【正文】 在實(shí)際投入使用2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 時(shí)可以發(fā)現(xiàn)調(diào)頻廣播只可以解決。作品具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開發(fā)成本低，可擴(kuò)展性強(qiáng)，功能靈活等優(yōu)點(diǎn)，并且體積和功耗都很小，可廣泛應(yīng)用于無線叫賣，校園小范圍廣播，教室無線授課等領(lǐng)域，以滿足其使用時(shí)間長(zhǎng) 、體積小、功能強(qiáng)大、便于攜帶等要求。 電路系統(tǒng)采用常規(guī) 6幅直流電源供電，能夠采集自然界的聲音信號(hào)并加以轉(zhuǎn)化，最終將音頻信號(hào)能過調(diào)頻的方式發(fā)射出去。電路采用電感與電容組成天線電路，經(jīng)精確計(jì)算做到阻抗匹配，使電路系統(tǒng)傳輸?shù)教炀€電路上的功率能 夠最大地輻射出去。 高頻放大級(jí)電路采用特殊的功率放大電路設(shè)計(jì) —— 丙類功率放大電路，此電路具有只對(duì)單一頻率敏感放大而有效抵制其他頻率的良好特性，因此只要合理配置放大電路的元件使放大級(jí)電路的放大頻率與振蕩電器的振蕩頻率在同一頻率點(diǎn)上，就能夠做到功率的最佳傳輸。音頻放大電路采用溫漂小的優(yōu)質(zhì)音頻放大專用三級(jí)管，駐級(jí)體電路與音頻放大電路經(jīng)計(jì)算由電容耦合，共同構(gòu)成對(duì)高精度與高穩(wěn)定度的前級(jí)音頻信號(hào)采集轉(zhuǎn)化電路。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 36 第 5 章 結(jié)論與展望 設(shè)計(jì)總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用分立元件構(gòu)成系統(tǒng)，使電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔性優(yōu)良的特點(diǎn)。天線電路為了取得阻抗匹配，電路主要用到了電感與電容元件，電容具有通交流隔址流的作用，因此在測(cè)試靜態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，直流無法通過電容，最終在天線上形成電壓。 圖 4－ 10 局部電路電壓輸出值 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 4－ 10 為局部電路電壓輸出值圖，這一組數(shù)據(jù)分別為 ， ， ，分別對(duì)應(yīng)于天線端的輸出電壓，高頻功率放大級(jí)的輸出電壓和音頻放大級(jí)的輸出電壓。 和 1L 并聯(lián)的電容的變化范圍不可以太大或者太小，否則了射頻率會(huì)偏得離譜，甚至不會(huì)產(chǎn)生高頻發(fā)射信號(hào)（不起振）。如果收音機(jī)角收不到，請(qǐng)檢 查元件有沒有裝錯(cuò)，是否有損壞或電源是壞正常。這時(shí)墼慢慢移動(dòng)無線發(fā)射機(jī)的和收音機(jī)間的距離，同進(jìn)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量，調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰，距離又最遠(yuǎn)為止。 整機(jī)調(diào)試 先找來 FM 收（錄）音機(jī)，打開電源和音量，將頻率調(diào)在 MHz100 左右無電臺(tái)的地方。 5，元件中含有電路板插針，安裝在關(guān)鍵點(diǎn)后，如果能和其它一些元件適當(dāng)配合，可以做發(fā)射范圍更廣的電子實(shí)驗(yàn)。 4，元件中有銅線制作的 線圈，它的外面有一層絕緣漆。 圖 4－ 9 設(shè)計(jì)中的重要元件 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 34 2，板上的駐級(jí)體話筒有正負(fù)級(jí)之分，和鋁制外殼相連接的一級(jí)為負(fù)級(jí)，另一級(jí)為正級(jí)，為了能裝上線路板，請(qǐng)先加焊兩個(gè)引腳。 1，電阻及陶瓷電容不用分正負(fù)級(jí)，但是必須注意電阻值和電容量不要搞錯(cuò)。線圈的電感量相同時(shí)，其直流電阻越小， Q 值越高；所用導(dǎo)線的直徑越大，其 Q 值越大；對(duì)于高頻線圈電感量 L 由于測(cè)試起來更為麻煩，一 般都根據(jù)在電路使用效果適當(dāng)調(diào)整，以確定其電感量是否合適。如果檢測(cè)電阻與原確定的或標(biāo)稱阻值相差不大，可判定此線圈是好的。要想正 確地用好線圈，還是一件較復(fù)雜的事情。