精品【畢業(yè)設(shè)計】小功率FM發(fā)射機電路的設(shè)計-定

1、小功率小功率 FMFM 調(diào)頻發(fā)射機電路的設(shè)計調(diào)頻發(fā)射機電路的設(shè)計摘要摘要1933 年，世界上第一臺發(fā)射機誕生。美國發(fā)明家阿姆斯特朗發(fā)明了短波（FM）收音機。1939 年,FM 發(fā)射機的發(fā)明者阿姆斯特朗在美國建立了第一個 FM 廣播的發(fā)射站。同年,調(diào)幅收音機開始在美國出售。從此 FM 發(fā)射機技術(shù)開始迅速發(fā)展。在各行各業(yè)中得到應(yīng)用，尤其是小功率 FM 發(fā)射機的應(yīng)用更為廣泛。.論文是關(guān)于小功率調(diào)頻發(fā)射機電路的設(shè)計。通常小功率發(fā)射機采用直接調(diào)頻方式，其中調(diào)頻振蕩級主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定，中心頻率符合指標要求的正弦波信號，且其頻率受到外加音頻信號電壓調(diào)變，緩沖級主要是對調(diào)頻振蕩信號進行放大，以提供末級所需的

2、激勵功率，同時對前后級起有一定的隔離作用，為避免末級功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級的頻率穩(wěn)定度。功放級的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進行發(fā)射。本設(shè)計采用 DSP+鎖相環(huán)技術(shù)，頻率更加穩(wěn)定，頻率不會隨環(huán)境變化而產(chǎn)生頻飄。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：小功率調(diào)頻發(fā)射機 直接調(diào)頻 調(diào)頻振蕩 鎖相環(huán)AbstractAbstract1933, the worlds first transmitter was born. American inventors Armstrong invented the short-wave (FM) radio. 1939, the inventor of

3、FM transmitters Armstrong of the United States established the first FM radio transmitters. The same year, the AM radio began sale in the United States. Since then FM transmitter technology has begun to develop rapidly. In all walks of life to be applied, particularly in low-power FM transmitters of

4、 more extensive. .The paper is about the low power frequency modulated transmitter electric circuit design. The usual low power transmitter selects the direct-frequency modulation method, frequency modulation vibrates the level mainly is has the frequency to be stable, the center frequency conforms

5、to the target request sine wave signal, also its frequency receives the sur- tonic train signalling voltage regulation, the buffer mainly is vibrates the signal to the frequency modulation to carry on the enlargement, by provides the grid-driving power which the last stage needs, at the same time pl

6、ays to the around level has the certain isolation role, for avoids the working mode active status change which the last stage merit puts but affecting the vibration level directly the frequency stability. The merit puts the level the duty guarantees the high efficiency output enough big high frequen

7、cy power, and presents to the antenna carries on the launch. This design USES the DSP + phase locked loop technique, frequency more stable, frequency will not change with the environment and produce frequency wave.Keywords: Small power FM transmitter, Direct FM, FM oscillation, Phase locked loop tec

8、hnique目錄目錄摘要.IABSTRACT.II目錄.III前言.11 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng).21.1 調(diào)頻發(fā)射機的性能指標概念.21.2 調(diào)頻發(fā)射機性能指標及設(shè)計要求.31.3 調(diào)頻發(fā)射機基本原理方框圖.41.4 發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖.41.5 調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)方框圖各部分簡介.51.6 調(diào)頻發(fā)射機的工作原理.62 鎖相環(huán)路（PLL）.82.1 鎖相環(huán)路作用及原理.82.2 鎖相環(huán)路的各組成部分及具體工作過程.93 高頻振蕩電路的選取.113.1 高頻振蕩電路的設(shè)計要求及選取.113.1.1 方案一:變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器.113.1.2 方案二:石英晶體振蕩器.123.2 振蕩器的選擇

9、.154 頻率調(diào)制.164.1 頻率調(diào)制的性能指標.164.2 頻率調(diào)制方案選取.164.2.1 方案一：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路.164.2.2 方案二：變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路.184.3 所選變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路參數(shù)的估算.195 高頻功率放大器.215.1 高頻功率放大器概述.215.2 諧振功率放大電路.226 整機電路分析與調(diào)試.236.1 液晶顯示控制電路.236.2 實驗整機電路圖及相關(guān)程序.246.3 整機主要元器件選用及簡介.25總結(jié).29致謝.30參考文獻.31附錄 A .32附錄 B .33附錄 C .34前言前言自 20 世紀 90 年代以來，無線通信在全球范圍內(nèi)取得了

