【導(dǎo)讀】近年來我國的調(diào)頻廣播技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，在生活中的每個(gè)角落都可以找到它的蹤影。校園內(nèi)還可以安裝大功率調(diào)頻廣播音箱。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，調(diào)頻廣播技術(shù)有了長足的進(jìn)步。立體聲廣播，但是覆蓋范圍有限。從世界范圍來看，數(shù)字化將是廣播技術(shù)發(fā)展的必然進(jìn)程，在不影響主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)的前提下，其音。方法上已成熟，而且其硬件實(shí)現(xiàn)也已經(jīng)能夠滿足廣播業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要。要求，以及方便更換發(fā)射機(jī)頻率的需要。通過撥碼開關(guān)控制頻率鎖相環(huán)，可以靈活地改變發(fā)射頻率。本設(shè)計(jì)分為六大部分，詳細(xì)介紹了立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)硬件的設(shè)計(jì)過程。務(wù)對誤碼不敏感，可以采用調(diào)頻方式發(fā)送信息。本設(shè)計(jì)選擇了ROHM的BH1417F集成電路產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)制發(fā)射信號(hào)的頻率。的獨(dú)立設(shè)計(jì)研究，本設(shè)計(jì)把它們組合成一個(gè)典型的調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)。率大約20mW，發(fā)射距離大于100m，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)保真度較高的語音傳輸。

　　

【正文】 410所示。 圖 低通濾波器頻率特性曲 （ 3）壓控振蕩器（ VCO） VCO 是設(shè)計(jì)鎖相環(huán)的核心，本設(shè)計(jì)使用 變?nèi)荻O管 KV1471E 與電感并聯(lián)后和內(nèi)部 RC 電路組成壓控振蕩器，通過改變變?nèi)荻O管的反偏電壓來改變振蕩頻率值。由下列公式： ?? LCf ?2 10 （ 42） 26 其中， 21 VDVD CCC ??? ， L 為電感值。 CVD的大小受所加偏置電壓 U 的控制，而變?nèi)荻O管 （ KV1471E） 的容值變化范圍是： ~， 0f 的范圍為： 88MHz~108MHz，根據(jù)式（ 42）有： L＝ ? ?VDCf 2021? （ 43） 取 pFCVD ? ， MHzf 880 ? ，得 L＝ 取 pFCVD ? ， MHzf 1080 ? ，得 L＝ 因此，理論上取 L＝ 可滿足要求。 由此可見， VCO是由第 9腳外部的 LC回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過高頻放大器從 11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第 7腳輸出一個(gè)信號(hào)對高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率 穩(wěn)定。一但頻率超過鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第 7腳將輸出的電平變高；如果是低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平變低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。 頻率控制表 出于成本和使用特點(diǎn)考慮，目前在 BH1417 上應(yīng)用較多的是固定器件選擇頻率發(fā)射，頻率控制表如表 1所示： 表 41 頻率控制表 控制數(shù)據(jù) 頻率 D0 D1 D2 D3 L L L L MHz H L L L MHz L H L L MHz H H L L MHz L L H L MHz H L H L MHz L H H L MHz H H H L 鎖相環(huán)停止工作，輸出處于高阻態(tài) L L L H MHz 27 H L L H MHz L H L H MHz H H L H MHz L L H H MHz H L H H MHz L H H H MHz H H H H 鎖相環(huán)停止工作，輸出處于高阻態(tài) 功率放大 電路設(shè)計(jì) 電路見圖 411 所示，采用大 功率發(fā)射管 C1972，其參數(shù)如下： 175MHZ、 4A、 25W、功率增益 ≥ 、按圖所示參數(shù)，電路工作中心頻率約為 98MHZ，輸入約 2W 的射頻功率時(shí)，額定輸出可達(dá) 15W。為保 88~108MHZ 內(nèi)的任一頻點(diǎn)時(shí)輸出達(dá)到額定值，可根據(jù)前級(jí)的中心頻率對部分元件作適當(dāng)調(diào)整。必要時(shí)，可減少低通波波器級(jí)數(shù)，以增大輸出功率。經(jīng)擴(kuò)展后的功率信號(hào)由三級(jí)低通濾波器濾去高次詣波成份饋入了發(fā)射天線。 圖 功率放大電路 元件選擇：除電解電容外，其它用高頻瓷片電容器， C1 C1 C14 用高頻特性好 ，性能穩(wěn)定的可調(diào)電容，扼流電感 RFC RFC2 用成品電感器，必須注意 RFC2 的電流承載能力，應(yīng)選用線徑較粗的帶磁心的電感器。 L1— L6可用 ? 的高強(qiáng)度漆包線制，直徑約 5MM，圈 28 數(shù)圖中以 “T” 為單位標(biāo)明。 