頻率越來(lái)越近，直至消除頻率差5、緩沖放大器作用：提高負(fù)載能力和減少負(fù)載對(duì)信號(hào)源的影響，兼有增加抗干擾能力。6、可變分頻器作用：信號(hào)處理步驟，通過(guò)根據(jù)施加到控制端上的信號(hào)的電平，反相/不反相施加到輸入端的輸入時(shí)鐘信號(hào)，來(lái)形成分頻前的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)具有比分頻前的時(shí)鐘信號(hào)中的預(yù)定脈沖寬度大的脈沖寬度的時(shí)鐘脈沖中的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，按照預(yù)定的分頻數(shù)，對(duì)分頻前的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，所述轉(zhuǎn)變點(diǎn)對(duì)應(yīng)于輸入時(shí)鐘信號(hào)一個(gè)方向上的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并從輸出端輸出分頻信號(hào)，作為輸出時(shí)鐘信號(hào)；連接/斷開(kāi)步驟，根據(jù)外部控制信號(hào)，連接/斷開(kāi)形成在輸出端和控制端之間并用作返回控制端的信號(hào)路徑的反饋路徑；延遲步驟，使施加到輸入端上的信號(hào)通過(guò)反饋路徑返回到控制端的延遲時(shí)間大于輸入時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度。7、高頻放大器作用：高頻功率放大器用于發(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(mǎn)足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿(mǎn)意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。工作原理：語(yǔ)言或音樂(lè)的聲波，使話(huà)筒內(nèi)的膜片及線圈產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，由于電磁感應(yīng)的作用，又將膜片及線圈的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的音頻電流或電壓信號(hào)，并將微弱的音頻電流或電壓信號(hào)送到音頻放大器放大幅度。在將放大后的音頻電信號(hào)送到頻率調(diào)制中，采用直接調(diào)頻的方式，使音頻電信號(hào)直接去控制高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)，為了穩(wěn)定高頻振蕩器的頻率，采用緩沖隔離。為達(dá)到預(yù)訂的頻率采用倍頻使高頻信號(hào)頻率整倍升高到所需值。將已調(diào)信號(hào)的功率放大以使負(fù)載(天線)獲得令人滿(mǎn)意的發(fā)射功率有遠(yuǎn)距離的發(fā)送。調(diào)頻廣播具有抗干擾性能強(qiáng)、聲音清晰等優(yōu)點(diǎn)，獲得了快速的發(fā)展。調(diào)頻電臺(tái)的頻帶通常大約是200～250kHz,其頻帶寬度是調(diào)幅電臺(tái)的數(shù)十倍，便于傳送高保真立體聲信號(hào)。由于調(diào)幅波受到頻帶寬度的限制，在接收機(jī)中存在著通帶寬度與干擾的矛盾，因此音頻信號(hào)的頻率局限于30～8000Hz的范圍內(nèi)。在調(diào)頻時(shí)，可以將音頻信號(hào)的頻率范圍擴(kuò)大至30～15000Hz,使音頻信號(hào)的頻譜分量更為豐富，聲音質(zhì)量大為提高。2.1鎖相環(huán)路作用及原理鎖相環(huán)路是一種以消除頻率誤差為目的的自動(dòng)控制電路，鎖相環(huán)電路是一種相位負(fù)反饋系統(tǒng)，利用相位誤差信號(hào)電壓去消除頻率誤差。鎖相環(huán)路基本組成如圖2.1所示，它是由鑒相器、環(huán)路濾波器、和壓控振蕩器組成的閉合環(huán)路。鑒相器是相位比較部件，它能夠檢測(cè)出兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位誤差，輸出反映相位誤差的電壓。環(huán)路低通濾波器是用來(lái)消除誤差信號(hào)中的高頻分量及噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。