【正文】 達 15— 20V左右，再調節(jié) C1 L1 使電壓最大。經擴展后的功率信號由三級低通濾波器濾去高次詣波成份饋入了發(fā)射天線。 圖 低通濾波器頻率特性曲 （ 3）壓控振蕩器（ VCO） VCO 是設計鎖相環(huán)的核心，本設計使用 變容二極管 KV1471E 與電感并聯后和內部 RC 電路組成壓控振蕩器，通過改變變容二極管的反偏電壓來改變振蕩頻率值。 R V f g R f g R f g V R V g f (1)fRfV (2)fRfV (3)fR=fV， R 相位超前 V (4)fR=fV， R 相位滯后 V R133KR418KR6 20kR318KR233K C7104R518KR7300KR82KR920KC91uFC110u1uFC210u 25 圖 環(huán)路低通濾波器電路圖 環(huán)路濾波器正是解決這一矛盾的關鍵。 ＝ fV， R的相位滯后 V 時， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負脈沖。 鎖相環(huán)（ PLL）電路是一種以消除頻率誤差為目的的反饋控制系統 , 它由鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（ LPF）和壓控振蕩器（ VCO）三個基本部件組成，其基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差，所以當電路達到平衡狀態(tài)之后，雖然有剩余相位誤差存在，但頻率誤差可以降低到零，實現了無頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤。時間常數為： sRC 531221 ?? ???????? 。 （ 1）預加重電路設計 在鑒頻電路輸出端，噪聲功率譜密度與頻率平方成正比，即大部分噪聲功率分布在高頻段，而語音信號中能量大部分集中在低頻段，兩者正好相反。調制后的信號通過 9腳輸入到 BH1417，經過內部的射頻放大器放大后的射頻信號由 11腳輸出。 圖 FM 發(fā)射電路 高頻振蕩器是由第 9腳外部的 LC 回路與內部電路組成，振蕩信號經過高頻放大器從 11腳輸出，同時輸送到鎖相環(huán)電路進行比較后從第 7腳輸出一個信號對高頻振蕩器的值進行修正，確保頻率穩(wěn)定。 圖 預加重電路 時間常數τ =C1R2 R1=1K 是一個限流電阻，防止自激的產生。 調頻發(fā)射芯片 表 31 BH1417F 引腳屬性表 引腳 屬性 電壓 引腳 屬性 電壓 1 左聲道信號 輸入端 1/2 CCV 22 右聲道信號輸 入端 1/2 CCV 10 21 加重時間調 整端 1/2 CCV 20 低通濾波器調 整端 1/2 CCV 4 濾波器端 1/2 CCV 5 復合信號輸出 端 1/2 CCV 6 地 GND 7 鎖相環(huán)輸出端 8 電源正極 CCV 9 高頻振蕩器輸 入端 4/7 CCV 10 高頻地 GND 11 高頻信號輸出 CCV 12 鎖相環(huán)電源 正極 CCV 1 14 晶體振蕩器輸 入端 15 傳送使能 CE 16 傳送時鐘 CK 17 傳送內容 DA 18 靜音 MUTE 19 導頻信號調 整端 1/2 CCV 調頻還需要一些輔助電路，才能夠達到較好效果，所以 本設計選用了一款專用發(fā)射芯片BH1417F， 因為 它具有下列優(yōu)點： BH1417F 是一種無線音頻傳輸集成電路，它可以將計算機聲卡、游戲機、 CD、 DVD、 MP調音臺等立體聲音頻信號進行立體聲調制發(fā)射傳輸，配合普通的調頻立體聲接收機就可實現無線調頻立體聲傳送。 (3) 調頻立體聲廣播的實現： 在導頻制立體聲廣播中，為了實現兼容，廣播電臺須先將左 (L)、右 (R)兩聲道的信號，用矩陣電路變換成和信號 (L+R)和差信號 (LR)。