而電感線圈只有一部分如阻流圈、低頻阻流圈，2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 振蕩線圈和 LG 固定電感線圈等是按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，絕大多數(shù)的電感線圈是非標(biāo)準(zhǔn)件，往往要根據(jù)實(shí)際的需要，自行制作。 線圈調(diào)試 空心線圈電感量計(jì)算公式 : l=(*D*N*N)/(L/D+) 線圈電感量 l 單位 : 微亨 線圈直徑 D 單位 : cm 線圈匝數(shù) N 單位 : 匝 線圈長(zhǎng)度 L 單位 : cm 絕大多數(shù)的電子元器件，如電阻器、電容器。 因此，設(shè)計(jì)中起振部分電路效果已達(dá)到，可以工作，并符合設(shè)計(jì)要求。 圖 4－ 6 高頻振蕩電路實(shí)際波形采集 圖 4－ 6 為該部分電路在示波器上工作產(chǎn)生的波形，并且它的頻率也為 MHz81 ，幅值為 V2 ，與仿真結(jié)果基本一致。需要注意的是，當(dāng)電路處于動(dòng)態(tài)工作時(shí)，電容和電感上的電壓都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這個(gè)變肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 32 化的情況需要根據(jù)電路工作的具體動(dòng)態(tài)狀態(tài)而定，但是可以確定的是這個(gè)動(dòng)態(tài)變化的范圍不會(huì)很大。圖中電壓值 ， ， 分別為振蕩電路中兩個(gè)電容公共級(jí)一端的電壓和電感兩端的電壓，它們均屬于靜態(tài)工作電壓。在做專業(yè)的局部電路設(shè)計(jì)時(shí)，還是建議使用專用的三級(jí)管，這樣可以更好地提高電路的性能。此種三級(jí)管不但高頻特性能相對(duì)較好，對(duì)于音頻放大來說，它也不會(huì)出現(xiàn)不可接受的失真，在一般的低頻放大中，也可用此三級(jí)管放大。它具有較高的截止頻率 ft=300MHz，能夠滿足一般條件下的振蕩電路的振蕩頻率要求，對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)的振蕩頻率為81MHz，因此用 9018 來完成此次設(shè)計(jì)是可以得到穩(wěn)定的，性能相對(duì)較好的振蕩波的?？梢钥吹?，圖中顯示該工作電路中三級(jí)管的集電級(jí)電壓 差值為 ，能夠開啟 PNP 型三級(jí)管，并且使三級(jí)管正常工作，因此可以得出結(jié)論：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，音頻放大級(jí)電路正常工作。 圖 4－ 2 采集實(shí)際聲音波形 音頻放大電路調(diào)試 圖 4－ 3 為音頻放大電路靜態(tài)工作 點(diǎn)實(shí)測(cè)圖。 (3)， 駐極體 電路采集到的實(shí)際聲音波形 圖 4－ 2 為用上述原理圖產(chǎn)采集到的聲音波形圖 .此時(shí)示波 器的縱向刻度為每一刻度代表 V1 ,由圖可知 ,此時(shí)波形的電壓峰值約為 V1 左右，確實(shí)將轉(zhuǎn)化而來的微弱電信號(hào)有所放大。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 30 將萬用表撥至 R1kΩ檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。一聲控電路前置放大級(jí)中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說明一點(diǎn)，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因?yàn)樗鼉?nèi)部裝有場(chǎng)效應(yīng)管。例如電源電壓為 6V時(shí)， SR 為 ， DR 為 。 圖 4－ 1 駐級(jí)體靈敏度調(diào)節(jié)電阻上電壓 SR 和 DR 的大小要根據(jù)電源電壓大小來決定。源極 S 與編織線一起接地。只需兩根引出線。但輸出信號(hào)比漏極輸出小。編織線接地起屏蔽作用。漏極 D 接電源正極。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。這樣的結(jié)果是有利于電路的正常工作的，因?yàn)橹挥羞@樣電路才不會(huì)產(chǎn)生不必要的自激振蕩。曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系與上述同。圖的上半部分為電壓隨頻率的變化而變化的結(jié) 果，可以看出，音頻放大級(jí)在低頻段的電壓放大能力明顯優(yōu)于其它部分電路在低頻段段的性能，振蕩級(jí)電路的曲線與高頻功率放大級(jí)電路的曲線在 100MHz 時(shí)有共同的電壓幅值最大值點(diǎn)，這就說明了這兩部分電路能夠協(xié)同工作在同一頻率點(diǎn)上，各自發(fā)揮效用而不會(huì)彼此間產(chǎn)生不可接受的干擾。 