壓控振蕩器受控于環(huán)路濾波器輸出電壓，即其振蕩頻率受環(huán)路濾波器輸出電電壓控制振蕩器VCO鑒相器眾所周知，當(dāng)兩個(gè)正弦信號(hào)頻率相等是，這兩個(gè)信號(hào)之間的相位差必然保持恒定，若兩個(gè)正弦信號(hào)不相等，則它們之間的瞬時(shí)相位差將隨時(shí)間的變化而不斷變化，換句話(huà)說(shuō)，如果能保證兩個(gè)信號(hào)之間的相位差恒定，則這兩個(gè)信號(hào)頻率必定相等。鎖相環(huán)路就是利用兩個(gè)信號(hào)之間的相位誤差來(lái)控制壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率，最終使兩個(gè)信號(hào)之間的相位保持恒定，從而達(dá)到兩個(gè)信號(hào)頻率相等的目的。2.2鎖相環(huán)路的各組成部分及具體工作過(guò)程一、鎖相環(huán)路的新能主要取決于鑒相器、壓控振蕩器和環(huán)路濾波器三個(gè)基本組成部件。鑒相器(PD)是進(jìn)行相位比較的裝置，它把壓控振蕩器的輸出信號(hào)Vo(t)與輸入信號(hào)vi(t)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于兩信號(hào)相位差的誤差電壓Vd(t),起到相位差—電壓變換作用。低通濾波器(LPF)是個(gè)線性電路，它的作用是：濾除鑒相器輸出電壓Vd(t)中的高頻分量和噪聲，起平滑濾波的作用，以保證系統(tǒng)所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路通常由電阻、電容或電感等組成，有時(shí)也包含運(yùn)算放大器。電壓控制振蕩器(VCO)是一個(gè)電壓—頻率(或稱(chēng)電壓—相位)變換電路，其振蕩瞬時(shí)角頻率受控制電壓的控制，使輸出信號(hào)頻率向輸入信號(hào)頻率靠攏，兩個(gè)信號(hào)間的相位差減小。相位比較器把輸入信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測(cè)出任何相位(頻率)差，就產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)Vd(t),這個(gè)誤差信號(hào)正比于輸入信號(hào)和VCO輸出信號(hào)之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。由低通濾波器濾除誤差信號(hào)中的交流分量，產(chǎn)生信號(hào)Ve(t)去控制VCO,強(qiáng)制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號(hào)和VCO輸出信號(hào)之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0,這時(shí)我們就對(duì)于已經(jīng)鎖定的環(huán)路，若輸入信號(hào)的頻率或相位稍有變化，立刻會(huì)在兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差上反映出來(lái)，鑒相器的輸出也會(huì)隨著改變并驅(qū)動(dòng)VCO的頻率和相位以同樣的規(guī)律跟著變化。環(huán)路的這種狀態(tài)稱(chēng)為跟蹤狀態(tài)。因此可以說(shuō)鎖相環(huán)是一個(gè)相位自動(dòng)控制系統(tǒng)，其鎖定狀態(tài)的取得是靠相位差的作用，鎖定狀態(tài)的維持也仍然依靠相位差的作用。鎖相環(huán)路基本特性有(1)環(huán)路鎖定后，沒(méi)有頻率誤差。當(dāng)鎖相環(huán)路鎖定時(shí)，壓控振蕩器的輸出頻率嚴(yán)格等于輸入信號(hào)頻率，而只有不大的剩余相位誤差。(2)頻率跟蹤特性。鎖相環(huán)路鎖定時(shí)，壓控振蕩器的輸出頻率能在一定的范圍內(nèi)跟蹤輸入信號(hào)頻率變化。(3)窄帶濾波濾波器的帶通做的比較窄，整個(gè)環(huán)路就具有很窄的帶通特性。確的頻率控制，而其它的頻率控制系統(tǒng)總是存在剩余頻3高頻振蕩電路的選取3.1高頻振蕩電路的設(shè)計(jì)要求及選取滿(mǎn)足振蕩的性能指標(biāo)要求2、穩(wěn)定度為10“量級(jí)以上3、電路容易起振，輸出波形好3.1.1方案一：變壓器反饋式LC正弦波振蕩器變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路如圖3.1所示。