【正文】 23 實驗整機電路圖及相關(guān)程序 .............................................................24 整機主要元器件選用及簡介 .............................................................25總結(jié) .......................................................29致謝 .......................................................30參考文獻(xiàn) ...................................................31附錄 A .....................................................32附錄 B .....................................................33附錄 C .....................................................34前言自 20 世紀(jì) 90 年代以來，無線通信在全球范圍內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。發(fā)射機作為無線通信設(shè)備的重要組成部分，其發(fā)展極大的促進(jìn)了無線通信技術(shù)的發(fā)展。為了有效地進(jìn)行傳輸，必須將攜帶信息的低頻電信號調(diào)制到幾十MHz～幾百 MHz 以上的高頻振蕩信號上，再經(jīng)天線發(fā)送出去。本文所討論的就是一個利用鎖相環(huán)組成的直接調(diào)頻信號發(fā)射器。該 FM 發(fā)射機電路工作頻率穩(wěn)定，抗干擾力強，制作調(diào)試簡單。論文的正文部分主要包括 3 個要點，如下：⑴ 簡述設(shè)計原理、設(shè)計框圖和設(shè)計要求；⑵ 闡述各單元電路的設(shè)計原理及其功能；⑶ 概述整個電路的設(shè)計原理和設(shè)計總圖；最后再由結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)和附件構(gòu)成該論文。調(diào)頻發(fā)射機的性能指標(biāo)的概驗如下：發(fā)射功率：一般是指發(fā)射機輸送到天線上的功率。波長 與頻率 f 的關(guān)系為? =c/f 式中，c 為電磁波傳播速度，c=3*10 8m/s，若接受機的靈敏度 =2VA，則通信距離 s 與發(fā)射機功率 的關(guān)系為V?PA ??mwkmps4107??表 列出了小功率發(fā)射機的功率 與通信距離 s 的關(guān)系。廣播通信常用波段的劃分如表 所示，對于調(diào)頻發(fā)射機，工作頻率一般在超短波范圍內(nèi)。?雜音電平：調(diào)頻發(fā)射機的寄生調(diào)幅應(yīng)小于載波電平的5%～10%，雜音電平應(yīng)小于65dB。殘波輻射：殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。頻率響應(yīng)：頻率響應(yīng)是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后輸出音頻的幅頻響應(yīng)。75m總效率 50%A?發(fā)射距離＞1調(diào)制方式： FM 調(diào)頻發(fā)射機基本原理方框圖圖 直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)組成框圖 發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖 圖 發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖 調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)方框圖各部分簡介參考分頻器作用：合理的分割各單元的工作頻段，合理進(jìn)行各單元功率分配，使各單元之間具有恰當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系以減少各單元的工作中出現(xiàn)聲干擾失真；利用分頻電路的特性以彌補單元在某頻段里的聲缺陷，將各頻段圓滑平順的對接起來。它 的輸出誤差電壓 v d (t)是 v i (t)與 v o (t) 的瞬時相位之差的函數(shù)。壓控振蕩器作用：壓控振蕩器受控制電壓控制，使嚴(yán)控振蕩器的頻率向參考信號頻率接近，也就是使差拍頻率越來越近，直至消除頻率差而鎖定?？勺兎诸l器作用：信號處理步驟，通過根據(jù)施加到控制端上的信號的電平，反相／不反相施加到輸入端的輸入時鐘信號，來形成分頻前的時鐘信號，根據(jù)具有比分頻前的時鐘信號中的預(yù)定脈沖寬度大的脈沖寬度的時鐘脈沖中的轉(zhuǎn)變點，按照預(yù)定的分頻數(shù)，對分頻前的時鐘信號進(jìn)行分頻，所述轉(zhuǎn)變點對應(yīng)于輸入時鐘信號一個方向上的轉(zhuǎn)變點，并從輸出端輸出分頻信號，作為輸出時鐘信號；連接／斷開步驟，根據(jù)外部控制信號，連接／斷開形成在輸出端和控制端之間并用作返回控制端的信號路徑的反饋路徑；延遲步驟，使施加到輸入端上的信號通過反饋路徑返回到控制端的延遲時間大于輸入時鐘信號的脈沖寬度。 調(diào)頻發(fā)射機的工作原理工作原理：語言或音樂的聲波，使話筒內(nèi)的膜片及線圈產(chǎn)生相應(yīng)的機械振動，由于電磁感應(yīng)的作用，又將膜片及線圈的機械振動轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的音頻電流或電壓信號，并將微弱的音頻電流或電壓信號送到音頻放大器放大幅度。為達(dá)到預(yù)訂的頻率采用倍頻使高頻信號頻率整倍升高到所需值。調(diào)頻廣播具有抗干擾性能強、聲音清晰等優(yōu)點，獲得了快速的發(fā)展。由于調(diào)幅波受到頻帶寬度的限制，在接收機中存在著通帶寬度與干擾的矛盾，因此音頻信號的頻率局限于 30～8000Hz 的范圍內(nèi)。