【文章內(nèi)容簡介】 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 討論 如果反饋電壓 Vf 和輸入電壓 Va 的相位相同，而振幅不等，就會出現(xiàn)兩種情況 ∣ Vf∣ ∣ Va∣，即使電路中產(chǎn)生了振蕩，但每經(jīng)過一輪放大反饋的循環(huán)， Vo 的振幅就會減少一些，最終振蕩消失。 ∣ Vf∣ ∣ Va∣，每經(jīng)過一個循環(huán)，∣ Vo∣的振幅就會增大一些，電路中產(chǎn)生增幅振蕩，最終由于器件進(jìn)入非線性區(qū)而出現(xiàn)失真。 討論 若反饋電壓 Vf 和輸入電壓 Va 不僅幅度相等，而且相位相同，則放大器在沒有外加輸入信號的情況下，也能維持有等輻的輸出電壓 Vo。 討論 ∣ AF∣ =1 是維持振蕩的幅度條件，電路能夠起振的幅度條件是∣ AF∣ 1，穩(wěn)定之后滿足∣ AF∣ =1 以維持等輻振蕩。另外， ψ a+ψ a=2nπ 稱為相位平衡條件。以上條件同時滿足，電路才能起振。 討論 作為正弦波振蕩器，除了必須有一個放大器和一個反饋網(wǎng)絡(luò)外，還必須要有選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅器。依靠選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性，可能是電路只能在某個期望的頻率上同時滿足。相位平衡條件和振幅平衡條件才能使振蕩器輸出單一頻率的正弦波振蕩。反饋網(wǎng)絡(luò)與選項網(wǎng)絡(luò)可以合二為一，由一個網(wǎng)絡(luò)完成。 2） 基礎(chǔ) LC 選頻放大電路 下面首先討論組 成 LC 正弦波振蕩電路的基礎(chǔ) LC 選頻放大電路。 （ 1） LC 并聯(lián)諧振回路及特點 在選頻放大電路中經(jīng)常用到的諧振回路是如圖 所示的 LC并聯(lián)諧振回路。 圖 LC 并聯(lián)諧振回路 Figure LC merges the to flap the back track 圖 中 R表示回路的等效損耗電阻。 由圖可知， LC 并聯(lián)諧振回路 的等效阻抗為 有上式可知 ,LC 并聯(lián)諧振回路有如下特點： )1(z CLjRLC?? ??? 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 ① 諧振頻率為 LC1??? 或 LCf ?? 2 1? ② 諧振是，回路的等效阻抗為純電阻，阻值最大 ③ 信號源電流與振蕩回路中的支路電流的關(guān)系： ∣ iL∣≈∣ iC∣＝ Q∣ iS∣ 式中 稱為品質(zhì)因素。 上式表明： LC 電路諧振時，支路電流近似為總電流的 Q 倍。通常， Q1，所以，諧振時 LC 并聯(lián)回路電流比輸入電流大得多。也就是說，在諧振回路中外界的影響可以忽略。這個結(jié)論對于分析 LC 正弦波振蕩電路時十分有用的。 3） 西勒振蕩器 西 勒振蕩器如圖 所示，其振蕩角頻率為 起 振條件為 式中 圖 西勒振蕩器 Figure West reined oscillator 最終我們考慮到：主振可采用晶體振蕩或 LC 振蕩，題目要求載頻為 6～10MHz。若采用普遍晶體倍頻方式，假設(shè)為三倍頻，則晶體頻率要低于 ，CLCQLQZ??? ?? ??? 1CLRRCLRQ 1100 ??? ?? 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 在這種情況下難于獲得足夠的頻率。例如，用摩托羅拉公司的單片集成 FM 調(diào)制芯片 MC2833 實現(xiàn) 電抗管晶體三倍頻調(diào)頻時，實測三倍調(diào)頻后的最大頻偏位 420Hz。若采用專用調(diào)頻晶體，價格有太 高。因此本設(shè)計選擇了變?nèi)荻O管直接調(diào)頻的西勒電路。既可以獲得較大的頻偏，又可保證一定的頻率穩(wěn)定度。 定義：以傳輸媒介為基礎(chǔ)的信號通道，必不可少。 1） 狹義信道：信號的傳輸媒質(zhì) (在發(fā)送器和接收器之間的物理通路 ） ；電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體傳輸 :雙絞線、同軸電纜、光纖 :自由空間、無線電 (短波、微波、衛(wèi)星）、紅外線 2)廣義信道：除傳輸媒質(zhì)外，還包括通信系統(tǒng)的某些設(shè)備所構(gòu)成的部分。 ：從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端 。 :從編碼器輸出端到譯碼器輸入端，根據(jù)具體問題來選擇不同類型的信道。 圖 信道模型 Figure A model of believe the way 3） 信道的數(shù)學(xué)模型 其數(shù)學(xué)模型又分：恒參信道和隨參信道。我們所說的無線通信兩種都含有，不過是理 想環(huán)境和實際環(huán)境的兩種數(shù)學(xué)模型。我們主要靠恒參信道來做理論研究。 隨參信道的研究是實際應(yīng)用的知識，要靠大量的實際測量和研究才行。我們做的設(shè)計支考慮恒定參數(shù)就行。 理想恒參信道就是理想的無失真?zhèn)鬏斝诺?，其等效的線性網(wǎng)絡(luò)傳輸特性為 其 中 Ko 為傳輸系統(tǒng)， td為時間延遲，它們都是與頻率 無關(guān)的常數(shù)。 4） 加性噪聲 熱噪聲的功率譜密度可表示為 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 Pn（ f） =2RKT(V2/Hz) T 為所測電阻的絕對溫度， K=*1023(J/K)為波爾茲曼常數(shù) 通常都將熱噪聲看成高斯白噪聲。 高斯白噪聲的雙邊功率譜密度為 其自相關(guān)函數(shù)為 5)信道容量 是指信道中信息誤差多傳輸?shù)淖畲笏俾? 連續(xù)信道的信道容量為 即香農(nóng)公式 香農(nóng)公式表明的是當(dāng)信號與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定時，在具有一定頻率帶寬度的信道上，理論上單位時間內(nèi)肯能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù) 值。 晶體管放大電路 1) 電壓增益與功率增益： 電壓增益（ Au）等于放大器輸出電壓與輸入電壓之比；而功率增益（ Af）等于放大器輸出給負(fù)載的功率與輸入功率之比。 2) 通頻帶： 通頻帶是放大器的電壓增益下降到電壓值的 倍時，所對應(yīng)的頻帶寬度。用 2Δ 來表示 3) 矩形系數(shù)： 矩形系數(shù)是表示放大器選擇性好壞的一個參量。而選擇性是表示選取有用信號，抑制無用信號的能力。理想的頻帶放大器應(yīng)該對通頻帶內(nèi)的頻譜分量有同樣的放大能力，而對通頻帶以外色頻譜分量要完全抑制，不予放大。理想的頻帶放大器的頻率曲線應(yīng)該是矩形。但是實際放大器的頻率曲線與矩形有較大的差異，矩形系數(shù)用來此傲視實際曲線形狀結(jié)晶理想矩形的程度，通常用 來表示，其定義為 式中 2Δ F 為放大器的通頻帶； 2Δ F 為放大器的電壓增益下降至最大值的 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 倍時所對應(yīng)的頻帶寬度。 4) 工作穩(wěn)定性： 工作穩(wěn)定性是指放大器的直流偏執(zhí)、晶體管參數(shù)、 電路元件參數(shù)等發(fā)生可能變化時，放大器的主要性能的穩(wěn)定程度。一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是增益變化，中心頻率偏移、通頻帶變化，諧振曲線變形等。不穩(wěn)定狀態(tài)的極端情況是放大器自激，以至放大器不能完全工作，對于放大器來說應(yīng)該特別注意工作穩(wěn)定性。 5) 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)表示放大器性能好壞的一個參量，對于放大器來說總是希望本身的噪聲越小越好，及要求噪聲系數(shù)接近與 1。 1) 靜態(tài)工作點的確定： 有晶體管 2SC763 的輸出特性曲線，特性參數(shù)以及實際電路的需要來確定放大電路的元件參數(shù)。 此晶體管集電 極最大允許電流 I=100mA。集電極最大允許的耗散功率Pcm=450wW。基極開路（ i=0）時，集電極 發(fā)射極間的反向擊穿電壓 V=45V；選取靜態(tài)集電極 發(fā)射極間的電壓小于 Vcbo,集電極耗散功率小于 PC,當(dāng)靜態(tài)工作點必須位于放大區(qū)的安全區(qū)域內(nèi)，根據(jù)直流負(fù)載線方程 Vcc=t(Rc+RC)求得靜態(tài)工作點 Q的選取位置。