圖3.1變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路(1)放大電路圖中由V組成采用分壓式偏置的共射電路，耦合電容C和發(fā)射極旁路電容Ce容量較大，在振蕩頻率上，交流阻抗小，可(2)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)由L和C構(gòu)成。作為三極管集電極負(fù)載。(3)反饋網(wǎng)絡(luò)變壓器二次側(cè)繞組N?作為反饋繞組，將輸出的一部分，經(jīng)C反饋到輸入端。變壓器二次側(cè)繞組N接輸出負(fù)載。二、電路能否振蕩的判斷1.相位平衡條件判斷在反饋輸入端K處斷開(kāi)，用瞬時(shí)極性法進(jìn)行判斷。設(shè)V基極上的瞬時(shí)極性為正，則集電極為負(fù)，即L的瞬時(shí)極性為上正下負(fù)。根據(jù)同名端的概念，N?上端瞬時(shí)極性為正，反饋至K處的瞬時(shí)極性為正，為正反饋。滿(mǎn)足振蕩的相位平衡條件。2.振幅起振條件的判斷本電路中，N、N?同繞在一磁芯上為緊耦合。放大電路為共射電路，放大倍數(shù)較大，這種電路是利用三極管的非線性實(shí)現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅的。實(shí)踐中，只要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，增減N?的匝數(shù)或改變同一磁棒上N?、N?的相對(duì)位置調(diào)節(jié)反饋系數(shù)的大小，使反饋量合適，即可滿(mǎn)足起振條件。三、振蕩頻率f?的估算振蕩器的振蕩頻率網(wǎng)絡(luò)的固有諧振頻率。振蕩頻率可用下式計(jì)算式中，L為諧振回路總電感量，C為諧振回路總電容量。一、石英晶體振蕩器的基本原理1、石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結(jié)晶體)的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會(huì)晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個(gè)諧振頻率，即：(1)當(dāng)L、C、R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它的等效阻抗最小(等于R)。串聯(lián)揩振頻率用fs表示，石英晶體對(duì)于串聯(lián)揩振頻率fs呈純阻性.(2)當(dāng)頻率高于fs時(shí)L、C、R支路呈感性，可與電容C。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用fd表示。二、石英晶體振蕩器的主要參數(shù)石英晶體振蕩器的主要參數(shù)有標(biāo)稱(chēng)頻率、負(fù)載電容、激勵(lì)電平、工作溫度范圍及溫度頻差等。1、標(biāo)稱(chēng)頻率標(biāo)稱(chēng)頻率是指石英晶體振蕩器的振蕩頻率，它與負(fù)載電容的容量值有關(guān)。2、負(fù)載電容負(fù)載電容是指與石英晶體振蕩器各引腳相關(guān)聯(lián)的總有效電容(包括應(yīng)用電路內(nèi)部與外圍各電容)之和。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)3、激勵(lì)電平激勵(lì)電平是指石英晶體振蕩器工作時(shí)所消耗的有效功率。該值決定電路工作頻率的確良穩(wěn)定程度。激勵(lì)電平常用的標(biāo)準(zhǔn)值有4、工作溫度范圍工作溫度范圍是指石英晶體振蕩器正常工作時(shí)所允許的最低溫度至最高溫度(環(huán)境溫度)。5、溫度頻差溫度頻差是指石英晶體振蕩器在工作溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度下工作頻率的最大偏離值，它用來(lái)反映石英晶體振蕩器的頻率溫度特性。1、石英晶體是利用壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)和電信的交換，當(dāng)晶片的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時(shí)，它本身具有固有的機(jī)械振動(dòng)頻率；當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶片固有的機(jī)械振動(dòng)頻率時(shí)，晶片的振動(dòng)幅度最大，外電路中的交流電最大，既顯現(xiàn)出電的諧振特性。2、石英晶體的振動(dòng)具有多諧性，除基頻振動(dòng)外，還有奇次諧波的泛音振動(dòng)。