10、突飛猛進的發(fā)展。無論是軍用或民用通信，在各種頻段上出現(xiàn)了許多新的系統(tǒng)和模式，滿足了社會上各種各樣的需求。發(fā)射機作為無線通信設(shè)備的重要組成部分，其發(fā)展極大的促進了無線通信技術(shù)的發(fā)展。無線電技術(shù)誕生以來，信息傳輸和信息處理始終是其主要任務(wù)。為了有效地進行傳輸，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。為減小各種因素引起的系統(tǒng)不穩(wěn)定，增強系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)必須包括自動增益控制、自動頻率控制和自動相位控制（鎖相環(huán)）在內(nèi)的反饋控制電路。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。FM 發(fā)射機具有使接收機接收靈敏度高，抗干擾力強、音質(zhì)清晰等

11、特點，但往往在制作、調(diào)試過程中易出現(xiàn)電路易停振、抗干擾力差、容易跑頻、失真等故障。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。通過教師的悉心指導和自己的不斷努力，最終完成了畢業(yè)設(shè)計的各項任務(wù)，成功設(shè)計一小功率調(diào)頻廣播發(fā)射器，基本完成其各項功能。論文的正文部分主要包括 3 個要點，如下： 簡述設(shè)計原理、設(shè)計框圖和設(shè)計要求； 闡述各單元電路的設(shè)計原理及其功能； 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、參考文獻和附件構(gòu)成該論文。1 1 調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)1.1 調(diào)頻發(fā)射機的性能指標調(diào)頻發(fā)射機的性能指標概念概念與調(diào)幅系統(tǒng)相比，調(diào)頻系統(tǒng)由于高頻振蕩器輸出的振幅不變，因

12、而具有較強的抗干擾能力和較高的效率，所以在無線通信、廣播電視、遙控遙測等方面獲得廣泛應(yīng)用。調(diào)頻發(fā)射機的性能指標的概驗如下：1、發(fā)射功率：一般是指發(fā)射機輸送到天線上的功率。只有當天線的長度與發(fā)射機頻率的波長可比擬時，天線才能有效地把載波發(fā)射出去。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*108m/s，若接受機的靈敏度VA=2V，則通信距離 s 與發(fā)射機功率PA的關(guān)系為 mwAkmps4107 表 1.1.1 列出了小功率發(fā)射機的功率PA與通信距離 s 的關(guān)系。表 1.1 發(fā)射機功率與距離關(guān)系表PA/mw50100200300400500600700S/km2.843

13、.384.024.454.825.085.275.502、工作頻率或波段：發(fā)射機的工作頻率應(yīng)根據(jù)調(diào)制方式，在國家或有關(guān)部門規(guī)定的范圍內(nèi)選取。廣播通信常用波段的劃分如表1.1.2 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)。表 1.2 廣播通信波段劃分表波段名稱波長范圍頻率范圍頻段名稱超長波10010km330kHz甚低頻長波101km30300 kHz低頻中波1000200m0.31.5 MHz中頻短波20010m1.530 MHz高頻超短波（米波）101m30300 MHz甚高頻3、總效率：發(fā)射機發(fā)射的總效率PA與其消耗的總功率PC之比稱為發(fā)射機的總效率A，即 A=PA/PC 4、非線

14、形失真：當最大頻偏為 75KHz，調(diào)制信號的頻率為100Hz7500Hz 時，要求調(diào)頻發(fā)射機的非線形失真系數(shù)應(yīng)小于 1%。5、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。6、輸出阻抗：對調(diào)頻廣播而言，一般要求輸出阻抗為 50 歐，對電視差轉(zhuǎn)而言一般要求 75 歐。7、殘波輻射：殘波輻射是指雜波與輸出功率之比。8、信雜比：信雜比是指已調(diào)波在規(guī)定頻偏的情況下經(jīng)理想解調(diào)后有用信號功率與載波功率之比。9、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)。1.2 調(diào)頻發(fā)射機性能指標及設(shè)計要求調(diào)頻發(fā)射機性能指標及設(shè)計要求1、發(fā)射功率AP8

15、0mW2、負載電阻LR=753、工作中心頻率0f=100KHz4、最大頻偏mf=75KHz5、總效率A50%6、發(fā)射距離1Km7、調(diào)制方式：FM 1.3 調(diào)頻發(fā)射機基本原理方框圖調(diào)頻發(fā)射機基本原理方框圖圖 1.1 直接調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)組成框圖1.4 發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖 圖 1.2 發(fā)射機系統(tǒng)各部分波形圖1.5 調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)方框圖各部分調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)方框圖各部分簡介簡介1、參考分頻器作用：合理的分割各單元的工作頻段，合理進行各單元功率分配，使各單元之間具有恰當?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