整體電路各部分仿真分對(duì)比 圖 3－ 12 為局部電路瞬態(tài)仿真對(duì)比圖。圖的下半部分為電壓相位隨頻率的變化而變化的結(jié)果。經(jīng)過特別的計(jì)算設(shè)計(jì)，使放大器的的諧振頻率與高頻振蕩器振蕩的頻率一致，這 樣高頻功率放大器就正好能將高頻波放大。此種波形有些類似于高頻振蕩器發(fā)出的波形，但是它們之間有實(shí)質(zhì)性區(qū)別。圖的上半部分為仿真電壓隨頻率的變化而變化的結(jié)果。在功率放大器的設(shè)計(jì)中，不僅要注重電壓信號(hào)的放大，也要注重電流信號(hào)的放大。這是因?yàn)橛捎谄骷嬖陔x散性誤差，即使是同一型號(hào)的器件也不可能做到性能上手完全一致，加之電路中使用到了半導(dǎo)體器件，對(duì)溫度敏感，用到了瞬態(tài)元件，電容電感等，存在允放電周期的差異和器件熱噪聲等多種不可避免的干擾 因素，使得振蕩電路除了基波，即正弦波外，還產(chǎn)生了許多高次諧波，它們?cè)诨ㄖ匣ハ喁B加，使得仿真產(chǎn)生的波形與理論上的正弦波有所差異。 圖 3－ 9為振蕩電路瞬態(tài)仿真圖。這一點(diǎn)在振蕩器的設(shè)計(jì)中也可以有所體會(huì)。下半邊的圖為電路中電壓相位隨工作頻率變化而變化的狀況。圖中顯示的信息恰當(dāng)?shù)亟忉屃苏袷庪娐返墓ぷ餍再|(zhì)，即只工作在某一單一的頻率點(diǎn)上。新產(chǎn)生的載波仍為正弦波信號(hào)，該波形適合于做載波，因此仿真信號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 24 圖 3－ 6 音頻放大電路瞬態(tài)仿真 振蕩電路分析仿真 圖 3－ 7 高頻振蕩電路仿真 圖 3－ 7左方為此次設(shè)計(jì)的電路波形圖，右方為其電路原 理圖。曲線是之所以會(huì)出現(xiàn)鋸齒形，是由于瞬態(tài)元件短暫而頻繁的充放電過程造成的。曲線未能從 0開始，說明電路中的瞬態(tài)元件在初始狀態(tài)是含有能量的。由圖可以看出，其曲線是一條由接近0點(diǎn)的地方開始，逐漸上升，并慢慢與橫軸，即頻率軸平行的曲線，并且曲線在上升過程中含有小的鋸齒形。在這里，設(shè)計(jì)只考慮電路對(duì)電壓的幅值放大作用，相位在一定的頻率下發(fā)生變化不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生根本影響。圖的上半部分為音頻級(jí)電路隨著輸入頻率的升高，音頻輸出電壓的變化情況，可以看出音頻級(jí)三級(jí)管在 10Hz～ 5MHz 內(nèi)的工作曲線是一條基本平行于頻率軸的直線段，因此它是工作在線性放大區(qū)的，在這個(gè)頻率段內(nèi)三級(jí)管能夠起到電壓 線性放大作用，而且不會(huì)改變?cè)斎腩l率成分，符合電路設(shè)計(jì)要求。 因此此一級(jí)的設(shè)計(jì)能夠滿足整體電路需求 ,符合整體電路要求 。與圖 3－ 1 比較，從圖中可知，從前級(jí)傳輸過來的電信號(hào)經(jīng)過音 頻放大級(jí)后被放大，并且波形沒有發(fā)生大的失真。由圖可知，此部分電路確實(shí)能將自然界的聲音信號(hào)采集轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并將其放大。并且可以看出，第每個(gè)三級(jí)管的集電級(jí)電壓雖然比基級(jí)的電壓高，但是差異并不是很大，通過電壓差與基級(jí)阻值能夠算出每個(gè)三級(jí)管的基級(jí)靜態(tài)工作電流十分微小，進(jìn)一各三級(jí)管的靜態(tài)工作點(diǎn)的配置是合理的 音頻采集及放大仿真 圖 3－ 3 駐級(jí)體電路結(jié)構(gòu)仿真 圖 3－ 3左邊為此次設(shè)計(jì)中的話筒部分電路，右邊為該電路產(chǎn)生的波形仿真圖。 圖 3－ 2 整體電路直流靜態(tài)工作點(diǎn)仿真圖 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 22 圖 32為整體電路直流靜態(tài)工作點(diǎn)仿真圖，根據(jù)圖中顯示的數(shù)據(jù)，可以看出音頻放大級(jí)，高頻振蕩級(jí)和高頻功率放大級(jí)的三級(jí)管都是工作在放大狀態(tài)。只有為各結(jié)點(diǎn)配置合理的電壓，三級(jí)管才會(huì)工作在合適的狀態(tài)。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 20 圖 3－ 23 電源濾波原理圖 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 3 章 電路仿真 電路直流靜態(tài)工作仿真 圖 3－ 1 電路結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)顯示圖 圖 3－ 1電路結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)顯示圖。