小型通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告

、課題名稱：小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作二、設(shè)計(jì)目的：通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及配置有全面的了解。訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生具體問(wèn)題的能力。讓學(xué)生通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，熟悉基本通信系統(tǒng)單元的設(shè)計(jì)方法和工作原理，尤其是調(diào)頻和解調(diào)原理。對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本技能訓(xùn)練，例如組成系統(tǒng)、調(diào)試、查閱資料、繪圖、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等；使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容利用通信原理和高頻電子線路的相關(guān)知識(shí)，來(lái)完成對(duì)輸入的語(yǔ)音信號(hào)的調(diào)頻，然后通過(guò)解調(diào)利用耳機(jī)接收該語(yǔ)音信號(hào)。四、設(shè)計(jì)要求1、發(fā)射機(jī)功率/A3100mW,負(fù)載電阻RL=75Q2、開(kāi)闊地傳播距離S>100m3、發(fā)射機(jī)工作頻率4=88MHz?108MHz4、調(diào)頻信號(hào)幅度ULm=1時(shí)，最大頻偏^fm=20kHz5、接收機(jī)工作頻率廣=88MHz?108MHz6、輸出平均功率Po=0.25W（負(fù)載電阻R8Q）7、接收靈敏度丫=10pV五、設(shè)計(jì)進(jìn)度表序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容所用時(shí)間1布置任務(wù)，查閱資料及調(diào)研。4天2硬件設(shè)計(jì)，繪制電路圖，生成PCB。6天3實(shí)際電路調(diào)試。2天4答辯、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)3天合計(jì)15天六、設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告的基本內(nèi)容至少包括封面、正文、附錄三部分。課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求統(tǒng)一格式，字體工整規(guī)范。1、封面封面包括“《小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作》課程設(shè)計(jì)報(bào)告”、班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)以及完成日期等。2、正文正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：（1）課程設(shè)計(jì)題目；（2）課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求；（3）設(shè)計(jì)過(guò)程（包括方案論證、設(shè)計(jì)原理、創(chuàng)新點(diǎn)以及采用的新技術(shù)等）；（4）硬件系統(tǒng)框圖與說(shuō)明；（5）軟件PCB的制作流程與說(shuō)明；（6）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會(huì)；遇到的問(wèn)題和解決的方法；技術(shù)實(shí)現(xiàn)技巧和創(chuàng)新點(diǎn)；作品存在的問(wèn)題和改進(jìn)設(shè)想等）；附錄附錄1：電路原理圖附錄2：生成PCB圖附錄3：使用元器件一覽表（序號(hào)、名稱、型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量、備注）附錄4：參考文獻(xiàn)七、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定辦法評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績(jī)1、設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性（20分）2、遵守紀(jì)律、不遲到、不曠課（5分）3、態(tài)度認(rèn)真、學(xué)習(xí)刻苦（5分）4、安裝調(diào)試細(xì)致耐心（10分）5、創(chuàng)新性（10分）6、設(shè)計(jì)結(jié)果（例如：硬件成果、軟件PCB）（20分）7、課程設(shè)計(jì)報(bào)告：原理清晰，要素齊全，格式規(guī)范、參考文獻(xiàn)充分（10分）8、答辯（20分）總分（100分）備注：成績(jī)等級(jí)：優(yōu)（90分?100分）、良（80分?89分）、中（70分?79分）、及格（60分?69分）、60分以下為不及格。八、參考書(shū)目1、張肅文.《高頻電子線路》北京：高等教育出版社，2000.2、南利平.《通信原理》北京：清華大學(xué)出版社，2002.