16、接起來。2、鑒相器作用：鑒相器是一個相位比較裝置，又稱為相位比較器。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)。 圖 1.3 鑒相器3、環(huán)路濾波器作用：在鑒相器的輸出端衰減高頻誤差分量，以提高抗干擾性能；在環(huán)路跳出鎖定狀態(tài)時，提高環(huán)路以短期存儲，并迅速恢復信號。4、壓控振蕩器作用：壓控振蕩器受控制電壓控制，使嚴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。5、緩沖放大器作用：提高負載能力和減少負載對信號源的影響，兼有增加抗干擾能力。6、可變分頻器作用：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

17、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，按照預定的分頻數(shù)，對分頻前的時鐘信號進行分頻，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。7、高頻放大器作用：高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，

18、保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。1.6 調(diào)頻發(fā)射機的工作原理調(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。在將放大后的音頻電信號送到頻率調(diào)制中，采用直接調(diào)頻的方式，使音頻電信號直接去控制高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻信號，為了穩(wěn)定高頻振蕩器的頻率，采用緩沖隔離。為達到預訂的頻率采用倍頻使高頻信號頻率整倍升高到所需值。將已調(diào)信號的功率放大以使負載（天線）獲得令人滿意的發(fā)射功率有遠距離的發(fā)送。調(diào)頻

19、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。調(diào)頻電臺的頻帶通常大約是 200250kHz，其頻帶寬度是調(diào)幅電臺的數(shù)十倍，便于傳送高保真立體聲信號。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 308000Hz 的范圍內(nèi)。在調(diào)頻時，可以將音頻信號的頻率范圍擴大至 3015000Hz，使音頻信號的頻譜分量更為豐富，聲音質(zhì)量大為提高。2 2 鎖相環(huán)路（鎖相環(huán)路（PLLPLL）2.1 鎖相環(huán)路作用鎖相環(huán)路作用及原理及原理一、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)電路是一種相位負反饋系統(tǒng)，利用相位誤差信號電壓去消除頻率誤

20、差。二、原理：鎖相環(huán)路基本組成如圖 2.1 所示，它是由鑒相器、環(huán)路濾波器、和壓控振蕩器組成的閉合環(huán)路。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。環(huán)路低通濾波器是用來消除誤差信號中的高頻分量及噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。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。圖 2.1 鎖相環(huán)路基本組成框圖眾所周知，當兩個正弦信號頻率相等是，這兩個信號之間的相位差必然保持恒定，若兩個正弦信號不相等，則它們之間的瞬時相位差將隨時間的變化而不斷變化，換句話說，如果能保證兩個信號之間的相位差恒定，則這兩個信號頻率必定相等。鎖相環(huán)路就是利用兩個

21、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，從而達到兩個信號頻率相等的目的。2.2 鎖相環(huán)路的各組成部分及具體工作過程鎖相環(huán)路的各組成部分及具體工作過程一、鎖相環(huán)路的新能主要取決于鑒相器、壓控振蕩器和環(huán)路濾波器三個基本組成部件。鑒相器（PD）是進行相位比較的裝置，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。低通濾波器（LPF）是個線性電路，它的作用是：濾除鑒相器輸出電壓 Vd(t)中的高頻分量和噪聲，起平滑濾波的作用，以保證系統(tǒng)所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電

22、路通常由電阻、電容或電感等組成，有時也包含運算放大器。電壓控制振蕩器（VCO）是一個電壓頻率（或稱電壓相位）變換電路，其振蕩瞬時角頻率受控制電壓的控制，使輸出信號頻率向輸入信號頻率靠攏，兩個信號間的相位差減小。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準，將它的頻率和相位與從VCO輸出端送來的信號進行比較。如果在它的工作范圍內(nèi)檢測出任何相位（頻率）差，就產(chǎn)生一個誤差信號Vd(t)，這個誤差信號正比于輸入信號和VCO輸出信號之間的相位差，通常是以交流分量調(diào)制的直流電平。 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

23、變其頻率，使輸入基準信號和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。對于已經(jīng)鎖定的環(huán)路，若輸入信號的頻率或相位稍有變化，立刻會在兩個輸入信號的相位差上反映出來，鑒相器的輸出也會隨著改變并驅(qū)動VCO的頻率和相位以同樣的規(guī)律跟著變化。環(huán)路的這種狀態(tài)稱為跟蹤狀態(tài)。因此可以說鎖相環(huán)是一個相位自動控制系統(tǒng)，其鎖定狀態(tài)的取得是靠相位差的作用，鎖定狀態(tài)的維持也仍然依靠相位差的作用。鎖相環(huán)路基本特性有（1）環(huán)路鎖定后，沒有頻率誤差。當鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率嚴格等于輸入信號頻率，而只有不大的剩余相位誤差。（2）頻率跟蹤特性。鎖相環(huán)路鎖定時，壓控振蕩器的輸出頻率

