【導讀】近年來我國的調頻廣播技術得到了迅猛發(fā)展，在生活中的每個角落都可以找到它的蹤影。校園內還可以安裝大功率調頻廣播音箱。進入20世紀90年代后，調頻廣播技術有了長足的進步。立體聲廣播，但是覆蓋范圍有限。從世界范圍來看，數字化將是廣播技術發(fā)展的必然進程，在不影響主觀質量評價的前提下，其音。方法上已成熟，而且其硬件實現(xiàn)也已經能夠滿足廣播業(yè)發(fā)展的實際需要。要求，以及方便更換發(fā)射機頻率的需要。通過撥碼開關控制頻率鎖相環(huán)，可以靈活地改變發(fā)射頻率。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。務對誤碼不敏感，可以采用調頻方式發(fā)送信息。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。的獨立設計研究，本設計把它們組合成一個典型的調頻發(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 是設計鎖相環(huán)的核心，本設計使用 變容二極管 KV1471E 與電感并聯(lián)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。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，而變容二極管 （ KV1471E） 的容值變化范圍是： ~， 0f 的范圍為： 88MHz~108MHz，根據式（ 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。一但頻率超過鎖相環(huán)設定的頻率，第 7腳將輸出的電平變高；如果是低于設定頻率，它將輸出的電平變低；相同的時候，它的電平將不變。 頻率控制表 出于成本和使用特點考慮，目前在 BH1417 上應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 控制數據 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 電路設計 電路見圖 411 所示，采用大 功率發(fā)射管 C1972，其參數如下： 175MHZ、 4A、 25W、功率增益 ≥ 、按圖所示參數，電路工作中心頻率約為 98MHZ，輸入約 2W 的射頻功率時，額定輸出可達 15W。為保 88~108MHZ 內的任一頻點時輸出達到額定值，可根據前級的中心頻率對部分元件作適當調整。必要時，可減少低通波波器級數，以增大輸出功率。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 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，應選用線徑較粗的帶磁心的電感器。 L1— L6可用 ? 的高強度漆包線制，直徑約 5MM，圈 28 數圖中以 “T” 為單位標明。 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，功率將會更大。 調試電路時，務必注意因電路功率大，一定要接上假負載（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 作時電源功率不低于 ，天線阻抗嚴格等于 50Ω ，不能用短棒拉桿天線，否則強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鍵在于電路的調試，整個過程都得十分小心。調試時，只輸入較小的激勵功率，電源電壓下降為 9V，用高頻電壓表（不能用普通萬用表）監(jiān)測假負載兩端高頻電壓值，調節(jié) C1 C14， L L L L使電壓幅度達 15— 20V左右，再調節(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調整 C1C14 和 C1 L1 使輸出端電壓最高，注意的是電壓應與射頻輸入激勵功率同步增大，以保證調試結果的準確性。達到額定值時，電源電壓 下工作電流約 2A 左右， 50Ω 純電阻假負載兩端電壓 ≥40V ，射頻輸出功率達 15W。 電源 電路設計 設計中要使用到＋ 9V 和＋ 5V 直流電壓。首先用變壓器將 220V 市電變成 交流；然后用四個二極管 D D D D11 構成的整流電橋進行整流，可以得到 9V 直流電壓；然后用電容 C C3 組成進行平滑濾波，將＋ 9V 脈動直流電壓變平滑，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。當然這些都是理論值，但在誤差范圍內實際值基本能夠滿足設計要求 。 圖 電源電路 29 第 5 章 系統(tǒng) 仿真 仿真是按三個部分進行的：音頻放大部分、振蕩調制部分和倍頻放大部分。 仿真軟件介紹 本次畢業(yè)設計中采用 進行仿真， Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以 Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬 /數字電路板的設計工作。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。為適應不同的應用場合， Multisim推出了許多版本，用戶可以根據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，并對電路進行仿真。 Multisim提煉了 SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿 真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過 Multisim和虛擬儀器技術， PCB設計工程師和電子學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計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。 