(1)、專(zhuān)門(mén)用于基頻振動(dòng)的晶體稱(chēng)為基音晶體。(2)、專(zhuān)門(mén)用于泛音振動(dòng)的晶體稱(chēng)為泛音晶體。1、石英晶體振蕩器的等效電路和頻率如3.2所示圖3..2石英晶體振蕩器的等效電路和頻率(a)等效電路(b)頻率特性對(duì)于石英晶體振蕩器的等效電路，可以產(chǎn)生兩個(gè)諧振頻率。現(xiàn)分析如下。2、當(dāng)R、L、C支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，等效于純電阻R,阻抗最小，其串聯(lián)諧振頻率支路呈感性，可與C0所在電容支路發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)諧振頻率為石英晶體的電抗—頻率特性如圖3.2(b)所示。從圖中可以看出，凡信號(hào)頻率低于串聯(lián)諧振頻率f,或高于并聯(lián)諧振頻率f,時(shí)，石英晶體均顯容性。只有信號(hào)頻率在f.和f,之間才顯感性。在感性區(qū)域，它振體作為高Q電感元件與回路中的其他元件形成并聯(lián)諧振，稱(chēng)為并聯(lián)型晶體振蕩器；另一類(lèi)是石英晶體工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)，作為高選擇性短路元件，稱(chēng)為串聯(lián)型晶體振蕩器。五、石英晶體振蕩電路優(yōu)缺點(diǎn)1、容易起振2、頻率調(diào)節(jié)不方便3、工作頻率泛音式振蕩可達(dá)/>200A4、振蕩波形好5、穩(wěn)定度可達(dá)10”數(shù)量級(jí)3.2振蕩器的選擇一、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路易起振，頻率調(diào)節(jié)方便但波形差工作在低頻段。石英晶體諧振器具有很高的標(biāo)準(zhǔn)性。電路的頻率穩(wěn)定度高，輸出波形好，電路簡(jiǎn)單，只有該電路的穩(wěn)定度才能滿(mǎn)足指標(biāo)要求。為使電路工作的穩(wěn)定度提高采用50MH的泛音式振蕩。通過(guò)對(duì)比采用石英晶體振蕩器。4頻率調(diào)制4.1頻率調(diào)制的性能指標(biāo)3、非線性失真要小4、調(diào)制靈敏度要要高4.2.1方案一：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路一、變?nèi)荻O管的特性變?nèi)荻O管是根據(jù)PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計(jì)的一種二極管。它的極間結(jié)構(gòu)、伏安特性與一般檢波二極管沒(méi)有多大差別。不同的是在加反向偏壓時(shí)，變?nèi)荻艹尸F(xiàn)一個(gè)較大的結(jié)電容。這個(gè)結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。正是利用了變?nèi)荻O管這一特性，將變?nèi)荻O管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會(huì)明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達(dá)到二、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如4.1所示圖4.1變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路主要是隔離音頻放大與振蕩之間相互干擾；c,是高頻噪聲消除電容；R、R為射隨器的基極偏置電阻；由Q、c,、c.、c,、JT、c,組成并聯(lián)型晶體振蕩電路產(chǎn)生50Am的振蕩頻率，其中正反饋電壓取自c,(1)、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的調(diào)制非線性是由相對(duì)頻偏△W/Wc的非理想變?nèi)萏匦砸鸬模虼嗽诒ＷC一定失真要求的前提下，通過(guò)提高載波Wc,可以擴(kuò)大電路的最大有效頻偏△w。,該圖是50M的直接調(diào)頻電路，由晶體、變?nèi)荻O管、一個(gè)c,和c,的電容和三極管一起構(gòu)成了調(diào)頻電路的主體。(2)、又振蕩電路的知識(shí)我們知道三極管集電極支路中，按頻分方式共存有較大的基頻群已調(diào)波和較小的二倍頻群已調(diào)波。