24、能在一定的范圍內(nèi)跟蹤輸入信號頻率變化。（3）窄帶濾波特性。鎖相環(huán)路通過環(huán)路濾波器的作用后具有窄帶濾波特性。當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。鎖相環(huán)路的這些特點，使它在自動頻率控制中得到應(yīng)用，以達到精確的頻率控制，而其它的頻率控制系統(tǒng)總是存在剩余頻差。3 3 高頻振蕩高頻振蕩電路的選取電路的選取3.1 高頻振蕩電路的高頻振蕩電路的設(shè)計要設(shè)計要求求及選取及選取滿足振蕩的性能指標要求1、振

25、蕩中心頻率0f=MHz502、穩(wěn)定度為510量級以上3、電路容易起振，輸出波形好3.1.1 方案一方案一: :變壓器反饋式變壓器反饋式LCLC正弦波振蕩器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。圖 3.1 變壓器反饋式 LC 正弦波振蕩器電路 一、電路組成（1）放大電路 圖中由 V 組成采用分壓式偏置的共射電路，耦合電容Cb和發(fā)射極旁路電容Ce 容量較大，在振蕩頻率上，交流阻抗小，可視短路。（2）選頻網(wǎng)絡(luò) 選頻網(wǎng)絡(luò)由L1和C構(gòu)成。作為三極管集電極負載。（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。變壓器二次側(cè)繞組 N3接輸出負

26、載。二、電路能否振蕩的判斷1.相位平衡條件判斷在反饋輸入端 K 處斷開，用瞬時極性法進行判斷。設(shè) V 基極上的瞬時極性為正，則集電極為負，即L1的瞬時極性為上正下負。根據(jù)同名端的概念，N2上端瞬時極性為正，反饋至 K 處的瞬時極性為正，為正反饋。滿足振蕩的相位平衡條件。2.振幅起振條件的判斷本電路中，N1、N2同繞在一磁芯上為緊耦合。放大電路為共射電路，放大倍數(shù)較大，這種電路是利用三極管的非線性實現(xiàn)內(nèi)穩(wěn)幅的。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N1、N2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。三、振蕩頻率f0的估算振蕩器的振蕩頻率網(wǎng)絡(luò)的固有諧

27、振頻率。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。3.1.2 方案二方案二: :石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 一、石英晶體振蕩器的基本原理 1、石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu) 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等） ，在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。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。 2、壓電效應(yīng) 若在石英晶

28、體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。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)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。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。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。 3、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 L、C、R 支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，它的等效阻抗最小

29、（等于R） 。串聯(lián)揩振頻率用 fs 表示，石英晶體對于串聯(lián)揩振頻率 fs 呈純阻性.（2）當頻率高于 fs 時 L、C、R 支路呈感性，可與電容 C。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用 fd 表示。二、石英晶體振蕩器的主要參數(shù)石英晶體振蕩器的主要參數(shù)有標稱頻率、負載電容、激勵電平、工作溫度范圍及溫度頻差等。1、標稱頻率 標稱頻率是指石英晶體振蕩器的振蕩頻率，它與負載電容的容量值有關(guān)。2、負載電容 負載電容是指與石英晶體振蕩器各引腳相關(guān)聯(lián)的總有效電容（包括應(yīng)用電路內(nèi)部與外圍各電容）之和。負載電容常用的標準值有 16PF、20PF、30PF、50PF、100PF。3、激勵電平 激勵電平是指石英晶體振蕩器工

30、作時所消耗的有效功率。該值決定電路工作頻率的確良穩(wěn)定程度。激勵電平常用的標準值有 0.1 mW、0.5 mW、1 mW、2 mW、4 mW。4、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）。5、溫度頻差 溫度頻差是指石英晶體振蕩器在工作溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對于基準溫度下工作頻率的最大偏離值，它用來反映石英晶體振蕩器的頻率溫度特性。三、原理工作特性1、 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

31、大，既顯現(xiàn)出電的諧振特性。2、石英晶體的振動具有多諧性，除基頻振動外，還有奇次諧波的泛音振動。（1） 、專門用于基頻振動的晶體稱為基音晶體。（2） 、專門用于泛音振動的晶體稱為泛音晶體。四、等效電路和頻率1、石英晶體振蕩器的等效電路和頻率如 3.2 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?，F(xiàn)分析如下。2、 當 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sf=LC21 3、 當外加信號頻率高于sf時，LX 增大，CX 減小，R、L、C 串聯(lián)支路呈感性，可與

32、 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=|2100CCCCL=LC2101CC=0f01CC 石英晶體的電抗頻率特性如圖 3.2（b）所示。從圖中可以看出，凡信號頻率低于串聯(lián)諧振頻率sf或高于并聯(lián)諧振頻率pf時，石英晶體均顯容性。只有信號頻率在sf和pf之間才顯感性。在感性區(qū)域，它振蕩頻率穩(wěn)定度極高。4、 石英晶體構(gòu)成的正弦波振蕩器基本電路有兩類。一類是石英晶體作為高 Q 電感元件與回路中的其他元件形成并聯(lián)諧振，稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；另一類是石英晶體工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)，作為高選擇性短路元件，稱為串聯(lián)型晶體振蕩器。五、石英晶體振蕩電路優(yōu)缺點1、容易起振 2、頻率調(diào)節(jié)不方便3、工作

