【正文】 ................................................................................. 23 軟件調試 .......................................................................................................... 23 發(fā)射頻率的調試 .............................................................................................. 23 性能分析 .......................................................................................................... 23 結 論 ........................................................................................................................... 24 參考文獻 ......................................................................................................................... 25 附錄 1：原理圖 .............................................................................................................. 26 附錄 2：程序源代碼： .................................................................................................. 28 附錄 3：英文原文 .......................................................................................................... 41 附錄 4： 中文譯文 .......................................................................................................... 52 致 謝 ........................................................................................................................... 59 畢業(yè)論文 1 引言 通信的發(fā)展 人類社會的發(fā)展可視為一部信息傳播技術的發(fā)展史。從古代的烽火到近代的旗語，都是人們尋求快速遠距離通信的手段。直到 19 世紀電磁學的理論與實踐已有堅實的基礎后，人們開始尋求用電磁能量傳送信息的方法。信息傳播促進社會進步和科學技術的發(fā)展；科學技術的進步又不 斷地改進、更新人類信息傳播的媒體和工具，并促進信息更迅速、更廣泛的傳播。 面向 21 世紀的無線通信，無線通信的系統(tǒng)組成、信道特性、調制與編碼、接入技術、網(wǎng)絡技術、抗衰落與抗干擾技術以及無線通信的新技術和新應用的發(fā)展更是一日千里。 廣播的發(fā)展現(xiàn)狀 在 21 世紀的今天，廣播的主要技術方式是調頻廣播，它是繼調幅廣播 (20世紀 20 年代開始的 )的第二代廣播，它開始于 20 世紀 50年代，克服了中波廣播的很多致命不足，如串臺嚴重、頻帶不夠分配，信噪比差等，而實現(xiàn)了高保真度、動態(tài)范圍寬、信噪比較好、較少串臺現(xiàn)象。 調頻 廣播因其優(yōu)秀的音質和抗干擾性能而成為城市廣播覆蓋的主要手段。隨著城市規(guī)模的日益擴展，調頻發(fā)射臺的功率也跟著成數(shù)量級地增大，由原來的100W、 300W 上升到 1KW、 3KW、甚至 10KW，而發(fā)射天線的高度也由幾十米上升到百余米甚至三四百米。隨之逐步形成了高塔大功率覆蓋的格局。 從廣播業(yè)界的角度來看，高塔大功率覆蓋模式的主要優(yōu)點是建設方便，省事省力，見效快。