這時(shí)在該支路中接入并聯(lián)諧振回路，使它諧振于二倍頻群，完成對(duì)二倍頻群的已調(diào)波分量的提取，并同時(shí)滿(mǎn)足基頻分量的低阻抗特性，減小對(duì)振蕩的影響。(3)、總之，這種先在較低的載頻上進(jìn)行調(diào)頻，然后再通過(guò)提取較高載頻已調(diào)波的擴(kuò)展頻偏方法，使的我們可以在調(diào)頻時(shí)采用高穩(wěn)定的晶體型調(diào)頻電路，而不用考慮頻偏的不足。(4)、需要指出的是：直接調(diào)頻電路在具有調(diào)制頻偏大的相對(duì)優(yōu)勢(shì)外，還存在著控制精度差和穩(wěn)定性不好的缺陷。這些缺陷可歸納為以下兩個(gè)原因(a)調(diào)制信號(hào)對(duì)震蕩頻率直接控制時(shí)帶來(lái)的瞬態(tài)過(guò)程較長(zhǎng)。(b)震蕩和調(diào)控信號(hào)在部分電路中共存所形成的相互影響。①、可以作為高輸入電阻的輸入級(jí)②、可以作為低輸出電阻的輸出級(jí)③、可以作為兩極共射放大電路之間的隔離級(jí)，起到阻抗匹配作用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如4.2所示載波據(jù)蕩器u調(diào)制他號(hào)調(diào)相器圖4.2間接調(diào)頻原理方框圖變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如4.3所示圖4.3變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路工作原理：圖中三極管V構(gòu)成載波放大器，其輸入信號(hào)來(lái)自高穩(wěn)太后級(jí)電路對(duì)回路的影響。+9V直流電壓通過(guò)R?、R供給變?nèi)荻O管的反R、C為積分電路。4.3所選變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路參數(shù)的估算選取變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路，該電路原理簡(jiǎn)單，容易獲得較大的頻偏。R,是變?nèi)荻O管的靜態(tài)偏置電壓電阻所以取x,標(biāo)稱(chēng)值10k因?yàn)閏,為高頻濾波電容，取值如表2-1所以c,取值為1000p(4)、射極輸出元件的估算取1=1.5md,R.=560Ω取流過(guò)r的電流為101。,則取標(biāo)稱(chēng)值R=47ka,R=33kΩ,C耦≥(3-10)/2πf,R5.1高頻功率放大器概述高頻功率放大器的主要功能是用小功率的高頻輸入信號(hào)去控制高2.效率η:η=輸出功率Po/直流電源功率P3.功率增益：輸出功率Po/輸入功率Pi4.帶寬B。:5.矩形系數(shù)Kr0.1:帶寬B0.1/帶寬B0.7三、高頻功率放大器的分類(lèi)高頻功率放大器可分為窄帶放大器和寬帶放大器兩類(lèi)。例如，中波段調(diào)幅廣播的載波頻率為(535-1605)kHz,而傳送信息的相對(duì)帶寬只有0.6%-1.7%,發(fā)射機(jī)中的高頻功率放大器一般采用窄帶選頻網(wǎng)絡(luò)為負(fù)載。而對(duì)某些特殊要求的通信機(jī)，要求頻率相對(duì)變化的范圍大.由于調(diào)諧系統(tǒng)復(fù)雜，窄帶高頻功率放大器的應(yīng)用就受到很大的限制.采用傳輸線變壓器作負(fù)載可構(gòu)成寬帶高頻功率放大器.(1)對(duì)中波廣播來(lái)說(shuō)，在空間任一點(diǎn)的諧波場(chǎng)強(qiáng)不得超過(guò)基波場(chǎng)強(qiáng)的0.02%.(2)無(wú)論電臺(tái)的功率有多大，在距電臺(tái)一公里處的諧波場(chǎng)強(qiáng)不得大認(rèn)為滿(mǎn)足上述要求.諧振功率放大器是由輸入回路、晶體管和輸出回路組成.輸入、輸出回路在諧振功率放大器中的作用是，提供放大器所需的正常偏置；實(shí)現(xiàn)濾波(調(diào)諧于基波頻率);保證阻抗匹配?？烧J(rèn)為它是由直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。一、直流饋電電路直流饋電線路包括集電極饋電和基極饋電線路。圖5.1是集電極饋電線路的兩種形式：串聯(lián)饋電線路和并聯(lián)饋電線饋電。圖5.1(b)中晶體管、電源、諧振回路三者是并聯(lián)連接的，故稱(chēng)為并聯(lián)饋電。