33、頻率泛音式振蕩可達MHzf2004、振蕩波形好5、穩(wěn)定度可達1110數(shù)量級3.2 振蕩器的選擇振蕩器的選擇一、變壓器反饋式LC正弦波振蕩器電路易起振，頻率調(diào)節(jié)方便但波形差工作在低頻段。二、采用石英晶體振蕩器石英晶體諧振器具有很高的標準性。電路的頻率穩(wěn)定度高，輸出波形好，電路簡單，只有該電路的穩(wěn)定度才能滿足指標要求。為使電路工作的穩(wěn)定度提高采用 50MHz的泛音式振蕩。通過對比采用石英晶體振蕩器。4 4 頻率調(diào)制頻率調(diào)制4.1 頻率調(diào)制的頻率調(diào)制的性能指標性能指標1、 中心頻率要穩(wěn)定2、 最大頻偏 mf =KHz75 3、 非線性失真要小4、 調(diào)制靈敏度要要高4.2 頻率調(diào)制方案選取頻率調(diào)制方案

34、選取4.2.1 方案一：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路方案一：變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路一、 變?nèi)荻O管的特性變?nèi)荻O管是根據(jù) PN 結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計的一種二極管。它的極間結(jié)構(gòu)、伏安特性與一般檢波二極管沒有多大差別。不同的是在加反向偏壓時，變?nèi)荻艹尸F(xiàn)一個較大的結(jié)電容。這個結(jié)電容的大小能靈敏地隨反向偏壓而變化。正是利用了變?nèi)荻O管這一特性，將變?nèi)荻O管接到振蕩器的振蕩回路中，作為可控電容元件，則回路的電容量會明顯地隨調(diào)制電壓而變化，從而改變振蕩頻率，達到調(diào)頻的目的。二、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如 4. 1 所示 圖 4. 1 變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路工作原理：圖中1R、2R是變?nèi)荻O

35、管的偏置電阻；3R為隔直電阻，主要是隔離音頻放大與振蕩之間相互干擾；2C 是高頻噪聲消除電容；1bR 、2bR 為射隨器的基極偏置電阻；由 Q、3C、4C 、5C、JT、jC 組成并聯(lián)型晶體振蕩電路產(chǎn)生MHz50的振蕩頻率，其中正反饋電壓取自3C兩端。（1） 、變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路的調(diào)制非線性是由相對頻偏W/Wc 的非理想變?nèi)萏匦砸鸬?，因此在保證一定失真要求的前提下，通過提高載波 Wc，可以擴大電路的最大有效頻偏mW ，該圖是MHz50的直接調(diào)頻電路，由晶體、變?nèi)荻O管、一個3C和4C 的電容和三極管一起構(gòu)成了調(diào)頻電路的主體。（2） 、又振蕩電路的知識我們知道三極管集電極支路中，按頻分方式

36、共存有較大的基頻群已調(diào)波和較小的二倍頻群已調(diào)波。這時在該支路中接入并聯(lián)諧振回路，使它諧振于二倍頻群，完成對二倍頻群的已調(diào)波分量的提取，并同時滿足基頻分量的低阻抗特性，減小對振蕩的影響。（3） 、總之，這種先在較低的載頻上進行調(diào)頻，然后再通過提取較高載頻已調(diào)波的擴展頻偏方法，使的我們可以在調(diào)頻時采用高穩(wěn)定的晶體型調(diào)頻電路，而不用考慮頻偏的不足。（4） 、需要指出的是：直接調(diào)頻電路在具有調(diào)制頻偏大的相對優(yōu)勢外，還存在著控制精度差和穩(wěn)定性不好的缺陷。這些缺陷可歸納為以下兩個原因（a）調(diào)制信號對震蕩頻率直接控制時帶來的瞬態(tài)過程較長。（b）震蕩和調(diào)控信號在部分電路中共存所形成的相互影響。（4） 、電路中

37、輸出采用的是射極輸出器，它具有以下的特點：、 可以作為高輸入電阻的輸入級、 可以作為低輸出電阻的輸出級、 可以作為兩極共射放大電路之間的隔離級，起到阻抗匹配作用4.2.2 方案二：變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路方案二：變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如 4.2 所示圖 4.2 間接調(diào)頻原理方框圖變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路圖如 4.3 所示圖 4. 3 變?nèi)荻O管間接調(diào)頻電路工作原理：圖中三極管 V 構(gòu)成載波放大器，其輸入信號來自高穩(wěn)太的晶體振蕩器，輸出電壓通過 R1、C1、加到由 L 和變?nèi)荻O管結(jié)電容 Cj構(gòu)成的并聯(lián)諧振回路調(diào)相電路。C1、C2為隔直電容，對載波可視為短路，所以載波輸出電壓