Q1 用普通 Q9 插座，與插頭配套使用。 Q2用專用 50Ω 射頻輸出接頭，接解電阻更小，更有利于阻抗匹配。功率放大管用比較常見的發(fā)射專用管 C1972，功率將會(huì)更大。 調(diào)試電路時(shí)，務(wù)必注意因電路功率大，一定要接上假負(fù)載（本人用 30 支 1W、 1500Ω 高精度金屬膜電阻并聯(lián)制成），并且要有足夠在的散熱裝置，正常工 作時(shí)電源功率不低于 ，天線阻抗嚴(yán)格等于 50Ω ，不能用短棒拉桿天線，否則強(qiáng)烈的射頻回饋電流將使電路造成自身干擾，大部分射頻能量無法輻到空間而消耗在功率管上，使其過熱損壞；必須通過 50Ω 發(fā)射專用同軸電覽引到室外天線發(fā)射。電路能否正常工作關(guān)鍵在于電路的調(diào)試，整個(gè)過程都得十分小心。調(diào)試時(shí)，只輸入較小的激勵(lì)功率，電源電壓下降為 9V，用高頻電壓表（不能用普通萬用表）監(jiān)測假負(fù)載兩端高頻電壓值，調(diào)節(jié) C1 C14， L L L L使電壓幅度達(dá) 15— 20V左右，再調(diào)節(jié) C1 L1 使電壓最大。然后逐步提高電壓，每 提高一次電壓都反復(fù)調(diào)整 C1C14 和 C1 L1 使輸出端電壓最高，注意的是電壓應(yīng)與射頻輸入激勵(lì)功率同步增大，以保證調(diào)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。達(dá)到額定值時(shí)，電源電壓 下工作電流約 2A 左右， 50Ω 純電阻假負(fù)載兩端電壓 ≥40V ，射頻輸出功率達(dá) 15W。 電源 電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中要使用到＋ 9V 和＋ 5V 直流電壓。首先用變壓器將 220V 市電變成 交流；然后用四個(gè)二極管 D D D D11 構(gòu)成的整流電橋進(jìn)行整流，可以得到 9V 直流電壓；然后用電容 C C3 組成進(jìn)行平滑濾波，將＋ 9V 脈動(dòng)直流電壓變平滑，并抑制 高頻干擾；然后輸入到集成穩(wěn)壓電路 7809，輸出電壓將穩(wěn)定在＋ 9V，實(shí)際電壓小于 +9V。將＋ 9V 濾波后輸入到三端穩(wěn)壓器 7805 中，可以得到穩(wěn)定得＋ 5V。當(dāng)然這些都是理論值，但在誤差范圍內(nèi)實(shí)際值基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求 。 圖 電源電路 29 第 5 章 系統(tǒng) 仿真 仿真是按三個(gè)部分進(jìn)行的：音頻放大部分、振蕩調(diào)制部分和倍頻放大部分。 仿真軟件介紹 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用 進(jìn)行仿真， Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場合， Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。 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(jìn)行仿真。 Multisim提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿 真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過 Multisim和虛擬儀器技術(shù)， PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。 1. multisim10概述 30 通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設(shè)計(jì)電路。 通過交互式 SPICE仿真，迅速了解電路行為。 借助高級(jí)電路分析，理解基本設(shè)計(jì)特真。 通過一個(gè)工具鏈，無縫的集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測試。 通過改進(jìn)，整合設(shè)計(jì)流程，減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間。 NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借 NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí) SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與 NI LabVIEW和 SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測量。 音頻放大部分的仿真 話筒輸入信號(hào)用理想正弦波代替， 其參數(shù)為 Vpp=12mV， f=1kHZ。用雙蹤示波器觀察音頻輸入與音頻放大輸出端的波形 ,如下： 音頻放大輸出波形： 圖 音頻仿真 下面的為話筒輸入波形，靈敏度為 20mV/div，上面的為音頻放大輸出波形， 500mV/div。 可見，在保證輸出波形不失真的情況下， VT1起到了放大作用。 31 振蕩調(diào)制部分的仿真 振蕩調(diào)制部分的仿真分為兩部分進(jìn)行。首先，不加入調(diào)制信號(hào)，看振蕩器能否振蕩，且看振蕩頻率是否為理論計(jì)算的 46MHz。然后，再加入調(diào)制信號(hào)，看能否看到調(diào)制波形。波形如下： 振蕩輸出 (未加調(diào) 制信號(hào)） : 圖 振蕩調(diào)制仿真 可見，振蕩器能夠振蕩，且輸出波形較完美。 