無線遙控系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-14 03:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 目要求，在發(fā)射機(jī)輸出端接上 75Ω的假負(fù)載，其輸出功率不應(yīng)大于20mW。在去除假負(fù)載，接上發(fā)射天線，則被天線輻射出去的有效功率 Pt比 20mW要小。 以單振子天線為例 ，如圖 所示。當(dāng) l=2? 時(shí)， A、 B兩端所呈現(xiàn)的阻抗為300Ω左右，必須接一個(gè) 4： 1的阻抗變換器才能與發(fā)射機(jī)阻抗匹配。自然這樣是效果最佳。然而根據(jù)題目要求，工作頻率 fo在 6～ 10MHz 之間任選一個(gè)頻點(diǎn)，假設(shè)選取 fo=6～ 10MHz，光速為 c，則波長(zhǎng) ? 為 ? =0cf =3*108/10*106=30(m),l= ? /2=15(m) 要架設(shè)這么長(zhǎng)的天線是不實(shí)際的。 第 9 頁 共 31 頁 圖 單振子天線 一般情況下，發(fā)射機(jī)采用拉桿天線，其總長(zhǎng)度約 左右。經(jīng)過 MATLAB 仿真計(jì)算可得，拉桿天線的等效阻抗 Zr為 Zr=RLjXL () RL不到 10Ω ,XL超過 100Ω。它與發(fā)射機(jī)嚴(yán)重失匹，而且天線呈容性阻抗。因此在發(fā)射機(jī)輸出端和拉桿天線之間必須加裝阻抗變換器，且要抵消天線容性的影響，其示意圖如圖 所示。 1． 3 天線匹配示意圖 當(dāng)然還可以采用天線增益更高的天線。例如雙拉桿天線、環(huán)行天線等。不管采用任何形式的天線，均存在發(fā)射機(jī)與天線匹配問題。接收機(jī)同時(shí)也存在接收天線與高頻放大器之間的阻抗匹配問題，這里不再重復(fù)。 阻抗變換 器 75Ω電阻電纜 75Ω A B l 發(fā)射機(jī) 降阻網(wǎng)絡(luò) 模擬拉桿天線 CL RL L 第 10 頁 共 31 頁 （ 3） 提高接收機(jī)的靈敏度 由式（ ）可知，提高接 收機(jī)的靈敏度（即降低接收機(jī)的 Smin）與提高發(fā)射機(jī)天線的輻射功率 Pt對(duì)增加傳輸距離是同等重要的。故接收機(jī)采用超外差體制，切加裝一級(jí)低噪聲、高增益高頻放大器，同時(shí)接收機(jī)要調(diào)準(zhǔn)，使接收機(jī)靈敏度達(dá)到最高。 （ 4） 根據(jù)電波傳輸理論，如圖 14 所示。在距離為 (2n1)λ /4 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波谷，收聽效果最差；在距離為 nλ /2 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波峰，收聽效果最好。其中 n為自然數(shù)。如圖所示。在進(jìn)行傳輸距離測(cè)試時(shí)，要轉(zhuǎn)動(dòng)天線方向，使接收效果達(dá)到最佳為止。 圖 14 電波傳 輸理論示意圖 （ 5） 關(guān)于盡量減小系統(tǒng)輸出信號(hào)失真度的分析 輸出信號(hào)失真度也是單工無線呼叫系統(tǒng)的重要指標(biāo)。該指標(biāo)的優(yōu)劣取決于接收和發(fā)射兩個(gè)分機(jī)。對(duì)可能產(chǎn)生波形失真的原因要分析清楚，從而采取有效措施，才能保證系統(tǒng)輸出波形無明顯失真。 （ 6）從系統(tǒng)方面考慮： 收發(fā)系統(tǒng)要調(diào)整正常，兩者的頻率要對(duì)準(zhǔn)，直流穩(wěn)壓電源紋波要小，還要防止外部干擾（特別是市電干擾）串入系統(tǒng)。故發(fā)射機(jī)音頻放大級(jí)最好能屏蔽。 最后，還要使收發(fā)天線極化一致，方向?qū)?zhǔn)。 5 無線信號(hào)傳輸部分 磁場(chǎng) 強(qiáng)度 λ λ /2 3λ /2 5λ /2 λ /4 3λ /4 5λ /4 7λ /4 9λ /4 距離 第 11 頁 共 31 頁 發(fā)射機(jī) 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的模擬部分分為二大模塊 （ 1） 發(fā)射部分 電路圖如圖 所示。 圖 發(fā)射部分電路圖 主振器由晶體管 VT1與電容 C C C C變?nèi)荻O管 C3和電感 L1組成 西勒振蕩器。該電路較易起振，輸出振蕩頻率和振幅也較為穩(wěn)定，波形好，調(diào)諧范圍也比較寬。