時(shí)間內(nèi)容12月5日（星期一）學(xué)生分組，下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12月6日（星期二）學(xué)生查找資料12月7日（星期三）閱讀資料，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)12月8日（星期四）閱讀資料，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)12月9日（星期五）老師講解、設(shè)計(jì)舉例12月12日（星期一）學(xué)生分模塊講述設(shè)計(jì)方案（拾音電路設(shè)計(jì)，音頻放大電路設(shè)計(jì)，正弦波振蕩電路設(shè)計(jì)）12月13日（星期二）學(xué)生分模塊講述設(shè)計(jì)方案（調(diào)頻電路設(shè)計(jì)，高頻諧振功放電路設(shè)計(jì)，天線電路設(shè)計(jì)，高頻小信號(hào)電路設(shè)計(jì)，解調(diào)電路設(shè)計(jì)）12月14日（星期三）在機(jī)房畫(huà)自己設(shè)計(jì)的原理圖，PCB板圖，列采購(gòu)清單，元件、器件去市場(chǎng)采購(gòu)12月15日（星期四）元件質(zhì)量檢測(cè)、講焊接技術(shù)12月16日（星期五）安裝、焊接12月19日（星期一）實(shí)物故障診斷、調(diào)試12月20日（星期二）制作實(shí)物驗(yàn)收12月21日（星期三）課程設(shè)計(jì)答辯12月22日（星期四）撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告12月23日（星期五）撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告教研室主任簽名:年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、課程設(shè)計(jì)題目1\o"CurrentDocument"二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1\o"CurrentDocument"三、設(shè)計(jì)過(guò)程11、方案論證12、方案確定23、設(shè)計(jì)原理2\o"CurrentDocument"四、安裝與調(diào)試41、安裝42、調(diào)試43、效果4五、課程設(shè)計(jì)總結(jié)5六、附錄6附錄一：電路原理圖6附錄二：PCB圖7附錄三：原器件清單8\o"CurrentDocument"附錄四：實(shí)物圖9附錄五：參考文獻(xiàn)9一、課程設(shè)計(jì)題目小型通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)與要求什么是無(wú)線話筒，簡(jiǎn)單的說(shuō)，它就是一種通過(guò)無(wú)線電波或其他的方式傳輸聲音的設(shè)備。電路板上的電子元件話筒先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)會(huì)去調(diào)制電子振蕩器產(chǎn)生高頻信號(hào)。最后，高頻信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射到空中。我們將發(fā)射頻率設(shè)計(jì)在FM收音機(jī)波段，因此可以配合任何收音機(jī)接收到該高頻信號(hào)，并從該高頻信號(hào)還原出聲音信號(hào)，從而完成各種用途。要求：工作電壓：1.5V-9V.2，輸出頻率80MHz—103MHz（或諧波在90MHz左右）；用FM收音機(jī)可以可靠收聽(tīng)；發(fā)射半徑：大于100米4.5V電壓，普通收音機(jī)接收，無(wú)線話筒天線為50cm長(zhǎng)的細(xì)導(dǎo)線三、設(shè)計(jì)過(guò)程1.方案論證方案（一）此電路由晶體管VT1和VT2、電阻R2、電感L、電容C2和C3等組成，其功能是產(chǎn)生高頻載波并進(jìn)行調(diào)制發(fā)射。L與C2構(gòu)成LC諧振回路，該回路具有選頻作用，兩個(gè)晶體管VT1、VT2的集電極與基極互相交叉連接，并與L、C2選頻回路組成高頻振蕩器。經(jīng)C1耦合過(guò)來(lái)的音頻信號(hào)加在VT1集電極（也就是VT2基極），對(duì)高頻振蕩信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)C3耦合全天線輻射出去。發(fā)射頻率取決于LC諧振回路諧振頻率，調(diào)節(jié)L或C2的大小即可改變發(fā)射頻率。此方案電路比較簡(jiǎn)單，在電路搭接的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)他的抗干擾能力差，特別是有人靠近的時(shí)候，漂頻現(xiàn)象比較嚴(yán)重。方案（二）

