【正文】 ............... 40 附 錄（一） ........................................................... 41 附 錄（二） ........................................................... 42 附 錄（三） ........................................................... 42 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本次設(shè)計 為調(diào)頻發(fā)射機， 分為 前級放大電路，高頻振蕩，高頻功率放大三 個部分。 設(shè)計 中應(yīng) 選擇性好的 前 級，抑制 干擾；功率大的后級提高性能。電路的平均發(fā)射距離可達 100 米。如果認為發(fā)射距離小，可作如下改進：將發(fā)射三級管 9018 換成 C1970，這種三級管不但能夠提高發(fā)射功率，而且價格便宜如此能夠?qū)l(fā)射機從 1Ｗ功率提升至 3Ｗ。調(diào)頻，就是高頻載波的頻率不是 一個常數(shù)，是隨調(diào)制信號而在一定范圍內(nèi)變化的調(diào)制方式，其幅值則是一個常數(shù)。 選題目的的理論價值和現(xiàn)實意義 在本次設(shè)計中，其目的是得到一個調(diào)頻接收機機。整個電路的設(shè)計必須注意幾個方面。如干擾及信號很大，則由于晶體管的非線性，將產(chǎn)生嚴重的組合頻率及其他非線性失真， 這時濾除雜波比較困難。為了使混頻和本振分別調(diào)到最佳狀態(tài)，要采用單獨的本振。 在頻率調(diào)制技術(shù)中，調(diào)制體的振幅同樣對頻率調(diào)制起關(guān)鍵作用，調(diào)制體振幅影響著載波頻率調(diào)制后變化的深度，假如調(diào)制信號的振幅是 0，就不會出現(xiàn)任何調(diào)制，因此說，就像在振幅調(diào)制中，調(diào)制體的頻率對載波體的振幅有影響一樣，在頻率調(diào)制中，載波的頻率變化同樣受 調(diào)制體振幅大小變化的影響。工程上用的通常稱為變頻技術(shù)，比如樓上說的變頻空調(diào)，只有對 50 赫茲交流電的頻率變動以基本不改變電流的情況下改變功率，所以節(jié)能。對于 它的現(xiàn)實意義，不言而喻，筆者正是根據(jù)文中所述的各項原理，成功地實現(xiàn)了調(diào)頻發(fā)射機的制作。與其對應(yīng)的，調(diào)幅就是載頻的頻率是不變的，其幅值隨調(diào)制信號而變。所以調(diào)頻波雖然愛到干擾后幅度上也會有變化，但在接收端可以用限幅器將信號幅度上的變化削去，所以調(diào)頻波的抗干擾性極好，用收音機接收調(diào)頻廣播，基本上聽不到雜音。已調(diào)波頻率變化的大小由調(diào)制信號的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號的頻率決定。調(diào)頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母 FM表示。載波經(jīng)調(diào)頻后成為調(diào)頻波。廣泛應(yīng)用在通信、調(diào)頻立體聲廣播和電視中。 FM radio即為調(diào)頻收音機。與“ FM 無線電波”相同，“ FM 合成理論”同樣也有著發(fā)音體（載體）和調(diào)制體兩個元素。載波頻率、調(diào)制體頻率以及調(diào)制數(shù)值大小，是影響 FM 合成理論的重要因素。載波頻率被加在調(diào)制振蕩器的輸出上。制體和載波體都是有頻率、振幅、波形的周期性或準(zhǔn)周期性振蕩器。 因此，在頻率調(diào)制過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)： 速度變化。 （或音色）影響載波頻率 的波形變化。 中頻譜的計算 在簡單頻率調(diào)制中，兩個振蕩器都只用正弦曲線的波形。事實上，如用一個頻譜成分非常豐富的波形作為調(diào)制體來調(diào)制另一個聲音（載波體），調(diào)制后的頻譜會極其復(fù)雜，以至于聽起來非常粗糙、刺耳。這些上邊頻和下邊頻是成對地根據(jù)調(diào)制頻率的泛音數(shù)組合在一起的。 是一個整數(shù)，可以假定為任何大于或等于0的值，載波成分就是由 k=0 來顯示的。這種偏離（ Deviation縮寫為 d）是由調(diào)制振蕩器產(chǎn)生的。增加偏離指數(shù)就會產(chǎn)生邊頻，從而獲得更大的能量，但是以犧牲載波頻率的能量為代價。因此，偏離可以擔(dān)當(dāng)控制 FM信號頻譜邊頻的角色。每個頻譜成分的振幅是由偏離指數(shù)和調(diào)制頻率決定的。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機 4 復(fù)合頻率調(diào)制 復(fù)合頻率調(diào)制包含兩個或兩個以上載波體振蕩器和兩個以上調(diào)制體振蕩器，它能夠產(chǎn)生更多的邊頻，同時也增加了計算的復(fù)雜性。 總體歸這，復(fù)合頻率調(diào)制至少有 5個基本組合方式。 (2),只有一個調(diào)制器的多載波組合它所獲得的效果是每 個載波輸出的相加總和。