38、tus經(jīng) R1變成電流輸入調(diào)相電路。R2用來減輕后級電路對回路的影響。+9V 直流電壓通過 R3、R 供給變?nèi)荻O管的反向偏置電壓，R3 用作調(diào)制信號與偏壓源之間的隔離電阻，C3為調(diào)制信號耦合電容。R、C 為積分電路。4.3 所選變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路參數(shù)的估算所選變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路參數(shù)的估算選取變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路，該電路原理簡單，容易獲得較大的頻偏。（1） 、1R、2R、3R的估算 因為1R、2R是變?nèi)荻O管的靜態(tài)偏置電壓電阻 所以 QV=212RRRVcc 取 QV=-4V，1R=10K，則 2R=12.5K取2R標稱值 10K 隔離電阻3R取 3.9K（2） 、1C的取值 因為1

39、C為高頻濾波電容，取值如表 2-1 所以1C取值為 1000p（3） 、JT 的選擇 JT 選用大約MHz50的泛音式振蕩（4） 、射極輸出元件的估算 因為，Vcc=9V,LR =75，=100 取CQI=1.5mA,eR=560 eQV=CQIeR=0.84V bV= eQV+0.7V=1.54VbQI=CQI/(1+100)=14.85 A取流過1bR 的電流為 10bQI，則 1bR =bQbCCIVV10=50.24K bQbbIVR32 =K21.35 取標稱值1bR =47K，2bR =33K， （5） 、5C的估算 C 耦（3-10）/2LLRf 10/2*3.14*50M*0.

40、75 43 pF5C取標稱值 47 pF5 5 高頻功率放大器高頻功率放大器5.1 高頻功率放大器概述高頻功率放大器概述 一、高頻功率放大器的功能高頻功率放大器的主要功能是用小功率的高頻輸入信號去控制高頻功率放大器,將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大功率高頻能量輸出, 它主要應(yīng)用于各種無線電發(fā)射機中。二、高頻功率放大器的主要技術(shù)指標1.高頻輸出功率:輸出功率 Po2.效率 : =輸出功率 Po /直流電源功率 P3.功率增益: 輸出功率 Po/輸入功率 Pi4.帶寬7 . 0B:5.矩形系數(shù) Kr0.1:帶寬 B0.1/帶寬 B0.7 三、高頻功率放大器的分類高頻功率放大器可分為窄帶放大器和寬帶放大

41、器兩類。例如,中波段調(diào)幅廣播的載波頻率為(535-1605)kHz,而傳送信息的相對帶寬只有0.6%-1.7%,發(fā)射機中的高頻功率放大器一般采用窄帶選頻網(wǎng)絡(luò)為負載。而對某些特殊要求的通信機,要求頻率相對變化的范圍大.由于調(diào)諧系統(tǒng)復雜,窄帶高頻功率放大器的應(yīng)用就受到很大的限制.采用傳輸線變壓器作負載可構(gòu)成寬帶高頻功率放大器.高頻功率放大器希望輸出的諧波分量盡可能小,以免對其它頻道產(chǎn)生干擾.國際對諧波輻射規(guī)定是: (1) 對中波廣播來說,在空間任一點的諧波場強不得超過基波場強的 0.02%. (2) 無論電臺的功率有多大,在距電臺一公里處的諧波場強不得大于 50v/m.在一般情況下,假如任一諧波的

42、輻射功率不超過 25mW,即可認為滿足上述要求.5.2 諧振功率放大電路諧振功率放大電路諧振功率放大器是由輸入回路、晶體管和輸出回路組成.輸入、輸出回路在諧振功率放大器中的作用是,提供放大器所需的正常偏置;實現(xiàn)濾波(調(diào)諧于基波頻率);保證阻抗匹配?？烧J為它是由直流饋電電路和匹配網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。一、直流饋電電路直流饋電線路包括集電極饋電和基極饋電線路。圖 5.1 是集電極饋電線路的兩種形式: 串聯(lián)饋電線路和并聯(lián)饋電線路。 圖 5.1（a）晶體管、負載回路、電源三者是串聯(lián)的,故稱為串連饋電。圖 5.1(b) 中晶體管、 電源、 諧振回路三者是并聯(lián)連接的, 故稱為并聯(lián)饋電。圖 5.1 集電極饋電線路