2 鎖相環(huán)路（PLL） 鎖相環(huán)路作用及原理一、作用：鎖相環(huán)路是一種以消除頻率誤差為目的的自動控制電路，鎖相環(huán)電路是一種相位負(fù)反饋系統(tǒng)，利用相位誤差信號電壓去消除頻率誤差。鑒相器是相位比較部件，它能夠檢測出兩個輸入信號之間的相位誤差，輸出反映相位誤差的電壓。壓控振蕩器受控于環(huán)路濾波器輸出電壓，即其振蕩頻率受環(huán)路濾波器輸出電壓控制。鎖相環(huán)路就是利用兩個信號之間的相位誤差來控制壓控振蕩器輸出信號的頻率，最終使兩個信號之間的相位保持恒定，從而達(dá)到兩個信號頻率相等的目的。鑒相器（PD）是進(jìn)行相位比較的裝置，它把壓控振蕩器的輸出信號Vo(t)與輸入信號 vi(t)的相位進(jìn)行比較，產(chǎn)生對應(yīng)于兩信號相位差的誤差電壓Vd(t) ，起到相位差 —電壓變換作用。電路通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器。二、鎖相環(huán)路的具體工作過程如下：相位比較器把輸入信號作為標(biāo)準(zhǔn)，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進(jìn)行比較。 由低通濾波器濾除誤差信號中的交流分量，產(chǎn)生信號Ve(t)去控制VCO，強制VCO朝著減小相位/頻率誤差的方向改變其頻率，使輸入基準(zhǔn)信號和VCO輸出信號之間的任何頻率或相位差逐漸減小直至為0，這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。環(huán)路的這種狀態(tài)稱為跟蹤狀態(tài)。鎖相環(huán)路基本特性有（1）環(huán)路鎖定后，沒有頻率誤差。（2）頻率跟蹤特性。（3）窄帶濾波特性。當(dāng)壓控振蕩器輸出信號的頻率鎖定在輸入信號上時，位于信號頻率附近的頻率分量，通過鑒相器變成低頻信號而平移到零頻率附近，這樣環(huán)路濾波器的低通作用對輸入信號而言，就相當(dāng)于一個高頻帶通濾波器，只要把環(huán)路濾波器的帶通做的比較窄，整個環(huán)路就具有很窄的帶通特性。3 高頻振蕩電路的選取 高頻振蕩電路的設(shè)計要求及選取滿足振蕩的性能指標(biāo)要求振蕩中心頻率 =0fMHz5穩(wěn)定度為 量級以上1?電路容易起振，輸出波形好 方案一:變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器電路如圖 3. 1 所示。（2）選頻網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)由 L1和 C 構(gòu)成。（3）反饋網(wǎng)絡(luò) 變壓器二次側(cè)繞組 N2作為反饋繞組，將輸出的一部分，經(jīng) Cb反饋到輸入端。二、電路能否振蕩的判斷在反饋輸入端 K 處斷開，用瞬時極性法進(jìn)行判斷。根據(jù)同名端的概念，N 2上端瞬時極性為正，反饋至 K 處的瞬時極性為正，為正反饋。本電路中，N N 2同繞在一磁芯上為緊耦合。實踐中，只要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，增減 N2的匝數(shù)或改變同一磁棒上NN 2的相對位置調(diào)節(jié)反饋系數(shù)的大小，使反饋量合適，即可滿足起振條件。振蕩頻率可用下式計算式中， L 為諧振回路總電感量， C 為諧振回路總電容量。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與 LC 回路的諧振現(xiàn)象十分相似。 諧振頻率 從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個諧振頻率，即:（1）當(dāng) L、C、R 支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，它的等效阻抗最?。ǖ扔赗） 。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用 fd 表示。標(biāo)稱頻率 標(biāo)稱頻率是指石英晶體振蕩器的振蕩頻率，它與負(fù)載電容的容量值有關(guān)。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有 16PF、20PF、30PF、50PF、100PF 。該值決定電路工作頻率的確良穩(wěn)定程度。工作溫度范圍 工作溫度范圍是指石英晶體振蕩器正常工作時所允許的最低溫度至最高溫度（環(huán)境溫度）。三、原理工作特性 石英晶體是利用壓電效應(yīng)實現(xiàn)機械振動和電信的交換，當(dāng)晶片的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時，它本身具有固有的機械振動頻率；當(dāng)外加交流電壓的頻率等于晶片固有的機械振動頻率時，晶片的振動幅度最大，外電路中的交流電最大，既顯現(xiàn)出電的諧振特性。（1） 、專門用于基頻振動的晶體稱為基音晶體。四、等效電路和頻率石英晶體振蕩器的等效電路和頻率如 所示 (a) (b) 圖 3..2 石英晶體振蕩器的等效電路和頻率 （a）等效電路 (b)頻率特性 對于石英晶體振蕩器的等效電路，可以產(chǎn)生兩個諧振頻率。 當(dāng) R、 L、C 支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，等效于純電阻 R，阻抗最小，其串聯(lián)諧振頻率= sfLC?21 當(dāng)外加信號頻率高于 時， 增大， 減小，R、L、C 串sX聯(lián)支路呈感性，可與 C0 所在電容支路發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)諧振頻率為= = = pf|210CL???L?210C??f01??石英晶體的電抗—頻率特性如圖 （b）所示。只有信號頻率在 和 之間才顯感性。 石英晶體構(gòu)成的正弦波振蕩器基本電路有兩類。五、石英晶體振蕩電路優(yōu)缺點容易起振 頻率調(diào)節(jié)不方便工作頻率泛音式振蕩可達(dá) MHzf20?振蕩波形好穩(wěn)定度可