C8是電源旁路電容。R1是MIC的偏置提供話筒的靜態(tài)工作點(diǎn)。R1現(xiàn)MIC構(gòu)成了拾音回路。C1、C2起聲音信號(hào)的耦合作用。R2、D1、D2組成限幅電路，防止話筒在近距離時(shí)輸入信號(hào)過(guò)大而失真嚴(yán)重。R3、R4用于提供Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)。C3、C4、C5、C6、L1、Q1構(gòu)成振蕩、放大。C7將信號(hào)耦合到天線。天線則將已經(jīng)過(guò)調(diào)制的聲音信號(hào)發(fā)射出，本電路由3V供電，用兩只1.5V的電池即可。方案（三）MIC先將自然界的聲音信號(hào)變成音頻電信號(hào)，經(jīng)C2耦合給Q的基極進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)有聲音信號(hào)的時(shí)候，三極管的結(jié)電容會(huì)發(fā)生變化一振蕩頻率發(fā)生變化，完成頻率調(diào)制，即調(diào)頻。再經(jīng)C8耦合給高頻調(diào)諧放大電路對(duì)已調(diào)制的高頻信號(hào)放大，再通過(guò)C12、L3和天線TX向外發(fā)射頻率隨聲音信號(hào)變化而變化的高頻電磁波。其中R1為話筒MIC的偏置電阻，一般在2K—5.6K選取。R4為集電極電阻。R5為基極電阻，給Q1提供偏置電流。R6為發(fā)射極電阻，起穩(wěn)定Q1直流工作點(diǎn)的作用；Q2、R7、R8、C4、C5、L1、C6、C7組成高頻振蕩電路，R7給Q2基極提供偏流，C5和L1振蕩回路，改變其值可以改變發(fā)射頻率，C4為反饋電容，R8起穩(wěn)定Q2直流工作點(diǎn)作用，C7隔直流通交流電容；Q3、R9、R10、L2、C10、C11組成高頻功率放大電路°R9給功率管Q3提供基極電流，C10和L2放大調(diào)諧回路，和振蕩回路C5和L1調(diào)諧在同一頻點(diǎn)時(shí)獲得最大輸出功率，發(fā)射距離最遠(yuǎn)。方案確定考慮到制作的效果性，所以最終選擇方案三，因?yàn)槠渲谱鞒鰜?lái)的效果會(huì)好很多，并且比較簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)原理音頻收集模塊一個(gè)無(wú)線話筒，則音頻信號(hào)的收集是必不可少的。本電路中考慮到需要做一個(gè)小巧的無(wú)線話筒，因而直接采用的是駐極體小話筒MIC，它靈敏度極高。據(jù)介紹，甚至手表的嘀嗒的聲音也可以被它收集到。話筒采集到的交流聲音信號(hào)通過(guò)C2耦合和R2匹配后送到三極管的基極。另外，駐極體話筒內(nèi)實(shí)際藏有一枚FET，可視之為一級(jí)，F(xiàn)ET將話筒前振膜之電容變化放大，這就是駐極體話筒很靈敏的原因。MIC圖1音頻收集模塊音頻放大模塊這個(gè)模塊是對(duì)所收集到的音頻信號(hào)進(jìn)行無(wú)失真地放大，為下面的調(diào)制做準(zhǔn)備。因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中，由于諸多因素，所收集到的聲音(即音頻信號(hào))都經(jīng)過(guò)了很多的干擾，因此其所攜帶的能量都是很微弱的，為了使其能夠正常的進(jìn)入調(diào)制模塊來(lái)與本振進(jìn)行調(diào)制，需要將其音頻信號(hào)來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯髞?lái)達(dá)到相關(guān)匹配。另一方面，這個(gè)無(wú)線話筒也是一個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，發(fā)出的信號(hào)又要經(jīng)過(guò)大自然的無(wú)數(shù)干擾才會(huì)得到接收，若原始信號(hào)的能量就不夠強(qiáng)烈，那么接收端的信號(hào)就無(wú)從談起了。所以只有對(duì)其原始的音頻信號(hào)進(jìn)行充分放大，達(dá)到相應(yīng)要求之后，再發(fā)射出去。接收端才能夠正常進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)原始的音頻信號(hào)。這里的音頻放大模塊采取的是基本的三極管甲類的放大。R2=10k。是三極管的基極偏置電阻，給三極管提供電流，使其三極管始終工作在甲類無(wú)失真的放大狀態(tài)，達(dá)到最好的放大效果。R1=30O。是直流反饋電阻，是穩(wěn)定三極管的工作狀態(tài)。圖2音頻放大模塊（3）載波振蕩模塊一個(gè)調(diào)頻信號(hào)發(fā)射機(jī)，載波振蕩（即俗稱本振）模塊更是必不可少的。根據(jù)電磁場(chǎng)理論可以知道，通過(guò)天線發(fā)射的信號(hào)需要與天線匹配，即天線的長(zhǎng)度要大于信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。而音頻信號(hào)的頻帶是20Hz至20kHz，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是15至15000km。制造出巨大的天線是不合適的，所以我們需要一個(gè)高頻載波來(lái)將我們的音頻信息“裝載”上去，再進(jìn)行發(fā)送?；谶@樣的理論基礎(chǔ)，我設(shè)計(jì)的是高頻三極管與C2、C3、C5所構(gòu)成的一個(gè)電容三點(diǎn)式振蕩器。通過(guò)調(diào)整L的數(shù)值（拉伸或者壓縮線圈L）可以方便地改變發(fā)射頻率102300QC3R2C5L-<102300QC310kQ30pF]84.52nHC2C9018C230pFR1C7R130pF圖3載波震蕩模塊直接調(diào)制模塊將已經(jīng)放大的音頻相關(guān)信號(hào)和載波振蕩產(chǎn)生的高頻載波信號(hào)進(jìn)行疊加，發(fā)射信號(hào)通過(guò)C4耦合到天線上再發(fā)射出去。這種調(diào)頻話筒的調(diào)頻原理是通過(guò)改變?nèi)龢O管的基極和發(fā)射極之間電容來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的，當(dāng)聲音電壓信號(hào)加到三極管的基極上時(shí)，三極管的基極和發(fā)射極之間電容會(huì)隨著聲音電壓信號(hào)大小發(fā)生同步的變化，同時(shí)使三極管的發(fā)射頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。C5

30pFL1

84.52nH10pF圖4直接調(diào)制模塊C5

30pFL1

84.52nH四、安裝與調(diào)試安裝此次設(shè)計(jì)的實(shí)物用到的元件比較少，使用的是萬(wàn)用印刷電路板，焊接之前設(shè)計(jì)了一套元件插接方案，所以焊接的時(shí)候直接按照?qǐng)D示搭接方案直接焊接所以很順利完成。調(diào)試把FM收音機(jī)的電源和音量打開(kāi)，將頻率調(diào)在100MHz左右無(wú)電臺(tái)的地方。給無(wú)線話筒電路板通上電源，對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)，用無(wú)感螺絲刀調(diào)節(jié)振蕩線圈L1的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機(jī)傳出尖叫聲。再慢慢移開(kāi)話筒和收音機(jī)距離，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)（或者話筒板）的音量、調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰、距離又最遠(yuǎn)為止。實(shí)驗(yàn)效果發(fā)現(xiàn)在105.2MHz的時(shí)候效果最好，發(fā)射距離在無(wú)障礙物時(shí)達(dá)到30m。五、課程設(shè)計(jì)心得通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)高頻電子線路方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行'過(guò)而能改，善莫大焉'的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門(mén)專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門(mén)講道課，一門(mén)辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了焊接的方法和技術(shù)，通過(guò)查詢資料，也了解了收音機(jī)的構(gòu)造及原理。回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的