調(diào)制輸出 (已加調(diào)制信號(hào)） : 圖 振蕩調(diào)制仿真 32 倍頻放大部分的仿真 將已調(diào)制好的 FM信號(hào)輸入 VT3的基集，觀察 LC回路的波形如下： 倍頻輸出波形： 圖 倍頻放大 仿真 可以看出通過倍頻器后，已調(diào)信號(hào)的頻率加倍。因?yàn)榉抡鏁r(shí)， LC回路的 Q值比較高（較為理想），使得看到的倍頻后的波形有些失真。 33 第 6 章 系統(tǒng) 調(diào)試 本章主要介紹系統(tǒng)硬件調(diào)試，并進(jìn)行了指標(biāo)測試和系統(tǒng)性能分析。 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試部分，主要分以下步驟進(jìn)行： （ 1） 調(diào)試電源電路，測試輸出電壓為 + 和 +，在誤差范圍內(nèi)基本能夠設(shè)計(jì)滿足要求。 （ 2） 調(diào)試 BH1417F 模塊：通 +5V 電壓，調(diào)試硬件正常工作。 （ 3） 發(fā)射頻率的調(diào)試：在調(diào) 試好 硬件后，調(diào)頻發(fā)射器已經(jīng)正常工作。在 BH1415F 的 11腳加了三級(jí)功率放大電路，再接上一段天線，則可以在 80m 范圍內(nèi)接收到調(diào)頻廣播。按照原理，在發(fā)現(xiàn)頻率達(dá)不到 100MHz 以上時(shí)，將振蕩電感減小 (減少匝數(shù) )；而在低端的頻率不能達(dá)到 85MHz 以下時(shí)，增加振蕩電感的匝數(shù)，便可以達(dá)到目的。如果沒有達(dá)到理想的覆蓋頻率范圍，可以改變變?nèi)荻O管，換個(gè)頻率范圍更大的。 指標(biāo)測試與性能分析 指標(biāo)測試 （ 1）發(fā)射頻率的范圍 測量最小和最大的輸出頻率，發(fā)現(xiàn)實(shí)際發(fā)射頻率的范圍發(fā) f： ~。 34 （ 2）電壓峰 峰值的測試 用示波器來測量輸出電壓峰 峰值 表 61 電壓峰 峰值測量數(shù)據(jù)表 振蕩頻率（ MHz） Vpp（ V） （ 3） 輸出功率的測試 首先調(diào)節(jié) LC振蕩器，使其輸出為 92MHz 的正弦信號(hào)，使用 +9V 的單直流電源為功率放大器供電，接一個(gè) 50Ω 的純電阻作為負(fù)載，用數(shù)字萬用表測出該電阻兩端電壓值 Um，按照式（ 61）便可計(jì)算出輸出功率。 RUP m 222 ??????＝ （ 61） 表 62 功率測量數(shù)據(jù)表 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 平均值 電壓 Um（ V） 功率（ W） 經(jīng)過實(shí)測，功率只有這么大，但用接收機(jī)能在幾十米遠(yuǎn)處接收到信號(hào)，且信號(hào)比較清晰。如再接丙類功放會(huì)有更好的效果，距離也可達(dá)到更遠(yuǎn)。 性能分析 我設(shè)計(jì)的數(shù)字立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)可在 ～ 94MHz 范圍內(nèi)任意設(shè)置發(fā)射頻率 ； 最大不失真輸出功率 ≥100 mW （負(fù)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(diào)頻收音機(jī)收聽 節(jié)目 ； 可應(yīng)用于學(xué)校室內(nèi)無線廣播教學(xué)、電視現(xiàn)場等場所。 用 BH1417F 設(shè)計(jì)的小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)不僅設(shè)計(jì)簡單，而且頻率設(shè)定靈活，可有效的避開當(dāng)?shù)卣{(diào)頻臺(tái)的干擾，可應(yīng)用于室內(nèi)廣播、電視伴音轉(zhuǎn)發(fā)等小范圍的無線調(diào)頻轉(zhuǎn)播。因?yàn)榘l(fā)射 35 的頻率變化范圍較大，而功率放大級(jí)沒有設(shè)計(jì)選頻回路，因此工作時(shí)功率管較熱。 由于變?nèi)荻O管的容值變換范圍小了 ,所以頻率 范圍為 : 86MHz ~94MHz。當(dāng)然可以通過改變與之并聯(lián)的電感器的大小來改變頻率范圍 ,但是這樣比較麻煩 ,而且減小 L 的值只能使發(fā)射頻率 范圍 上升到另一個(gè)帶寬一樣的頻段 內(nèi) ，還是不能 覆蓋 88~108MHz。所以解決問題的最好方法就是換一個(gè)變化范圍大的變?nèi)荻O管。 總 結(jié) 1. 主要工作 本 設(shè)計(jì) 以調(diào)頻發(fā)射芯片 BH1417F為核心，對 功率放大電路 以及電源 做 了相應(yīng)的研究。主要的工作情況如下： （ 1） 了解 了小功率 立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ， 本課題來源及研究的現(xiàn)實(shí)意義； （ 2） 提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案對比，提出系統(tǒng)構(gòu)架； （ 3） 學(xué)習(xí) 了日本東洋 公司生產(chǎn)的 BH1417F芯片 ； （ 4） 著重學(xué)習(xí)了調(diào)頻發(fā)射原理，鎖相環(huán)電路等，包括芯片內(nèi)部原理的理解和外圍電路的構(gòu)建； （ 5） 設(shè)計(jì) 各單元電路； 使用 BH1417F設(shè)計(jì)的小功率調(diào)頻發(fā)射器不僅設(shè)計(jì)簡單方便，而且體積小，可靠性高，頻率設(shè)定靈活，可有效德避開當(dāng)?shù)鼗蜞徑恼{(diào)頻臺(tái)干擾，并且非常適合與放音機(jī)、 CD、電腦等媒體播放器集成，可制成無線音響，耳機(jī)