振蕩器的輸出信號用一個反饋因素（用 fb 表示）相乘，在被重新輸入到自身的頻率輸入之前加一個頻率值（ fm）。 由于自我調(diào)制的處理技術(shù)總是在 1： 1 的頻率比率中工作，因此永遠生成鋸齒波狀的波形。 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 同頻廣播可以解決大面積情況的小功率覆蓋問題，廣播頻率專業(yè)化情況下分區(qū)覆蓋、如交通頻率應(yīng)用于道路沿線的交通信息；地形、地理等原因造成的覆蓋率低，改善人口密集區(qū)域情況下的收聽，一般使用小功率同步布點。缺點也是顯而易見的，一方面是本身的技術(shù)缺陷，相干區(qū)的技術(shù)處理難度大，并且這種情況不可避免，另外在管理和維護方面不集中，2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 造成設(shè)備安全運行保障性不夠強。廣電總局科技司分別布署了杭甬高速公路，北京市城區(qū)兩個調(diào)頻同步廣播的試點，分別由浙江臺、北京臺跟眾力傳播公司、青島廣電所合作實施，并且已于 2021 年通過 驗收。同頻激勵和系統(tǒng)方案的主要廠家，國外的有意大利泰可諾公司 DEX30 數(shù)字調(diào)頻激勵器，已有 10 多年的產(chǎn)品經(jīng)驗；國內(nèi)的有杭州眾傳公司、北京吉兆電子有限公司，以及南京同頻公司等多家，河南省已有省經(jīng)濟臺、信息臺、許昌臺等多家省市級電臺涉足同頻廣 播。 20212021 年超外差接收板行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模有特別在的增速， 20212021 年超外差接收板行業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)能變化趨勢中，行業(yè)人員持樂觀態(tài)度，他們并對相應(yīng)出現(xiàn)的需求量進行了分析，做出了估計，行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對生產(chǎn)現(xiàn)狀及產(chǎn)品策略進行了細致的規(guī)劃。 本次設(shè)計的主要工作 (1)，收集無線調(diào)頻的相關(guān)資料，查找前人做過的與無線相關(guān)的案例； (2)，設(shè)計原理圖，進行原理圖理論仿真并修改設(shè)計方案； (3)，準(zhǔn)備完成實體電路所需要的元器件，對元器件進行性能測試； (4)，根據(jù)原理圖及電路實際情況布局電路板，搭建實體電路； (5)，調(diào)試電路，檢測電路各組成部分工作狀態(tài)并根據(jù)需要做出修正； (6)，對應(yīng)各項參數(shù)要求，整機測試，進行局部微調(diào)，驗證指標(biāo)； (7)，對本次設(shè)計整體評估，分析設(shè)計不足及實踐過程中的缺陷，提出改進方案。 （ 2）在聲音被清晰接收的前提下，發(fā)射距離≥ 50m （ 3）電源電壓 6V。屬于最常用的電容話筒。 構(gòu)造與原理 駐極體話筒由聲電轉(zhuǎn)換和阻抗變換兩部分組成。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。膜片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個電容。 我們知道電容上電荷的公式是 VCQ ?? ，反之 CQV /? 也是成立的。最后再通過阻抗非常高的場效應(yīng)將電容兩端的電壓取出來，同時進行放大，我們就可以得到和聲音對應(yīng)的電壓了。 圖 22 原理圖 圖 23 結(jié)構(gòu)圖 駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為幾十 pF 。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。場效應(yīng)管的特點是輸入阻抗極高、噪聲系數(shù)低。這里使用的是在內(nèi)部源極和柵極間再復(fù)合一只二極管的專用場效應(yīng)管。場效應(yīng)管的柵極接金屬極板。即源極 S，一般用藍色塑線，漏極 D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。 1C 電容為隔直流通交流電容，它能使此處直流成分不會影響后一 級電路，而交流卻能夠順利通過，經(jīng)后級音頻放大電路處理。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機 8 圖 2－ 4 駐級體話筒電路 音頻放大電路 音頻放大電路設(shè)計原理 (1)，共發(fā)射極放大電路及靜態(tài)分析 ? 電路的組成 組成如圖 2－ 5。 ? 各元件的作用 圖 2－ 5 集電極電阻 4R ，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。集電極電源，為電路提供能量。 3C 隔直通交 基本放大電路的習(xí)慣畫 法如圖 2－ 6。 圖 2－ 7 放大電路交流負載線 圖 2－ 8 放大電路靜態(tài)工作點 ? 估算法 CCQCCC E QBQCQBBE QCCBQRIUUIIRUUI?????? ? 