由于調頻 (FM)方式比調幅(AM)方式具有抗干擾能力強、信噪比高、頻帶寬、音質好、容量大等優(yōu)點，所以立體聲廣播的主載波采用調頻的方式。 方案一簡單易行，且成本低， 本設計 采用方案一。 方案二：數字鎖相環(huán)路法，如圖 23所示，通過數字邏輯電路，把壓控振蕩器 （ VCO） 的頻率降低到鑒相器的參考頻率上，采用的是除法降頻。 所以本設計采用方案二。 BH1417F可由并行數據設置端改變發(fā)射頻率 ，比較容易實現硬件和軟 件結合。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 16 A ug 2020 S he e t o f F i l e : H : \新建文件夾 \ m a x260 6\ s j .ddb D r a w n B y :i np uti np ut22k22kR P 210KG N D1K+ 3 5V10u f1KG N DR P 1100 K100 0pF1K270G N DL390 m HG N DG N D 1uFI N D1G N D2T U N E3O U T 4V C C +5O U T +6M A X 260 6220 0pF+ 3V 5V10u FG N D 圖 基于 MAX2606 調頻發(fā)射芯片的調率發(fā)射電路 方案二：采用 BA1404調頻發(fā)射芯片做立體聲調率發(fā)射電路方案， 應用電路如圖 22所示 ，BA1404主要由前置放大器（ AMP），立體聲調制器（ MPX）， FM調制器及射頻放大器組成。 圖 系統結構框圖 方案論證 模塊的設計方案論證與選擇 方案一： 采用 MAX2606 調頻發(fā)射芯片做調率發(fā)射電路方案， MAX2606 采用 SOT2306 微型封裝，應用電路如圖 21所示，它的平均頻率由 L1 設置， 390ｎ H的電感可將中心頻率設定在 100MHz。 設計要求 本設計的任務是設計一臺小功率 無線 立體聲調頻發(fā)射機，相關技術指標要求如下： 基本要求 ： （ 1） 發(fā)射信號類型：調頻信號， 20Hz~20KHz 音頻信號。那么就需要使發(fā)射機按照使用者的意愿，在一定頻帶范圍內靈活 地 改變發(fā)射頻率。 本設計選擇了 ROHM 的 BH1417F集成電路產生 調頻調制發(fā)射信號的頻率。在不影響主觀質量評價的前提下，其音頻碼率可以壓縮近 10倍，圖像碼率可以壓縮 100以上；高效的數字調制技術和糾錯編碼技術同樣得到了高速發(fā)展，前者使射頻的頻譜利用率達到 5～ 6bit/HZ以上，后者則使信號處理和傳輸更加可靠；微電子技術完善和成熟，隨著深亞微米級大規(guī)模集成電路生產工藝及技術的不斷進步，使得各種對數字音頻信號的處理手段，像壓縮編碼、調制、差錯控制等技術不僅在方法上已成熟，而且其硬件實現也已經能夠滿足廣 播業(yè)發(fā)展的實際需要。比如，有的校園為了讓學生練習英語聽力，就裝設了小功率調頻發(fā)射機，每個學生配備無線收聽設備。 本設計 分為六 大部分，詳細介紹了立體聲調頻發(fā)射機硬件的設計過程。 本設計使用模擬調頻技術，在 88MHz98MHz 的頻段上，實現了線路輸入語音信號的小功率遠距離單工發(fā)送。為了 實現精準的數字化控制并達到立體聲收音效果，本設計使用了專用發(fā)射芯 BH1417F。 設計流程 為了 能夠 順利完成任務，本設計按照以下流程來進行： （ 1） 提出系統設計方案：收集資料，提出系統設計方案。圖中的兩個 INPUT 端接在功放機左右線路（ LINE）輸出端，左右聲道音頻信號均通過 22kΩ 相加，并被電位器 RP1 衰減后，由 ① 腳送入 MAX2606左聲道輸入 低通濾波器 右聲道輸入 BH1417 鎖相環(huán)調頻立體聲發(fā)射 高頻功率放大 校園喇叭 3 的內部振蕩電路，經過調制后的射頻信號從 ⑥ 腳輸出到發(fā)射天線，由于輸入信號幅度高于 60ｍＶ時將產生失真，因此使用電位器 RP2將信號衰減到該電平以下。 