振蕩信號(hào)由 C7弱耦合至射隨器，然后送至功放。射隨器的功能有 1）輸入阻抗高、輸出阻抗低； 2）輸入輸出同相； 3）輸入集電極電壓等于發(fā)射集電壓； 4）有電流和電壓放大作用。功放的工作狀態(tài)為甲乙類， R R9給 VT3提供偏壓，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)采用簡(jiǎn)單的 T 型網(wǎng)絡(luò)，其中 L4與 C10和天線等效電容諧振于載頻， L3與 L2起阻抗變換作用，以使輸出功率最大。 調(diào)頻采用變?nèi)荻O管電路。在本設(shè)計(jì)中，調(diào)制信號(hào)為二單元單極性碼，即只有高低兩個(gè)電平，故對(duì)調(diào)制線性度要求不高。因次設(shè)計(jì)采用了變?nèi)荻O管部分接入及對(duì)變?nèi)荻O管不外加發(fā)偏壓的電路結(jié)構(gòu)，電路如圖 所示。 Cj為變?nèi)荻O管的結(jié)電容，可求得 Cj對(duì)主振回路的接入系數(shù) P為 P=C5/（ C5+Cj） 第 12 頁 共 31 頁 若調(diào)制信號(hào)引起的結(jié)電容變化為△ C，則引入主振回路的電容變化量為 P2?△C，可求得由此引起的振蕩頻率 的變化為 △ fg≈ (P2?△ C/2C∑ ) fg 式中 C∑ =C5?Cj / (C5+Cj)+C4 為主振回路總電容。負(fù)號(hào)表示△ C 與△ fg的變化相反。 本設(shè)計(jì)中 C5=3pF,Cj=21pF,可得 P 1,即變?nèi)荻O管參量的變化對(duì)振蕩頻率影響較小，頻率穩(wěn)定度大大提高。 由此引入的問題是如何能得到足夠的頻偏，也就是如何使變?nèi)荻O管的結(jié)電容變化較大。解決的辦法是對(duì)變?nèi)荻O管不加反偏壓。如圖 ，在不加反偏壓時(shí)可獲得最大電容變化量。由于無外加偏壓，避免了由偏壓變化引起的頻率漂移，同時(shí)簡(jiǎn)化了電路。 圖 變?nèi)荻O管偏壓電路 Cj Cj0 Cj t u t o o 調(diào)制信號(hào) C5 Cj 第 13 頁 共 31 頁 圖 變?nèi)荻O管壓容特性 （ 2） 編碼部分電路圖如圖 。 采用 CD40147 104線優(yōu)先編碼器 和編碼集成電路 MC145026 構(gòu)成。 圖 編碼部分電路圖 控制鍵包括 8 個(gè)常閉按鍵和一個(gè)單刀雙擲撥鍵 K1,撥鍵用來選擇被控對(duì)象， 8個(gè)常閉按鍵用來表示被選中對(duì)象的 8 種狀態(tài)。 采用 核心元件 CD40147 104線優(yōu)先編碼器 ，只對(duì)按鍵進(jìn)行編碼。目前只用其中的 83線部分，其余的可以留給以后擴(kuò)展用。利用 MC145026 和 MC145027對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行再編碼和解碼，以利于碼元在無線信道中傳輸， MC145026 產(chǎn)生占空比隨傳 0、傳 1改變的單極性碼，一組編碼包括 5位地址碼和 4位數(shù)據(jù)碼。在本設(shè)計(jì)中 MC145026 的地址碼四位是設(shè)定的，另一位由撥鍵控制， 來選擇控制對(duì)象是要調(diào)亮度的燈還是其余的七盞燈。相應(yīng)的 MC145027 才會(huì)有解碼輸出。這樣，可以利用一片 MC145026 控制兩片 MC145027。 集成編碼器 MC145026 的波形如圖 。 圖 MC145026 的波形圖 第 14 頁 共 31 頁 圖 MC145026 的引腳功能和外部電路圖 集成編碼器 MC145026 的引腳功能和外部電路如圖 所示。 A1～ A9是地址或數(shù)據(jù)輸入端 ,當(dāng)作地址使用時(shí)有三個(gè)狀態(tài) (高電平、開路、低電平 )，當(dāng)作數(shù)據(jù)使用時(shí)有兩種狀態(tài)（高電平、低電平）； 、 的數(shù)值決定 MC145026 內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的工作頻率 ； TE是內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的工作控制端，當(dāng) TE 為低電平時(shí)，振蕩器工作； 的輸出編碼信號(hào)如圖 3所示，兩個(gè)連續(xù)的寬脈沖（占空比 7： 1）表示“ 1”，兩個(gè)連續(xù)的窄脈沖（占空比 1： 7）表示“ 0”，
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