43、兩種形式:(a) 串聯(lián)饋電; (b) 并聯(lián)饋電二、匹配網(wǎng)絡(luò)雙端口網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有這樣的幾個特點: (1) 以保證放大器傳輸?shù)截撦d的功率最大, 即起到阻抗匹配的作用; (2) 抑制工作頻率范圍以外的不需要頻率, 即有良好的濾波作用; (3) 大多數(shù)發(fā)射機為波段工作 。LC 匹配網(wǎng)絡(luò)6 6 整機電路分析與調(diào)試整機電路分析與調(diào)試6.1 液晶顯示控制電路液晶顯示控制電路1234J1CO N4VCCVCCC4104VCCLC D _C LKLC D _R STLC D _SC ELC D _D CLC D _D AK EY 1K EY 2K EY 3RESTVOUTGNDOSCSCED/CSDINSCLKVD

44、DLED+LED-CO N1LCD5110VCCC7104VCCR9 22RR F _SD AR F _SC LC110uFS2S3S1K EY 3K EY 2K EY 1制制制制制制制RST/P3.61RXD2TXD3X14X25P3.36P3.47GND8P3.79P1.010P1.111P1.212P1.513P1.614P1.715VCC16U4STC11L04E圖 6.1 液晶顯示控制電路1、液晶顯示采用 STC11L04E 控制。STC11L04E 為 1T（單時鐘周期）單片機，工作電壓 2.4V3.6V，4K的 flash，256 字節(jié)的 SRAM，1K 的 EEPROM，采用

45、SOP16 封裝。其引腳圖如下：圖 6.2 STC11L04E 引腳圖2、液晶屏幕選用 LCD5110。圖 6.3LCD5110LCD5110 特點：性價比高，可顯示 15 個漢字，30 個字符，接口簡單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動，速度快，是 LCD12846 的 20 倍，是 LCD1602的 40 倍，其工作電壓 3.3V，正常顯示時工作電流 200uA 以下，且有掉電模式。6.2 實驗整機電路圖實驗整機電路圖及相關(guān)程序及相關(guān)程序?qū)嶒炚麢C電路圖見附錄 B試驗相關(guān)程序見附錄 C下圖 6.4 為實驗電源電路圖：12VC43104R20100R211KC45220uFC44104VCC_ADJ

46、Vin3ADJ1Vout2U5LM 317圖 6.4 實驗電源電路圖電源要求：1，輸入電壓：直流 12V2，輸入電流：1.0A 6.3 整機主要元器件選用及簡介整機主要元器件選用及簡介所有部件型號參數(shù)見附錄 A 表一1、FM 發(fā)射芯片采用 QN8027。QN8027 是一顆低能耗、高性能的單芯片立體聲 FM 調(diào)頻發(fā)射芯片，主要適用于多種便攜式多媒體產(chǎn)品，包括 MP3/MP4， 數(shù)碼像框，Audio，手機，GPS 以及個人數(shù)字廣播等領(lǐng)域。QN8027 現(xiàn)已被國際知名公司品牌上使用如 IPOD、貝爾金；該芯片通過了 FCC 認證，同時具備優(yōu)良性能，信噪比達到 65dB,且每個 IC 引腳的 ESD

47、 均有 2000V，從而使產(chǎn)品具備高直通率和大大降低了在 FM 發(fā)射方面出現(xiàn)問題造成的返修比例。 QN8027 集成了完整的發(fā)射功能，從立體聲輸入和 RF 天線發(fā)射等功能，可滿足應(yīng)用于全球的 FM 帶寬的調(diào)頻發(fā)射廣播。它包含可變的輸入增益調(diào)節(jié)，可選的預加重電路，高精確度，抗干擾的立體聲編碼和導頻控制，低燥音的 PLL 合成調(diào)制，可調(diào)輸出功率放大器以及帶通濾波功能等等以確保最清潔的發(fā)射頻譜。QN8027 擁有集成晶振驅(qū)動和單芯片數(shù)字校驗電路，完全無需外圍擴展電路就能確保音頻的良好通行；支持 7.6MHz 參考時鐘和晶振，保證了高品質(zhì)的音頻效果；它同時集合了實時過調(diào)制監(jiān)測器和可編程的音頻接口以排除

48、失真，使音質(zhì)最優(yōu)化，以支持更為寬廣的音頻輸入；由于它的低功耗，充分的延長電池壽命；基于 LDO 的構(gòu)造，使得QN8027 可以直接聯(lián)接電池和提供高水準的 PSRR 以更高效的控制音噪，特別是對于來自于 GSM/GPRS 手機的 TDMA 的噪音。QN8027 可以支持固定頻點發(fā)射，能不間斷的支持 76-108MHz 全頻段，能同時支持包括北美、歐洲、亞洲、日本等在內(nèi)的 FM 調(diào)頻頻率。支持兩線、三線控制以實現(xiàn)單一操作控制所有的可編程功能；同時 GPIO控制總線在無需使用 MCU 時使操作控制更方便簡單化。圖 6.6 發(fā)射芯片 QN8027 引腳圖引腳定義：XTAL2 晶振接入 XTAL1 晶振

