【正文】 .............. 26 無(wú)線通信 ................................................................................................................ 26 語(yǔ)音與音樂(lè)無(wú)線通信 .............................................................................................. 26 附錄 ............................................................................................................................... 27 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 1 1 課程設(shè)計(jì)的目的 課程是在前導(dǎo)驗(yàn)證性認(rèn)知實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行更高層次的命題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是在教師指導(dǎo)下獨(dú) 立查閱資料、設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試特定功能的電子電路。理論聯(lián)系實(shí)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(jì)，畢業(yè)后的工作打下基礎(chǔ)。 課程 設(shè)計(jì) 步驟 具體設(shè)計(jì)步驟如下： 第一步 功能和性能指標(biāo)分析（明確設(shè)計(jì)任務(wù)） 設(shè)計(jì)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(jì)的基本出發(fā)點(diǎn) 。 （ 2）方案比較 提出幾種方案進(jìn)行初步對(duì)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(shí)驗(yàn)），然后再做 比較，評(píng)價(jià)各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)、可行性和可能的達(dá)標(biāo)情況，選定最佳方案。單元電路設(shè)計(jì)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(jì)要求和已選定的總體方案原理圖，明確對(duì)各單元電路的要求，詳細(xì)擬定各單元電路的性能指 標(biāo)。 （ 3）主要參數(shù)的計(jì)算與選取 計(jì)算參數(shù)的具體方法已在課程中學(xué)習(xí)過(guò)且做了不少習(xí)題。所以設(shè)計(jì)電路中的參數(shù)計(jì)算，首先是計(jì)算，然后是根據(jù)計(jì)算值，對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理選擇。 注意的問(wèn)題： 進(jìn)行各部分功能電路設(shè)計(jì)及電路連接的設(shè)計(jì)，這時(shí)要注意局部電路對(duì)全系統(tǒng)的影響。 （ 2）系統(tǒng)本身所能達(dá)到的指標(biāo)。 第六步 安裝與調(diào)試 （ 1）調(diào)試方案設(shè)計(jì) 目的是為設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)有序、合理、迅速的系統(tǒng)調(diào)試方法，使設(shè)計(jì)人員在實(shí)際調(diào)試前就對(duì)調(diào)試的全過(guò)程有清楚的認(rèn)識(shí)，明確要調(diào)試的項(xiàng)目、目的應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)、可能發(fā)生的問(wèn)題和現(xiàn)象、處理問(wèn)題的方法以及各部分調(diào)試時(shí)所需要的儀器設(shè)備等。安裝調(diào)試工作能否順利進(jìn)行，除了與設(shè)計(jì)者掌握的調(diào)試測(cè)量技術(shù)、對(duì)測(cè)試儀器的熟練使用程度以及對(duì)所設(shè)計(jì)電路的理論掌握水平等有關(guān)之外，還與設(shè)計(jì)者工作中的認(rèn)真、仔細(xì)、耐心的態(tài)度有關(guān)。 第七步、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào) 設(shè)計(jì)報(bào)告格式和內(nèi)容如下： （ 1）設(shè)計(jì)題目 （ 2）設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 （ 3）方案設(shè)計(jì)與論證（方案比較） （ 4）原理電路設(shè)計(jì) ① 單元電路設(shè)計(jì)； ② 元件選擇； ③ 整體電路（標(biāo)出原元件型號(hào)和參數(shù)、畫(huà)出必要波形圖）； ④ 說(shuō)明電路工作原理。