BA1404對于一般的調頻發(fā)射已經夠了 ,但它卻有一個致命的 缺點 :沒有鎖相環(huán)電路 ,即 PLL,容易跑頻 。圖 22為其簡化電路圖。 方案一：模擬鎖相環(huán)路法，通過環(huán)式的減法降頻，將 VCO的頻率降低，與參考頻率進行鑒相。 參考分頻器 晶振 鑒相器 環(huán)路濾波器 壓控振蕩器 可編程分頻器 參考 頻率 輸出 頻率 7 圖 數字鎖相環(huán)頻率合成原理 功率放大電路方案選擇與論證 方案一：采用集成功放，放大倍數比較理想，性能好，體積小，但是價格比較高 方案二：采用晶體管組建放大電路，放大倍數小，電路復雜，價格低廉。由此我們認識到：人們所感覺到的這種層次分明，具有立體感，方位感的音響效果，就是通常所說的立體聲。但是，不論哪一種制式，都必須考慮能與單聲道調頻廣播兼容，即調頻單聲道收音機可以收聽調頻立體聲廣播，調頻立體聲收音機也可以收聽調頻單聲道廣播 (但沒有立體聲效果 )。立體聲收音機收到這個和、差信號，通過的立體聲解調器 (解碼器 )，將左、右信號分離開，聽到的是具有立體感的節(jié)目。 1）將預加重電路、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。 15 圖 低通濾波電路 公式如下 : Cf=1/ω 0 Rf （ 38） C1=3Q Cf （ 39） C2=Cf/3Q （ 310） 運算過 程如下： Q=、ω 0= 、 fc=15KHz R1=R2=R3=Rf=100KΩ Cf=1/ω 0 Rf=1/（ 2π ） = C1=3Q Cf ==144pF≈ 150pF C2=Cf/3Q=()=48≈ 50pF （ 4）立體聲調頻 音頻信號從第 1腳和第 22腳輸入后通過預加重電路、限幅電路和低通濾波電路后送到混合器（ MPX）中，另外由第 1 14腳接入 200分頻后產生的 38KHz副載波信號，同時 38KHz副載波通 2分頻產生的 19KHz導頻信號。比如 ，則為9700KHz247。 21 VCC10mH接9角接7角低通濾波器 圖 FM 發(fā)射電路 立體聲調頻廣播之所以有強勁的立體聲效果，是因為它實際上是進行了兩次頻率調制，即 FMFM調制方式。即發(fā)射時預先 “ 加重 ” 調制信號的高頻分量，接收時去除解調信號中 “ 加重 ” 了的高頻分量。但是一般的調頻廣播音頻信號小于 15KHz，為了保證通信質量，濾除高頻干擾，所以本設計還是采用 KHzfc 15? 。 fV時， f 端輸出恒為高電平， g 端輸出負脈沖。環(huán)路濾波器前級的有源網絡就起到這個作用。 根據已知條件可以算出低通濾波器的截止頻率 0f ，一般情況下 Hzf 100 ? 。 由此可見， VCO是由第 9腳外部的 LC回路與內部電路組成，振蕩信號經過高頻放大器從 11腳輸出，同時輸送到鎖相環(huán)電路進行比較后從第 7腳輸出一個信號對高頻振蕩器的值進行修正，確保頻率 穩(wěn)定。 Q1 用普通 Q9 插座，與插頭配套使用。 電源 電路設計 設計中要使用到＋ 9V 和＋ 5V 直流電壓。 工程師們可以使用 Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。 NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。首先，不加入調制信號，看振蕩器能否振蕩，且看振蕩頻率是否為理論計算的 46MHz。 （ 3） 發(fā)射頻率的調試：在調 試好 硬件后，調頻發(fā)射器已經正常工作。 性能分析 我設計的數字立體聲調頻發(fā)射機可在 ～ 94MHz 范圍內任意設置發(fā)射頻率 ； 最大不失真輸出功率 ≥100 mW （負載阻抗 50Ω ） ， 發(fā)射距離優(yōu)于 50米； PLL 鎖相頻率控制發(fā)射； 可以用普通的調頻收音機收聽 節(jié)目 ； 可應用于學校室內無線廣播教學、電視現場等場