圖解法 [1] 圖解法是工程計算上常用的一種方法，該方法具有簡便易算，明了直接的優(yōu)點，在計算精度要求不是很高的情況下，可以優(yōu)先考慮使用此種方法，它對解決工程問題具有不可小視的快捷作用；但是也應(yīng)該看到，正是由于此種方法中用的是傻作圖法估計實際結(jié)果，因此其中存在的誤差在嚴格的工程作業(yè)中亦使它的使用受到限制。 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機 10 圖 2－ 9 直流電路 圖 2－ 10 交流電路 (2)，放大電路動態(tài)分析和非線性失真 ? 放大電路的動態(tài)分析 動態(tài)：有交流輸入信號時電路的工作狀態(tài) ①放大器的交流通路 交流通路的畫法：將直流電源短路，電容短路 ,如圖 2－ 10 所示。 斜率為 ? ?CRRLLRLR ///1 39。 ?? 交流負載線是有交流輸入信號時工作點的運動軌跡，空載時，交流負載線與直流負載線重合 ③波形分析交流放 大原理（設(shè)輸出空載） 圖 2－ 11 飽合失真示意圖 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 2－ 12 截止失真示意圖 圖 2－ 11 輸入一微小的正弦信號 iu ceCECEcCCbBBbeBEBEuUuiIiiIiuUu???????? 結(jié)論： ①放大電路中的信號是交直流共存 ②輸出 ou 與輸入 iu 相位相反，但幅度被放大了，頻率不變。 ①工作點過高引起飽和失真 [2]；②工作點過低引起截止失真 [2] 圖 2－ 13 交流放大（設(shè)輸出空載） 圖 2－ 14交流負載線 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機 12 設(shè)計方案 圖 2－ 15 為音頻放大電路電路結(jié)構(gòu)圖。 由圖可見 , 反饋型振蕩器是由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的一個閉合環(huán)路 , 放大器通常是以某種選頻網(wǎng)絡(luò) (如振蕩回路 )作負載 , 是一調(diào)諧放大器 , 反饋網(wǎng)絡(luò)一般是由無源器件組成的線性網(wǎng)絡(luò)。 由式 (23)還可知 ,)()(,1)(,)()(,1)(sUsUjTsUsUjTiiii???????? (28) 設(shè)計方案 該部分電路見圖 2－ 17,該部分電路由 11498765876 , LCCCCCCRRR 和 2Q 組成 .其功能是產(chǎn)生高頻載波信號并進行調(diào)制。 電源接通時 , 5C 基極電容器通過 6R 電阻逐漸充電 ,而 7C 則經(jīng)振蕩線圈的 7R 電阻充電 ,但更加之快 , 6C 電容也充電 (其兩端雖僅得小的電壓 ),線圈產(chǎn)生磁場 .基極電壓漸漸上升時 ,晶體管導(dǎo)通 ,并有效地將內(nèi)阻并接在 7C 兩側(cè) .當(dāng) 5C 電容充電至該極的工作電壓時 ,就會發(fā)生好幾個雜亂的周波 ,故我們假定討論在靠近工作電壓之時基極電壓繼續(xù)上升 , 7C 電容試圖阻止射 極用壓的移動 ,到電容器內(nèi)的能量耗盡及再不阻止射級移動之時 ,基一射極電壓降低 ,晶體管截止 ,流人線圈的電流也停止 ,磁場衰潰 .磁場衰潰 ,產(chǎn)生一個相反方向的電壓 ,集極電壓反過來以相反方向 6C 電容充電 ,這電壓也影響到對 7C 電容充電 ,及 7R 射極電阻上的電壓降使到晶休管進入更深的截止 。其中 14C 的作用是將高頻信號直接短路到地以免其對前后級電路產(chǎn)生不必要的影響。 準(zhǔn)線性放大是指僅考察集電級輸出電流中的基波分量在負載兩端產(chǎn)生輸出電壓的放大作用。缺點是準(zhǔn)確度低，但計算比較簡單，易于進行概括性的理論分析。 如果集電極有負載阻抗，則當(dāng)改變基極電壓 BEu 使 Ci 變化時，由于負載上有壓降，就必然同時引起 CEu 的變化。最常用的當(dāng) BEu 與 CEu 同時變化時，表示 CEC ui ~ 關(guān)系的動態(tài)特性曲線，簡稱動態(tài)線 (又叫負載線或工作路。 ? 動態(tài)特性曲線 當(dāng)晶體管在激勵信號下并接入負載阻抗時，在輸出特性圖中，表示集電極電流 Ci 與輸出電壓 CEu 之間的關(guān)系 曲線稱為集電極動態(tài)特性曲線。動 態(tài)線上的每一點都反映了基極電壓 BEu ,集電極電壓 CEu 與集電極電流 Ci 之間的關(guān)系 (瞬時值關(guān)系 )。假定輸入信號是單頻正弦波 , 輸出回路調(diào)諧在輸入信號的 相同頻率上。 圖 2－ 18 諧振功率放大器基本電路圖 (330) )()(oncmCECCbmBBConBEonBECcmCECCbmBBBE VUuVUVGiVuVuGiUuVUVu ????????????????? 　，(231) 肖方 ：無線調(diào)頻發(fā)射機 16 圖 2－ 19 功率放大交流信號變化圖 上式表明，在回路參數(shù) (即偏置、激勵、電源電壓等 )確定后， ? ?uceC fi ? 是一條直線，只要找到兩個點，就可把動態(tài)線繪出。連接 BQ, 點，并延長與 bmBBBE uVu ???m ax 的輸出特性曲線相交于 A點，則直線 AB 便是諧振功率放大器的動態(tài)線，也可稱作諧振功率放大