但其固有缺點和帶來的負面影響也是不容忽視的，主要有以下幾點：因調頻廣播工作于米波段，極易因高大建筑物和其他物體反射形成多徑干擾；因高山和低谷等地形因素會產生收 不到信號的陰影區(qū)；大區(qū)制覆蓋因頻率不能復用造成規(guī)劃困難；頻譜利用率低；不能解決長距離交通線的連續(xù)覆蓋問題。從社會發(fā)展的角度來看，它還有更重要的三條缺點：浪費能源，覆蓋區(qū)場強不均勻度可達 60dB，大量超出需要的無效輻射，形成能源的巨大浪費；污染環(huán)境，大功率 FM 發(fā)射臺在天線附近周邊地區(qū)輻射場強超過環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準已是不爭的事實；對航空無線電業(yè)務造成干擾。 由于相關的國家標準和國家軍用標準及頻率規(guī)劃多是 10年以前制定的，那時尋呼業(yè)和調頻廣播剛起步不久，對干擾的認識還遠不充分，已不適應當今電磁環(huán)境現(xiàn)狀。當時規(guī)定的 17dB 的防護率早已被突破， 10KM 的防護間距也已形同虛畢業(yè)論文 設。 在世界各國，頻率資源是有限的。國家已嚴格限制頻率的使用范圍。廣播頻率是政府部門頒發(fā)的，現(xiàn)在很多公司、媒體都愿意斥巨資競標頻譜使用權。無線廣播中，單一載頻用來傳輸單一的或者單套立體聲節(jié)目。由于傳統(tǒng)的大功率的調頻廣播頻率資源的限制，使廣播技術工作者開辟了另一種廣播技術形式：小調頻同步廣播，它的特點是多布點、小功率、同頻、同相、同步廣播，使用的是現(xiàn)有的調頻技術，不過存在著多點同步問題，這在技術上是可以克服的。信號傳輸可使用微波、有線甚至衛(wèi)星方式。 由于 采用小功率按需布點的方法，在滿足覆蓋需要的前提下，把單臺發(fā)射機的功率大幅度降了下來，降到 10W、 50W、最大不超過 300W，這就使諸多問題迎刃而解。對于多徑干擾，由于功率小了，大部分反射波場強下降到不至于產生干涉的水平，并且由于布點多，部分多徑干擾區(qū)可能被互相掩蓋；可以用同步補點的辦法消除陰影區(qū)；小功率輻射易于規(guī)劃，且提高頻譜利用率；可方便組成單頻網(wǎng)，滿足交通線上的無縫覆蓋，保證駕乘人員的不間斷接收；場強不均勻度僅為30dB，加上使用低高度垂直極化天線，極大地減小對空輻射和根部近場輻射，既節(jié)約能源，又滿足電 磁環(huán)境衛(wèi)生標準，并可避免造成對航空頻段的干擾。 設計思路 任何 一個地區(qū)、一個城市都需要有很多專業(yè)的服務及新聞宣傳，如交通信息咨詢、健康咨詢、股市信息咨詢等，廣播又是大眾最靈活的信息接受媒體，這需要建立很多的廣播電臺，而作為一個國家的頻率資源是嚴格控制和有限的，因此，小調頻廣播就成了未來廣播的另一種主要形式， 它 是廣播發(fā)展的其中一個方向，是數(shù)字音頻廣播 (DAB)、網(wǎng)絡廣播的有力補充，既節(jié)約了頻譜資源，又實現(xiàn)了廣播功能。 為了實現(xiàn)上述要求，本文作者采用單片機 AT89S52 和調頻專用發(fā)射芯片 BH1415F 及數(shù)碼顯示設計了一套完整的無線調頻發(fā)射系統(tǒng)，設計為可在88MHz98MHz 范圍內任意設置發(fā)射頻率，并且可以預置頻道，發(fā)射頻率通過單片機控制最小調整值為 ，具有單聲道 /立體聲控制，實現(xiàn)了語音信息的短距離無線傳輸，可廣泛應用于學校無線廣播、電視現(xiàn)場導播、汽車航行、無線演說等場所。 畢業(yè)論文 2 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)功能要求 設計一個無線調頻發(fā)射系統(tǒng) ,實現(xiàn)語音信號的短距離傳輸。由于語音業(yè)務對誤碼不敏感，可以采用調頻方式發(fā)送信息，設計中采用了 BH1415F 構成音頻無線發(fā)射電路。無線調頻發(fā)射器可以在 8898MHz 范圍內任意設置發(fā)射頻率，可以預置發(fā)射頻道，發(fā)射頻率的最小調整值為 ，具有單聲道 /立體聲控制，發(fā)射距離在 2050米之間。 語音信號采用調頻方式與調幅相比，有利于改善輸出音頻信號的信噪比，以保證語音業(yè)務的可靠傳輸，下表是調幅和調頻的優(yōu)缺點比較： 表 21 調幅和調頻優(yōu)缺點比較 調幅（ AM） 調頻（ FM） 優(yōu) 點 傳播距離遠，覆蓋面大 （ 100Hz— 5KHz）適宜于高保真音樂廣播 ，內設限幅器除去幅度干擾 ，用于多種 信息傳遞 缺 點 （ 200Hz— 2500Hz），高音缺乏 ，噪聲大 傳播衰減大，覆蓋范圍小 系統(tǒng)組成 本設計由單片機、鍵盤、數(shù)碼顯示、調頻發(fā)射、調頻放大和電源模塊等六部分組成，系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。