【正文】 ................................. 25 接收機(jī)輸出信噪比測量 ........................................................................................... 25 接收機(jī)靈敏度測量 .................................................................................................. 25 接收機(jī)通頻帶測量 .................................................................................................. 25 矩形系數(shù)測量 ......................................................................................................... 25 鏡像頻率抑制比測量 .............................................................................................. 26 整機(jī)無線通信性能測試 ............................................................................................. 26 無線通信 ................................................................................................................ 26 語音與音樂無線通信 .............................................................................................. 26 附錄 ............................................................................................................................... 27 高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 1 1 課程設(shè)計的目的 課程是在前導(dǎo)驗證性認(rèn)知實驗基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計實驗，是在教師指導(dǎo)下獨 立查閱資料、設(shè)計、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。 綜合設(shè)計實驗對于提高學(xué)生的電子工程素質(zhì)和科學(xué)實驗?zāi)芰Ψ浅Ｖ匾?，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計、自行制作和自行調(diào)試的綜合性實驗。 在高頻課程設(shè)計中，經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計電路、撰寫設(shè)計報告、使學(xué)生得到一次較全面的工程實踐訓(xùn)練。理論聯(lián)系實際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。 通過本課題設(shè)計與裝配、調(diào)試，提高學(xué)生動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識，能使學(xué)生建立無線電發(fā)射機(jī) 、接收機(jī) 的整機(jī)概念，了解發(fā)射機(jī) 、接收機(jī) 整機(jī)各 單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算發(fā)各個單元電路。初步掌握小型發(fā)射機(jī) 、接收機(jī) 的調(diào)整及測試方法。 高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 2 2 課程設(shè)計的 內(nèi)容 及步驟 課程 設(shè)計 內(nèi)容 課程設(shè)計主要包括 （ 1）滿足性能指標(biāo)要求的總體方案的選擇； （ 2）各部分原理電路的設(shè)計； （ 3）參數(shù)值的計算； （ 4）電路的實驗與調(diào)試以及參數(shù)的修改、調(diào)整。 課程 設(shè)計 步驟 具體設(shè)計步驟如下： 第一步 功能和性能指標(biāo)分析（明確設(shè)計任務(wù)） 設(shè)計題目給出的是系統(tǒng)的功能要求、重要技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求是電子系統(tǒng)設(shè)計的基本出發(fā)點 。 但僅憑題目所給要求，還不能進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計人員必須對題目的各項要求進(jìn)行分析，整理出系統(tǒng)和具體電路所需要的更具體，更詳細(xì)的功能要求和技術(shù)性能指標(biāo)要求，這些要求才是進(jìn)行電子電路系統(tǒng)設(shè)計的原始依據(jù)。 