49、接入 VCC 電源接入 GND 接地 RFO 射頻輸出 ALI 左聲道輸入 ARI 右聲道輸入 VIO 輸入/輸出控制 SDA I2C 總線 SCL I2C 總線2、運算放大電器采用 LM358。LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。特性：內(nèi)部頻率補償；直流電壓增益高（約 100dB）；單位增益頻帶寬（約 1MHz）；電源電壓范圍寬：單電源（330V）雙電源（1.5 一15V）；低功耗電流，適用于電池供電、低輸入偏流；低輸入失真電壓和電流；共模輸入電壓范圍寬，

50、包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大（0 至 Vcc-1.5V）。圖 6.7 運算放大器 LM358參數(shù)：輸入偏置電流 45 nA輸入失調(diào)電流 50 nA輸入失調(diào)電壓 2.9mV輸入共模電壓最大值 VCC1.5 V共模抑制比 80dB電源抑制比 100dB3、穩(wěn)壓芯片采用 LM317 和 LM117LM317 穩(wěn)壓器電路圖如下：圖 6.8LM317 穩(wěn)壓器電路圖LM117/LM317 是美國國家半導體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM117/LM317 的輸出電壓范圍是 1.2V 至 37V，負載電流最大為 1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓

51、。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常 LM117/LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比 LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM117/LM317的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。可

52、調(diào)整輸出電壓低到 1.2V。保證 1.5A 輸出電流。典型線性調(diào)整率 0.01%。典型負載調(diào)整率0.1%。80dB 紋波抑制比。輸出短路保護。過流、過熱保護。調(diào)整管安全工作區(qū)保護。標準三端晶體管封裝。 LM117/LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)?？偨Y(jié)總結(jié)本論文首先確立出什么是小功率 FM 發(fā)射機電路，擬定了調(diào)配發(fā)射的系統(tǒng)框圖，以及部分的波形圖。然后通過各部分系統(tǒng)優(yōu)缺點的對比，確定的電路最優(yōu)形式，計算各級電路元件的參數(shù)并選取元件?？偟膩碚f，此次畢業(yè)實習及畢業(yè)設(shè)計完成了任務(wù)書規(guī)定的各項要求，掌握了小功率調(diào)頻發(fā)射機的調(diào)試過程。熟悉各種儀器的調(diào)試，特別是關(guān)于頻偏的測試。選擇各級電路的靜態(tài)

53、工作點。掌握了調(diào)頻發(fā)射機整機電路的設(shè)計與調(diào)試方法，以及高頻電路的調(diào)試中常見故障的分析與排除。學會如何將高頻單元電路組合起來實現(xiàn)滿足工程實際要求的整機電路的設(shè)計與調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計中使我對電子設(shè)計軟件EDA、protel99；辦公軟件 word、Excel 等的操作過程更加熟練。最后敬請各位專家、老師和同學對論文和今后的研究工作提出寶貴的指導意見和建議。致謝致謝此次畢業(yè)實習、畢業(yè)設(shè)計和學位論文撰寫過程中，得到了多位老師、同學、朋友的關(guān)心、指導和幫助。入學以來，各位老師一直以來的辛勤工作和教誨使我能順利地度過這難忘的四年，使我在綜合素質(zhì)提高、專業(yè)理論知識學習和實踐工作能力等各方面受益匪淺。感謝四年以

54、來眾多同學和朋友的幫助，大家一起在緊張的學習之余度過了許多愉快的時光。感謝父母多年以來的關(guān)愛！參考文獻參考文獻1、胡宴如.高頻電子線路.第二版.北京：高等教育出版社。2、楊翠娥.高頻電子線路實驗與課程設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社。3、楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.第二版.北京：高等教育出版社。4、王軍偉.音響設(shè)備原理與維修技術(shù).北京：高等教育出版社。5、張慶雙.電子元器件的選用與檢測.北京：機械工業(yè)出版社。7、劉守義.高頻電子技術(shù).第一版.北京：電子工業(yè)出版社。8、張義芳.馮建華.高頻電子線路.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社。9、武秀玲.沈偉慈.高頻電子線路.西安:西安電子科技大學出版

55、社。附錄附錄 A A附錄附錄 B BC18 105C19 105C5 105567U1BLM35832184U1ALM358R3100R447K6V6VR73K3R83K36VC245PR547KR647KC10104C6 104R1547KR10100R14100R13100Q19018Q42SC1971Q22SC3355Q32SC2053C2122PC3175PC9104C2222PC8104C3375PC3575PC15104C3675PC4175PC4075PC3475PC2522PC29102C13104L25.5TC3275PL35.5TR11100R12100L56.5TL46.5TL65.5TC28102L86.