這樣就可以確定 Ir為 20Ua,Ic=14Mv,Vcr=6V，在分析靜態(tài)工作點 時 在 IIIb 及 VbVbe 的條件下可認(rèn)為 I1=I2,Vr=Ve，通常 I1越大于 Ib及 Vb 越大于 Vbe，則該電路穩(wěn)定 Q點的效果越好，單位量兼顧其他指標(biāo)，設(shè)計這種電路時一般可以選取。 在本設(shè)計中最后確定的參數(shù)如下所示 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 可得 滿足條件。 a 放大器的頻率特性 單調(diào)諧放大器的幅頻特性與 LC 并聯(lián)諧振回路的幅頻特性是相同。調(diào)諧放大器的選頻特性決定于 LC 諧振回路的幅頻特性。 b 阻抗匹配問題 通過上述分析可知，在實際的工作中信號源內(nèi)阻 Rs 及負(fù)載 Rl對 LC 諧振回路的影響較大，會使諧振回路的 Q 值下降。通頻帶加寬，選擇性變壞。通常情況下信號源內(nèi)阻 Rs 及負(fù)載電阻 Rl 的數(shù)值是固定不變的。在高頻電路中采用 LC 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)，將 Rs 或 Rl變換 成合適的值時再與回路連接，這樣可以降低他們對回路 Q值的影響，同時，阻抗匹配的必要性還再與以下幾點： 。 、低噪放大器或混頻器等接收機(jī)前端可以改善噪聲系數(shù)、 ，相當(dāng)于提高了效率；延長了電池的使用壽命。 。 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)該是無損耗的，因此不能用電阻網(wǎng)絡(luò)組成。 常用的阻抗變換電路有變壓器阻抗變換電路、部分接入阻抗變換、 L網(wǎng)絡(luò)阻抗變換， T 和 型匹配網(wǎng)絡(luò)，其中在本設(shè)計中運用了變壓器阻抗變換電路 。 設(shè)初級繞組電感量為 L1，次級電感量為 L2， M為互感， K為耦合系數(shù)，且。耦合系數(shù) K表示初、次級線圈的緊密程度， K越大，表示耦合越緊， K的最大值為 1。初級、次級均繞在磁芯上的變壓器稱為磁芯變壓器，無磁芯變壓器稱為空芯變壓器。與空芯變壓器相比，磁芯變壓器的耦合緊，漏磁小，耦合系數(shù)近似于為 1。但是由于磁芯的損耗率隨著頻率的升高而增大，因此，磁芯變壓器的工作頻率沒有空芯變壓器的高。在選擇磁芯時，要特別注意它的導(dǎo)磁率和損耗。在分析時，僅從理想狀態(tài)來分析，設(shè)變壓器在無損耗，它將能量有原邊輸出到副邊輸出，在傳輸過程 中，僅將電壓、電流按變化比作數(shù)值變化。電流、電壓方向如圖所示， N N2 分別為變壓器的初、次級線圈的匝數(shù)，則理想變壓器的變換功能如下： 由以上式可得 簡易無線遙控系統(tǒng)設(shè)計 1 這樣可以通過改變 w的比值來調(diào)整的大小 ,以便達(dá)到阻抗匹配。 第三章 主要電路設(shè)計方案 發(fā)射機(jī)功放電路的選擇 功率放大器一般可有推動級、中間級和輸出機(jī)組成，具體級數(shù)應(yīng)有所要求的 總功率增益而定，題目要求輸出功率不大 20mW,假設(shè)天線特性阻抗為 75歐姆 ，則在匹配良好條件下天線上電壓峰值要小于 。一般西勒振搗器輸出電壓峰 峰值為 1V可實現(xiàn)的。雇傭一級功 率放大應(yīng)能滿足要求?？紤]到前后級影響的問題，在振蕩器與功放間加入了一級射隨器，起隔離和激勵的作用。鑒于輸出功率低，兼顧效率，功放管工作狀態(tài)選為甲乙類。 接收放大器 為保證接收機(jī)的靈敏度。高頻晶體管 2SC763。為獲得一定電壓增益，采用共射極諧振放大電路。 接收機(jī)解調(diào)器 通過查閱資料，選擇了摩托羅拉的單片集成窄帶 FM解調(diào)芯片 MC3361 構(gòu)成解調(diào)電路。 MC3361 的特點為低功耗、低電壓和高靈敏度，在窄帶語音和數(shù)據(jù)通信中有良好的鏡頻抑制能力。 控制部分 控制對象是 8 路設(shè)備 ，均只有開關(guān)狀態(tài) ，并 采用 4 位二進(jìn)制碼表示各控制狀態(tài)。 AB