正因?yàn)榇?，需要一個(gè)大的電解電容與一個(gè)小容量的陶瓷電容配合使用，使這一電路結(jié)構(gòu)既可以通過大容量電解電容濾去低頻波以可以通過小容量的陶瓷電容濾去高頻成分的波，使電路內(nèi)部的各種波形變化都不至于影響到電源。這兩個(gè)大小電容聯(lián)合起來使用并不是一個(gè)矛盾。電路組成雖然簡(jiǎn)單，但是其中使用到的原理仍有許多說法。同樣，電路電源作為一個(gè)單獨(dú)的電路結(jié)構(gòu)，如果和電路其他部分產(chǎn)生耦合，它在一定程度上也會(huì)影響其他部分電路的正常工作，對(duì)于高頻工 作的電路尤其如此，有時(shí)甚至可以使振蕩電路等電路結(jié)構(gòu)無法起振。 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 2－ 22 天線電路原理圖 電源電路 電源設(shè)計(jì)理論 此次設(shè)計(jì)中所用電源為 6V直流電源，直流電源在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意與電路中的其他電路組成部分隔離，尤其是含有高頻成分的電路結(jié)構(gòu)。經(jīng)過這樣的匹配，電路中的能量就能夠最大化地傳輸?shù)教炀€上，從而使發(fā)射機(jī)發(fā)射距離最遠(yuǎn)。這就叫做達(dá)到了匹配狀態(tài)。所以所謂匹配的時(shí)候內(nèi)阻等于外阻，也就失去了意義。因?yàn)樵诜蔷€性（如：丙類）工作的時(shí)候，電子器件的內(nèi)阻變動(dòng)劇烈：通流的時(shí)候，內(nèi)阻很小；截止的時(shí)候，內(nèi)阻接近無窮大。如果信源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗均為純阻性，則兩種匹配條件是等同的。這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到最大功率。 (2)，匹配條件 ① 負(fù)載阻抗等于信源內(nèi)阻抗，即它們的模與輻角分別相等，這時(shí)在負(fù)載阻抗上可以得到無失真的電壓傳輸。 當(dāng)激勵(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí)，為使負(fù)載得到最大功率，負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必須滿足共扼關(guān)系，即電阻成份相等，電抗成份絕對(duì)值相等而符號(hào)相反。對(duì)于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 18 天線設(shè)計(jì)理論 (1)，阻抗匹配 [3]。但是這兩個(gè)元件具體數(shù)值的選擇搭配是十分講究的。 2L 和 10C 組成選頻電路，使其諧振在前一級(jí)的工作頻率上，這樣可以保證電路從前一級(jí)獲得最大輸出功率 9C 為隔直流通交流電容，輸入高頻信號(hào)，并能有效預(yù)防前后級(jí)級(jí)各表態(tài)工作點(diǎn)間的影響。 設(shè)計(jì)方案 該部分電路由 2111098 , LCCRR 組成，電路工作在 C 類狀態(tài)。所以，丙類放大器集電極的動(dòng)態(tài)特性是由直線 BDABOA , 段 (折線 )組成。 當(dāng)放大器工作在過壓狀態(tài)時(shí)， 只受 控制，不再隨 變化，這時(shí) 沿飽合線OA 移動(dòng)，所以進(jìn)入過壓區(qū)的動(dòng)態(tài)線是與輸出特性曲線的臨界飽合線相重合的一段線。動(dòng)態(tài)負(fù)載電阻可用動(dòng)態(tài)線斜率的倒數(shù)求得。令 CCCE Vu ? 時(shí)， ? ?onBBC VVGi ??? ，為圖中 Q 點(diǎn)；令 0?Ci ，得 B 點(diǎn)。建立由負(fù)載諧振電阻 ? ?PRR?和CCbmBB VUV , 所表示的輸出動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線。 動(dòng)態(tài)線的繪制 ? ?uceC fi ? 放大區(qū)動(dòng)態(tài)特性由三個(gè)方程求得。 具體來說，當(dāng)回路總等效參數(shù) R 和電壓 CCbmBB VUV , 確定以后，在準(zhǔn)線性條件下，基極電壓 BEu 和集電極電壓 CEu 變化時(shí)，諧振功率放大器工作點(diǎn)變化的軌跡，稱為諧振功率放大器動(dòng)態(tài)線?？梢宰C明，當(dāng)晶體管靜態(tài)特性曲線理想化為折線，且放大器工作于負(fù)載回路諧振狀態(tài)，動(dòng)態(tài)特性曲線也是一條直線。這樣，在