第二步 方案論證與總體設(shè)計 （ 1）初步設(shè)計 有了功能和性能指標(biāo)分析的結(jié)果，就可以進(jìn)行初步的方案設(shè)計。方案設(shè)計的內(nèi)容是選擇實現(xiàn)系統(tǒng)的方法、準(zhǔn)備采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如系統(tǒng)功能框圖），同時還應(yīng)考慮實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的方法。 （ 2）方案比較 提出幾種方案進(jìn)行初步對比，如果不能確定，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行關(guān)鍵電路分析（包括中間實驗），然后再做 比較，評價各個方案的優(yōu)缺點、可行性和可能的達(dá)標(biāo)情況，選定最佳方案。 （ 3）實際設(shè)計 注意兩點： ① 針對事關(guān)全局的主要問題，要開動腦筋，多提方案，便于合理選擇。 ② 電子設(shè)計需要不斷改進(jìn)和完善，出現(xiàn)反復(fù)是難免的，但應(yīng)避免方案上的大反復(fù)，以免浪費時間和精力。 第三步 單元電路設(shè)計（原理電路設(shè)計） 在選定總體方案之后，便可畫出總體電路的框圖，著手進(jìn)行單元電路的設(shè)計。單元電路設(shè)計的一般步驟： （ 1）擬定各單元電路的性能指標(biāo) 根據(jù)設(shè)計要求和已選定的總體方案原理圖，明確對各單元電路的要求，詳細(xì)擬定各單元電路的性能指 標(biāo)。 （ 2）設(shè)計各單元電路的結(jié)構(gòu)形式 在選擇單元電路的結(jié)構(gòu)形式時，最簡單的辦法是從過去學(xué)過的和所了解的電路中選擇一個合適的電路。同時還應(yīng)去查閱各種資料，通過學(xué)習(xí)、比較來尋找更好的電路形式。一高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 3 個好的電路結(jié)構(gòu)應(yīng)該是滿足性能指標(biāo)的要求，功能齊全，結(jié)構(gòu)簡單、合理，技術(shù)先進(jìn)等。 （ 3）主要參數(shù)的計算與選取 計算參數(shù)的具體方法已在課程中學(xué)習(xí)過且做了不少習(xí)題。但設(shè)計電路時的參數(shù)計算與做習(xí)題不一樣。習(xí)題求解時通常的參數(shù)值為已知量，需要求解的只有 1～ 2 個參數(shù)，正確的答案一般也只有一個。而電路設(shè)計時除了對電路的性能指標(biāo)有要求 外，通常沒有其它任何已知參數(shù)，幾乎全部由設(shè)計者自己選擇和計算，這樣理論上滿足要求的參數(shù)值就不會是唯一的了，這需要設(shè)計者根據(jù)價格、貨源等具體情況靈活選擇。所以設(shè)計電路中的參數(shù)計算，首先是計算，然后是根據(jù)計算值，對參數(shù)進(jìn)行合理選擇。 （ 4）元器件的選擇 器件選用原則： 由于集成電路具有體積小、功耗低、工作性能好、安裝調(diào)試方便等一系列的優(yōu)點而得到了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子電路的重要組成部分之一。因此，在電子電路設(shè)計中，優(yōu)先選用集成電路已成為人們所認(rèn)可的一致看法。但是也不要以為采用集成電路就一定比用分立元件好，有些特 殊應(yīng)用情況 (如高電壓、大電流輸出 )，采用分立元件往往比用集成電路更切合實際。 注意的問題： 進(jìn)行各部分功能電路設(shè)計及電路連接的設(shè)計，這時要注意局部電路對全系統(tǒng)的影響。要考慮是否易于實現(xiàn)、是否易于檢測等問題。因此同學(xué)們平時要注意電路資料的積累。 第四步、可靠性設(shè)計 （ 1）定出合理的設(shè)計指標(biāo)。 （ 2）系統(tǒng)本身所能達(dá)到的指標(biāo)。 （ 3）容錯能力。 第五步 電磁兼容設(shè)計 電磁兼容特性是指確保儀器或者系統(tǒng)正常工作時對周圍電磁環(huán)境和內(nèi)部電路相互之間電磁作用的限制、要求和特點。在電路設(shè)計時應(yīng)注意： （ 1）選用電磁兼容特性好的 集成電路； （ 2）盡量提高系統(tǒng)集成度； （ 3）只要條件允許盡量降低系統(tǒng)工作頻率； （ 4）為系統(tǒng)提供足夠功率的電源； （ 5）電路布局、布線要合理，做到高低頻分開、功率電路與信號電路分開數(shù)字電路與模擬電路分開。 第六步 安裝與調(diào)試 （ 1）調(diào)試方案設(shè)計 目的是為設(shè)計人員提供一個有序、合理、迅速的系統(tǒng)調(diào)試方法，使設(shè)計人員在實際調(diào)試前就對調(diào)試的全過程有清楚的認(rèn)識，明確要調(diào)試的項目、目的應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)、可能發(fā)生的問題和現(xiàn)象、處理問題的方法以及各部分調(diào)試時所需要的儀器設(shè)備等。 還包括測試結(jié)果記錄的格式設(shè)計，記錄格式必須明 確反映系統(tǒng)所實現(xiàn)的各項功能特性和達(dá)到的各項技術(shù)指標(biāo) （ 2）安裝調(diào)試 經(jīng)過對電子電路的理論設(shè)計之后，便可進(jìn)入電路的安裝調(diào)試階段。電子電路的安裝調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有很重要的地位，它是把理論付諸于實踐的過程，也是知識轉(zhuǎn)化為能力的一種重要途徑。