通過操作鍵盤可以設置和更改發(fā)射的頻率；單片機用于控制數(shù)碼管顯示對應的發(fā)射頻率和發(fā)送頻率信號到調頻調制電路中；調頻發(fā)射將輸入的音頻信號調制后通過載波發(fā)送出去；數(shù)碼管用于顯示發(fā)射的頻率；調頻放大將得到的調制信號進行放大；電源模塊 則為整個電路提供電源。 畢業(yè)論文 電源模塊 調頻放大 左聲道輸入 右聲道輸入 數(shù)碼顯示 掃描控制 BH1415F DA CK CE GND P1 P0 ATS8952 P2 4 4 鍵 盤 圖 21 無線調頻發(fā)射器的系統(tǒng)框圖 畢業(yè)論文 音頻輸入 射頻輸出 緩沖放大 二倍頻電 路 振蕩電路 可變電抗 前置放大 放大電路 圖 31 MC2833 電路基本框圖 調頻 電路 射頻 輸出 放大 電路 左聲道輸入 右聲道輸入 圖 32 BA1404 電路基本框圖 3 方案論證與比較 無線調頻發(fā)射電路設計方案論證與選擇 方案 1：采用單片調頻發(fā)射集成電路組成芯片 MC2833。它可構成發(fā)射高頻率信號的功率放大器。電路由音頻放大器、可變電抗器、射頻振蕩器、輸出緩沖器以及放大電路構成。由集成芯片 MC2833 組成的調頻發(fā)射機，先將語音通過話筒變成音頻電壓信號送給音頻放大器進行音頻電壓放大，此音頻電壓信號經耦合電容送給可變電抗的輸入端腳 3去控制可變電抗，而由可變電抗以及電感、晶體與高頻振蕩器組成調頻振蕩電路，產生調頻波經緩沖送給兩級二倍 頻放大器。電路實現(xiàn)基本框圖如圖 31所示。但由于該芯片涉及到的諧振回路較多，不易統(tǒng)調，因而頻率不易控制，導致信號不穩(wěn)定，容易跑臺，實現(xiàn)較為困難。 方案 2：采用集成芯片 BA1404 及相關電路構成。它主要由前置音頻放大器，立體聲調制器， FM調制器及射頻放大器組成。利用內部參考電壓改變變容二極管的電容值，可實現(xiàn)發(fā)射頻率的調整。圖 32所示為電路框圖。此電路可實現(xiàn)立體聲調頻發(fā)射，典型調頻頻段為 75108MHz，振蕩頻率不易調整，尤其是低端頻率實 現(xiàn)困難，難以實現(xiàn)要求頻段的調整。 方案 3：采用集成芯片 BH1415F 及相關電路構成。 BH1415F 是將預加重電路、畢業(yè)論文 限幅電路、低通濾波電路（ LPF）一體化，使音頻信號的質量比分立元件的電路（如： BA140 NJM2035 等）有很大改進。此電路可實現(xiàn)立體聲調頻發(fā)射，采用了 MCU 數(shù)據(jù)直接頻率設定，可設定 70120MHz 頻率，由于采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調頻發(fā)射電路一體化，使發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定，并且可靠性好，抗干擾能力強，容易實現(xiàn)調頻的要求。 綜上所述，為了實現(xiàn)中心頻率的控制和系統(tǒng)設計的功能要 求，本設計選擇方案 3，即采用集成芯片 BH1415F 及相關電路構成音頻無線發(fā)射電路。 壓控振蕩器方案論證與選擇 方案 1：采用分立元件構成。利用低噪聲場效應管，用單個變容二極管直接接入振蕩回路作為壓控器件。 圖 33 壓控振蕩電路 電路是電容三點式振蕩器，如圖 33所示。該方法實現(xiàn)簡單，但是調試困難，而且輸出頻率不易靈活控制 [5]。 方案 2：采用壓控振蕩器和變容二極管，及一個 LC 諧振回路構成變容二極管壓控振蕩器。只需要調節(jié)變容二極管兩端的電壓，便可改變壓控振蕩的輸出頻率。由于采用 了集成芯片，電路設計簡單，系統(tǒng)可靠性高，并且利用鎖相環(huán)頻率合成技術可以使輸出頻率穩(wěn)定度進一步提高。 綜上所述，方案 2具有更優(yōu)良的特性和更簡單的電路構成，所以使用方案 2作為本次設計的方案。 1 00 k1 00 k4 .7 k1 00 k1 00 k3 .3 k1k1 00 0 p6 8p0 .0 1u5p0 .0 1u4 7p0 .1 u1u2 S C 1 9 06T1D1AV C C畢業(yè)論文 4 系統(tǒng)硬件電路的設計 單片機控制電路 系統(tǒng)采用的微控制器是 ATMEL 公司生產的低功耗、高性能單片機 AT89S52，它有 32 個外部雙向輸入 /輸出 （ I/O） 端口，片內含