1. multisim10概述 30 通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松設計電路。 通過交互式 SPICE仿真，迅速了解電路行為。 借助高級電路分析，理解基本設計特真。 通過一個工具鏈，無縫的集成電路設計和虛擬測試。 通過改進，整合設計流程，減少建模錯誤并縮短上市時間。 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。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)標準 SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級 SPICE分析和虛擬儀器，您能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與 NI LabVIEW和 SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術的設計流程，從而能夠比較具有模擬數據的實現(xiàn)建模測量。 音頻放大部分的仿真 話筒輸入信號用理想正弦波代替， 其參數為 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 振蕩調制部分的仿真 振蕩調制部分的仿真分為兩部分進行。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。然后，再加入調制信號，看能否看到調制波形。波形如下： 振蕩輸出 (未加調 制信號） : 圖 振蕩調制仿真 可見，振蕩器能夠振蕩，且輸出波形較完美。 調制輸出 (已加調制信號） : 圖 振蕩調制仿真 32 倍頻放大部分的仿真 將已調制好的 FM信號輸入 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，已調信號的頻率加倍。因為仿真時， 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) 調試 本章主要介紹系統(tǒng)硬件調試，并進行了指標測試和系統(tǒng)性能分析。 系統(tǒng)調試 系統(tǒng)調試部分，主要分以下步驟進行： （ 1） 調試電源電路，測試輸出電壓為 + 和 +，在誤差范圍內基本能夠設計滿足要求。 （ 2） 調試 BH1417F 模塊：通 +5V 電壓，調試硬件正常工作。 （ 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。在 BH1415F 的 11腳加了三級功率放大電路，再接上一段天線，則可以在 80m 范圍內接收到調頻廣播。按照原理，在發(fā)現(xiàn)頻率達不到 100MHz 以上時，將振蕩電感減小 (減少匝數 )；而在低端的頻率不能達到 85MHz 以下時，增加振蕩電感的匝數，便可以達到目的。如果沒有達到理想的覆蓋頻率范圍，可以改變變容二極管，換個頻率范圍更大的。 指標測試與性能分析 指標測試 （ 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 峰值測量數據表 振蕩頻率（ MHz） Vpp（ V） （ 3） 輸出功率的測試 首先調節(jié) LC振蕩器，使其輸出為 92MHz 的正弦信號，使用 +9V 的單直流電源為功率放大器供電，接一個 50Ω 的純電阻作為負載，用數字萬用表測出該電阻兩端電壓值 Um，按照式（ 61）便可計算出輸出功率。 RUP m 222 ??????＝ （ 61） 表 62 功率測量數據表 測量次數 1 2 3 4 5 6 平均值 電壓 Um（ V） 功率（ W） 經過實測，功率只有這么大，但用接收機能在幾十米遠處接收到信號，且信號比較清晰。如再接丙類功放會有更好的效果，距離也可達到更遠。 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(xiàn)場等場所。 用 BH1417F 設計的小功率調頻發(fā)射機不僅設計簡單，而且頻率設定靈活，可有效的避開當地調頻臺的干擾，可應用于室內廣播、電視伴音轉發(fā)等小范圍的無線調頻轉播。因為發(fā)射 35 的頻率變化范圍較大，而功率放大級沒有設計選頻回路，因此工作時功率管較熱。 由于變容二極管的容值變換范圍小了 ,所以頻率 范圍為 : 86MHz ~94MHz。當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 上升到另一個帶寬一樣的頻段 內 ，還是不能 覆蓋 88~108MHz。所以解決問題的最好方法就是換一個變化范圍大的變容二極管。 總 結 1. 主要工作 本 設計 以調頻發(fā)射芯片 BH1417F為核心，對 功率放大電路 以及電源 做 了相應的研究。主要的工作情況如下： （ 1） 了解 了小功率 立體聲調頻發(fā)射機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ， 本課題來源及研究的現(xiàn)實意義； （ 2） 提出系統(tǒng)總體設計方案，進行方案對比，提出系統(tǒng)構架； （ 3） 學習 了日本東洋 公司生產的 BH1417F芯片 ； （ 4） 著重學習了調頻發(fā)射原理，鎖相環(huán)電路等，包括芯片內部原理的理解和外圍電路的構建； （ 5） 設計 各單元電路； 使用 BH1417F設計的小功率調頻發(fā)射器不僅設計簡單方便，而且體積小，可靠性高，頻率設定靈活，可有效德避開當地或鄰近的調頻臺干擾，并且非常適合與放音機、 CD、電腦等媒體播放器集成，可制成無線音響，耳機