當(dāng)然這一過程也是對理論設(shè)計做出檢驗、修改，使之更加完善的過程。安裝調(diào)試工作能否順利進(jìn)行，除了與設(shè)計者掌握的調(diào)試測量技術(shù)、對測試儀器的熟練使用程度以及對所設(shè)計電路的理論掌握水平等有關(guān)之外，還與設(shè)計者工作中的認(rèn)真、仔細(xì)、耐心的態(tài)度有關(guān)。 高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 4 各單元電路調(diào)試之后逐步擴(kuò)大到整體電路 的聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)主要是觀察動態(tài)結(jié)果，測試電路的性能指標(biāo)，檢查電路的測試指標(biāo)與設(shè)計指標(biāo)是否相符，逐一對比，找出問題，然后進(jìn)一步修改參數(shù)，直至滿意為止。 實驗調(diào)試完結(jié)之后，還應(yīng)注意最后校核與完善總體電路圖。 第七步、撰寫設(shè)計報 設(shè)計報告格式和內(nèi)容如下： （ 1）設(shè)計題目 （ 2）設(shè)計任務(wù)和要求 （ 3）方案設(shè)計與論證（方案比較） （ 4）原理電路設(shè)計 ① 單元電路設(shè)計； ② 元件選擇； ③ 整體電路（標(biāo)出原元件型號和參數(shù)、畫出必要波形圖）； ④ 說明電路工作原理。 （ 5）性能測試與分析 整理實驗數(shù)據(jù)和測試波形，對模擬電路應(yīng) 有理論設(shè)計數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)和誤差分析，數(shù)字電路應(yīng)有設(shè)計邏輯流程、波形圖、時序圖或真值表，如是可編程器件應(yīng)有程序流程。 （ 6）實驗困難問題及解決措施（心得）。 （ 7）實驗參考文獻(xiàn)。 高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 5 3 調(diào)頻 發(fā)射機(jī) 與接收 設(shè)計 設(shè)計任務(wù) 本題目要求設(shè)計并制作一個以分立元器件及單功能集成電路組成的 調(diào)頻 接收機(jī)、發(fā)射機(jī)。因而不能使用接收機(jī)、發(fā)射機(jī)集成模塊以及市售成品改裝。其發(fā)射接收的基本框圖如圖 31 所示。 圖 31 系統(tǒng)組成框圖 調(diào)頻 發(fā)射 機(jī) 設(shè)計與制作要求 （ 1） 設(shè)計與制作一個調(diào)頻發(fā)射機(jī) , 要求載波頻率 fS 為自制接收機(jī)的中心頻率 ， 頻率穩(wěn)定度 優(yōu)于 104； （ 2） 調(diào)制信號頻率為 50Hz～ 15kHz； 在調(diào)制信號振幅為 1V 時 ， 最大頻偏為 75kHz， 發(fā)射 機(jī)負(fù)載阻抗為 50Ω； （ 3） 在發(fā)射機(jī) 輸岀功率 Po≤50mW 時 ， 接收機(jī) 解調(diào) 的 50Hz～ 15kHz 信號波形無明顯失真 條 件下， 通信距離 ≥4m； （ 4） 發(fā)射機(jī) 整機(jī) 效率 ≥35 %； （ 5） 發(fā)射機(jī)與接收機(jī)能進(jìn)行語言和音樂的無線通信 。 調(diào)頻 接收機(jī) 設(shè)計與制作要求 （ 1） 設(shè)計與制作一個點頻調(diào)頻超外差接收機(jī) ， 接收的調(diào)頻信號為載波頻率 fS（ fS 在 26～28MHz 范圍內(nèi)任選，頻率穩(wěn)定度優(yōu)于 104)； （ 2） 調(diào)制信號頻率為 50Hz～ 15kH； （ 3） 最大頻偏為 75kHz； （ 4） 接收機(jī)中頻規(guī)定為 fI=177。，中頻濾波器 通頻帶 180177。10kHz， 矩形系數(shù) ≤3； （ 5） 接收機(jī) 接收靈敏度 ≤100μV， 鏡像頻率抑制比 ≥20dB， 輸入阻抗 50Ω； （ 6） 解調(diào)器后要有低頻電壓和功率放大 ， 負(fù)載電阻 8Ω， 在接收機(jī)輸入信號幅值為 1mV有效值 條件下 ， 輸岀功率 ≥100mW， 波形無明顯失真 。 高頻課程設(shè)計指導(dǎo)書 6 4 設(shè)計方案 調(diào)頻 發(fā)射機(jī)方案比較與選擇 方案一： 發(fā)射機(jī)采用鎖相 環(huán)（ PLL）或者直接數(shù)字式頻率合成器（ DDS）進(jìn)行頻率調(diào)制，然后通過高頻功率放大器放大后輸出，將調(diào)頻信號發(fā)射。其系統(tǒng)框圖如圖 41 所示。 調(diào) 制 信 號 P L L 或D D S 高 頻 功 放 圖 41 發(fā)射機(jī)方案一系統(tǒng)框圖 方案二： 發(fā)射機(jī)采用變?nèi)荻O管與壓控振蕩器直接調(diào)頻方式調(diào)制，然后輸出給高頻功率放大器，通過高頻功率放大器放大后，將調(diào)頻信號發(fā)射。其系統(tǒng)框圖如圖 42 所示。 調(diào) 制 信 號 變 容 二 極管 調(diào) 頻 壓 控 振 蕩器 高 頻 功 放 圖 42 發(fā)射機(jī)方案二系統(tǒng)框圖 方案三： 發(fā)射機(jī)采用石英晶體直接調(diào)頻，通過倍頻 方式獲得最大頻偏，然后通過高頻功率放大器進(jìn)行放大后，將調(diào)頻信號發(fā)射。其系統(tǒng)框圖如圖 43 所示。