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 5 3 調(diào)頻 發(fā)射機(jī) 與接收 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 本題目要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)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)。 調(diào)頻 接收機(jī) 設(shè)計(jì)與制作要求 （ 1） 設(shè)計(jì)與制作一個(gè)點(diǎn)頻調(diào)頻超外差接收機(jī) ， 接收的調(diào)頻信號(hào)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(hào)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。其系統(tǒng)框圖如圖 41 所示。其系統(tǒng)框圖如圖 43 所示。因此本作品采用方案二的方式進(jìn)行發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 7 三 極 管前 置 放 大三 極 管混 頻 器 B P F三 極 管放 大 B P F 鑒 頻 器 低 頻 放 大包 絡(luò) 檢 波本 振M C U顯 示 圖 44 接收機(jī)方案一系統(tǒng)框圖 方案二： 接收機(jī)混頻器采用集成混頻 器單功能模塊搭建，本振采用鎖相環(huán)（ PLL），前置低噪聲放大和中頻放大采用晶體三極管搭建，低頻功放采用集成單功能模塊。 前 置 放 大單 功 能 模 塊混 頻 器 單功 能 模 塊 B P F中 頻 放 大 單功 能 模 塊 B P F 鑒 頻 器低 頻 放 大 單功 能 模 塊D D S 包 絡(luò) 檢 波M C U顯 示 圖 46 接收機(jī)方案三系統(tǒng)框 圖 綜上可知，通過(guò)對(duì)各個(gè)方案的分析，方案一由于需要使用較多的三極管電路，對(duì)靜態(tài)的確定要求較高，因此在調(diào)試難度上較大，而且本振采用的是西勒振蕩器或者晶體振蕩器，改變頻率不易，即不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索功能。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 8 5 調(diào)頻 發(fā)射機(jī) 電路設(shè)計(jì) 低頻電壓放大器 的設(shè)計(jì) 為了穩(wěn)定工作點(diǎn)，采用分壓式偏置電路及電流負(fù)反饋電路來(lái)設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。一般選取 mA～I(xiàn) CQ ? 為宜， 本設(shè)計(jì)選取mAICQ ? 。本設(shè)計(jì)選取 FCC ?1021 ?? ， FC ?1003 ? 。因此，本設(shè)計(jì)選用此方案。 在這個(gè)電路中采用了兩個(gè)變?nèi)荻O管，并且同極性對(duì)接，常稱為背靠背聯(lián)接。而對(duì)于調(diào)制電壓 uΩ(t)來(lái)說(shuō)，由于是低頻信號(hào)，高 頻扼流圈 L 相當(dāng)于短路，加在兩個(gè)變?nèi)荻O管上的調(diào)制電壓是相同的。 調(diào)制器具體電路如圖 53 所示。 圖 53 直接調(diào)頻電路 直流偏置電路 MC1648 的第 10 腳輸出一個(gè)約 的穩(wěn)定電壓，作為變?nèi)荻O管的一個(gè)偏壓，調(diào)整RP2 可以調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管的 偏壓。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 11 u rC V D1 . 5 V 5 V2 5 p F5 0 p F 圖 54 V101 變?nèi)荻O管的壓容特性 其振蕩頻率下 式 計(jì)算 12cf LC? ?? 其中 1544151 2 5 611 1 1 12( )VDVDV D V DCCC C CCCC C C C? ? ? ? ? ?? ? ? 對(duì)于 27cf MHz? 點(diǎn)頻，取 2LH?? 得 2 6 2 611 18( 2 ) ( 2 2 7 1 0 ) 2 1 0CC p FfL??? ?? ? ?? ? ? ? 若選取 4 5C pF? 、 56100C C pF?? 、 1235V D V DC C pF??得 1544151 2 5 61 1 35 10 05 181 1 1 12( ) 2 ( 35 10 0)VDVDV D V DCCC C C pFCCC C C C??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? 符合設(shè)計(jì)要求。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 12 圖 55 高頻功率放大器 環(huán)形電感的設(shè)計(jì) 通常采用試?yán)@法，具體的設(shè)計(jì)方法分兩步： 第一步，在選好的磁環(huán)上，先試?yán)@若干圈，設(shè)匝數(shù)為 N01 ，并測(cè)出其電感量 L01， 由此，計(jì)算出該線圈的結(jié)構(gòu)系數(shù) L0。這是因?yàn)?AP 的乘積很大，后面各級(jí)的影響很小。 單 +5 V 供電。 MAX2650 的輸入輸出阻抗均為標(biāo)準(zhǔn)的 50Ω 純電阻，外圍不需要再另行做阻抗匹配，避免 了外加組件所引入的噪聲和信號(hào)衰減，進(jìn)一步降低了調(diào)試的難度。其電路圖如圖 61 所示。