二、匹配網(wǎng)絡(luò)雙端口網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有這樣的幾個(gè)特點(diǎn)：(1)以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大，即起到阻抗匹配的作用；(2)抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率，即有良好的濾波作用；(3)大多數(shù)發(fā)射機(jī)為波段工作。LC匹配網(wǎng)絡(luò)6整機(jī)電路分析與調(diào)試0LED-4液晶顯示控制板Ncc986圖6.1液晶顯示控制電路以具打以具打LCD5110特點(diǎn)：性?xún)r(jià)比高，可顯示15個(gè)漢字，30個(gè)字符，接口簡(jiǎn)單，僅四根I/0線即可驅(qū)動(dòng)，速度快，是LCD12846的20倍，是LCD1602的40倍，其工作電壓3.3V,正常顯示時(shí)工作電流200uA以下，且有掉電6.2實(shí)驗(yàn)整機(jī)電路圖及相關(guān)程序?qū)嶒?yàn)整機(jī)電路圖見(jiàn)附錄B試驗(yàn)相關(guān)程序見(jiàn)附錄C下圖6.4為實(shí)驗(yàn)電源電路圖：3t2圖6.4實(shí)驗(yàn)電源電路圖1,輸入電壓：直流12V2,輸入電流：1.0A6.3整機(jī)主要元器件選用及簡(jiǎn)介所有部件型號(hào)參數(shù)見(jiàn)附錄A表一.QN8027是一顆低能耗、高性能的單芯片立體聲FM調(diào)頻發(fā)射芯片，主要適用于多種便攜式多媒體產(chǎn)品，包括MP3/MP4,數(shù)碼像框，Audio,手機(jī)，GPS以及個(gè)人數(shù)字廣播等領(lǐng)域。QN8027現(xiàn)已被國(guó)際知名公司品牌上使用如IPOD、貝爾金；該芯片通過(guò)了FCC認(rèn)證，同時(shí)具備優(yōu)良性能，信噪比達(dá)到65dB,且每個(gè)IC引腳的ESD均有2000V,從而使產(chǎn)品具備高直通率和大大降低了在FM發(fā)射方面出現(xiàn)問(wèn)題造成的返修比例。QN8027集成了完整的發(fā)射功能，從立體聲輸入和RF天線發(fā)射等功能，可滿(mǎn)足應(yīng)用于全球的FM帶寬的調(diào)頻發(fā)射廣播。它包含可變的輸入增益低燥音的PLL合成調(diào)制，可調(diào)輸出功率放大器以及帶通濾波功能等等以確保最清潔的發(fā)射頻譜。QN8027擁有集成晶振驅(qū)動(dòng)和單芯片數(shù)字校驗(yàn)電路，完全無(wú)需外圍擴(kuò)展電路就能確保音頻的良好通行；支持7.6MHz參考時(shí)鐘和晶振，保證了高品質(zhì)的音頻效果；它同時(shí)集合了實(shí)時(shí)過(guò)調(diào)制監(jiān)測(cè)器和可編程的音頻接口以排除失真，使音質(zhì)最優(yōu)化，以支持更為寬廣的音頻輸入；由于它的低功耗，充分的延長(zhǎng)電池壽命；基于LDO的構(gòu)造，使得QN8027可以直接聯(lián)接電池和提供高水準(zhǔn)的PSRR以更高效的控制音噪，特別是對(duì)于QN8027可以支持固定頻點(diǎn)發(fā)射，能不間斷的支持76-108MHz全頻段，能同時(shí)支持包括北美、歐洲、亞洲、日本等在內(nèi)的FM調(diào)頻頻率。支持兩線、三線控制以實(shí)現(xiàn)單一操作控制所有的可編程功能；同時(shí)GPIO控制總線在無(wú)需使用MCU時(shí)使操作控制更方便簡(jiǎn)單化。圖6.6發(fā)射芯片QN8027引腳圖引腳定義：XTAL2晶振接入XTAL1晶振接入VCC電源接入GND接地RFO射頻輸出ALI左聲道輸入ARI右聲道輸入VIO輸入/輸出控制2、運(yùn)算放大電器采用LM358。LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。特性：內(nèi)部頻率補(bǔ)償；直流電壓增益高(約100dB);單位增益頻帶寬(約1MHz);電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?3—30V)雙電源(±1.5一±15V);低功耗電流，適用于電池供電、低輸入偏流；低輸入失真電壓和電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V)。州T亡)2圖6.7運(yùn)算放大器LM358輸入偏置電流45nA輸入失調(diào)電流50nA輸入失調(diào)電壓2.9mV輸入共模電壓最大值VCC~1.5V共模抑制比80dB電源抑制比100dB3、穩(wěn)壓芯片采用LM317和LM117LM317穩(wěn)壓器電路圖如下：LM117/LM317