【正文】 54 所示。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 10 圖 52 VCO 原理電路 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的特點(diǎn)為最大 頻偏大，能夠達(dá)到幾 MHz，為解決調(diào)制頻偏過(guò)大的問(wèn)題，因此使用變二極管部分接入的方式完成，以達(dá)到調(diào)制信號(hào)變化 1V 時(shí)對(duì)應(yīng)的頻偏為75KHz， 與此 同時(shí)提高了振蕩器的頻率穩(wěn)定度。輸出為正弦波的 LC 振蕩器 用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)回路調(diào)頻， 直接用控制電壓實(shí)現(xiàn)控制。 集電極負(fù)載電阻的估算 KI mVrI mVrr CQbbEQbbbe )1( // ????????? ?? 若選取 CL RR ?? ，即 CL RR ?/ ，由beCbeLu rRrRA ?? ?? / 得 KrAR beuC 2300 ???? ? （ 3）電容參數(shù)的選取 嚴(yán)格計(jì)算 1C 、 2C 、 3C 的參數(shù)較為麻煩，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，通常選取 FCC ?)102(21 ～?? FC ?)10050(3 ～? 。因而本作品中的接收機(jī)采用方案三來(lái)實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)框圖如圖 44 所示。 調(diào) 制 信 號(hào) 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(guò)倍頻 方式獲得最大頻偏，然后通過(guò)高頻功率放大器進(jìn)行放大后，將調(diào)頻信號(hào)發(fā)射。 圖 31 系統(tǒng)組成框圖 調(diào)頻 發(fā)射 機(jī) 設(shè)計(jì)與制作要求 （ 1） 設(shè)計(jì)與制作一個(gè)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(hào)頻率為 50Hz～ 15kHz； 在調(diào)制信號(hào)振幅為 1V 時(shí) ， 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(shí) ， 接收機(jī) 解調(diào) 的 50Hz～ 15kHz 信號(hào)波形無(wú)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(yǔ)言和音樂(lè)的無(wú)線通信 。 實(shí)驗(yàn)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。在電路設(shè)計(jì)時(shí)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(kāi)、功率電路與信號(hào)電路分開(kāi)數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)。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(shí)際。一高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 3 個(gè)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(jiǎn)單、合理，技術(shù)先進(jìn)等。方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容是選擇實(shí)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(shí)還應(yīng)考慮實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的方法。 在高頻課程設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)查資料、選方案、設(shè)計(jì)電路、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告、使學(xué)生得到一次較全面的工程實(shí)踐訓(xùn)練。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)。 （ 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。 （ 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。 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。 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。 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。 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 43 所示。 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。 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)。本設(shè)計(jì)選取 FCC ?1021 ?? ， FC ?1003 ? 。 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。 調(diào)制器具體電路如圖 53 所示。 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。這是因?yàn)?AP 的乘積很大，后面各級(jí)的影響很小。 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。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? ??? 。 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。 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。 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 。 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 。 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。 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) 。 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。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。 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。雙比較器 IC LM393 的是該電路的心臟 。 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 24 表 72 發(fā)射機(jī)最大頻偏 mf? 測(cè)量數(shù)據(jù) 載波頻率 Sf （ MHz） 載波頻率 1Sf （ MHz） Ssm fff ??? 1（ KHz） 發(fā)射機(jī)輸出功率測(cè)量 輸入調(diào)制信號(hào)振幅 1??mU V， F=1kHz 測(cè)負(fù)載 50Ω 上輸出電壓 ， 并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表73 中， 計(jì)算輸岀功率。 減小輸入調(diào)頻波信號(hào)電壓 USm直到等于 100mW 對(duì)應(yīng)的 USm值 ， 即為靈敏度。 表 77 接收機(jī)通頻帶及矩形系數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù) （ MHz） +（ MHz） （ KHz） 矩形系數(shù) （ MHz） +（ MHz） （ KHz） 高頻課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 26 鏡像頻率抑制比測(cè)量 在滿足輸岀電壓信噪比 ≥4， 輸岀功率 ≥100mW 時(shí)進(jìn)行下列測(cè)試。 表 78 接收機(jī)鏡像頻率抑制比測(cè)量數(shù)據(jù) 載波頻率 fS 負(fù)載電壓 URL 載波幅度 Vpp 鏡頻抑制比 整機(jī) 無(wú)線通信性能測(cè)試 無(wú)線通信 發(fā)射機(jī)接收機(jī)安裝天線 ， 天線間距離 ≥4m， 調(diào)制信號(hào)頻率取 50Hz、 1kHz、15kHz 三點(diǎn) ， 調(diào)制信號(hào)振幅為 1V， 測(cè)量接收機(jī)輸岀波形。 改變載波頻率 ， 測(cè)量負(fù)載 R=8Ω上電壓 URL 值 ， 測(cè)電壓最大值的 倍所對(duì)應(yīng)的 177。 表 74 發(fā)射機(jī)效率測(cè)量數(shù)據(jù) 電源電壓（ V） 整機(jī)電流（ mA） 整機(jī)功率（ mW） 整機(jī)效率 接收機(jī) 測(cè)試結(jié)果與分析 測(cè)試 條件 ： 輸入調(diào)頻波最大頻偏 KHzfm 75?? ， 調(diào)制信號(hào)頻率 KHzF 1? ， 載波頻率MHzfS 27? ，調(diào)頻波信號(hào) VUSm m1? 。第二個(gè)比較 IC8D 是有線作為緩沖區(qū)，以增加電流 增益。不同的芯片有不同的性能，考慮到題目要求有輸出信噪比，因此選用的低頻功放最好具有靜音功能（有此功能說(shuō)明芯片對(duì)噪聲有性當(dāng)?shù)囊种颇芰Γ?。上述?jīng)過(guò)移相網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波輸入給乘法器實(shí)現(xiàn)相位比較，經(jīng)低通濾波器取出原調(diào)制信號(hào)。因此雙調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)所使用的電感均為 選用直徑為φ 的漆包線，在線圈上繞制在 NXO20φ 10 6 5 的磁環(huán)繞制， 在保證其繞制密度均勻和繞制緊密的情況下，其Q 值能達(dá)到 230 以上。10kHz， 矩形系數(shù) ≤3 的要求。可以同時(shí)兼顧高靈敏度與高選擇性，這是非常重要的。在 fs=200MHz 時(shí)，電路的混頻增益為9dB，靈敏度為 14μV。 常使用的混頻器有晶體三極管混頻器、場(chǎng)效應(yīng)混頻器、二極管混頻器、 集