輸出阻抗折合到選頻網(wǎng)絡(luò)的阻抗值為 /0021 5 0 310 . 0 4 0 . 0 4R R Kp? ? ?? 對(duì)于 27cf MHz? 點(diǎn)頻， 回路總電容為 3434 4CCC p FCC? ??? 。 而晶體濾波器的帶寬很窄，僅為幾千赫茲，完全不 能滿足系統(tǒng)對(duì)帶寬的要求，若要達(dá)到帶寬的要求，調(diào)試難度相當(dāng)大 。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 15 電容耦合回路 諧振 放大器 電路如 62 所示， 接有激勵(lì)信號(hào)源的 L C11 回路稱為初級(jí)回路 , 與負(fù)載相接的 L C12 回路稱為次級(jí)回路或負(fù)載回路 ， C10 為耦合電容，調(diào)整耦合電容的值可以改變兩個(gè)回路的耦合程度，從而改變諧振曲線的形狀?，F(xiàn)取耦合電容8 102C ? 、 旁路電容 9 104C ? 。 圖 63 耦合回路的頻率特性 由于載 波 頻率 fc 在 26～ 28MHz 范圍內(nèi) ，因此接收機(jī)的前端通頻帶2BW MHz? ，比較寬，所以應(yīng)選擇 1?? 稱為強(qiáng)（緊）耦合，諧振曲線雙峰值，滿足 通頻帶的要求，強(qiáng) 耦合回路的頻率特性 如圖 64 所示。 高頻變壓器一般用于小信號(hào)場(chǎng)合 ， 尺寸小 ， 線圈的匝數(shù)較少。 圖 64 高頻 自耦變壓器 混頻器 的設(shè)計(jì) 混頻器 超外差接收機(jī)的主要特點(diǎn)是，把被接收的已調(diào)波信號(hào)的載波頻率先變?yōu)轭l率較低的 (或較高的 )，且是固 定不變的中頻，而其 調(diào)制 的變化規(guī)律保持不變 。 集 成 模擬乘法器混頻器靈敏度高，混頻效果好，干擾和失真小。 輸入信號(hào)振幅最大值約為 15mV，本振電壓 ULm 約為 100mV，混頻器后選用的中頻濾波器的中心頻率為 。 圖 65 高頻自耦變壓器 由于 載波 本振電壓 ULm 約為 100mV 是大信號(hào)輸入 ， 輸出電流為 i0 = 2 th2SLy quuR kT= 2 4 4 4c o s c o s c o s 3 c o s 5π 3 π 5 πS m S L L Ly U t t t tR ? ? ? ???? ? ? ??????? 若在輸出端加入一個(gè)中心頻率為 If ，帶寬為 2F 的帶通濾波器，則取出的差值電流為 Δi= 4 c o s ( )π S m L Sy UtR ??? 從圖可看出，電路采用了單端輸出方式。 由回路電壓方程 CQC C b B E Q C Q eIV R U I R?? ? ?得 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 19 11 3() ( 1 2 0 . 7 2 . 5 2 ) 1 0 0 2522 . 5 1 0C C B E Q C Q eb CQV U I RR R KI ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 選用 250K? 電阻。所以 整機(jī)增益在接收頻率范圍內(nèi)，高端和低端的差別就會(huì)很小。 矩形系數(shù) 整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡可能減小矩形系數(shù) 。 通頻帶 根據(jù)要求， ?3dB 帶寬為 KHz1802 ??f 。 因此設(shè)計(jì)該諧振回路時(shí)，一定 要將帶寬降低到180KHz 以下。 鑒頻器 的設(shè)計(jì) 相移乘法鑒頻器的方框原理圖 如圖 67 所示 。設(shè)輸入電壓為 .1U ，則輸出電壓 .2U 為 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 21 圖 68 移相網(wǎng)絡(luò)及其特性 . . . . ()1 1 1 22 1 1 1 2002( ) 1 11Lj C R j C R C RU U U U ejjQ? ?? ? ??? ? ???? ? ?? ? ?? 對(duì)于輸入調(diào)頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，其瞬時(shí)頻率 ω(t)=ωc+kfuΩ(t)=ωc+Δω。其中 C33與 L1 C39和 C40 并聯(lián)諧振回路共同組成線性移相網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率變化轉(zhuǎn)換為瞬時(shí)相位的變化（即 FM 波變?yōu)?FMPM 波 ） 。 圖 69 相移乘法鑒頻器 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 22 低頻功率放大 器 的設(shè)計(jì) 題目要求輸出功率不能小于 100mW， 因此選用集成的低頻功率放大器是最優(yōu)選擇。其具體電路形式如圖 610 所示。雙比較器 IC LM393 的是該電路的心臟 。 圖 611 電臺(tái)信號(hào)識(shí)別電路 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 23 7 系統(tǒng) 調(diào)試與 測(cè)試 調(diào)試 儀器 本系統(tǒng)使用到的儀器如表 71 所示： 表 71 調(diào)試與測(cè)試的儀器 序號(hào) 儀器 型號(hào) 1 信號(hào)源 QF1450 高頻 信號(hào)發(fā)生器 2 示波器 TDS1012BSC 數(shù)字示波器 3 高頻毫伏表 DA36A 型超高頻亳伏