無線遙控門鈴的設(shè)計(jì)與制作

/書目第1章緒論 41.1課題背景、目的及意義 41.1.1課題的背景 41.1.2課題的目的及意義 41.2論文的主要內(nèi)容 5第2章系統(tǒng)的原理 62.1系統(tǒng)總體原理 62.1.1概述 62.1.2放射機(jī)的技術(shù)指標(biāo) 62.2放射電路原理 72.2.1低頻信號(hào)振蕩器 72.2.2高頻信號(hào)振蕩器 72.2.3幅度調(diào)制 82.2.4小信號(hào)諧振放大 102.2.5高頻功放 142.3接收電路原理 182.3.1天線 182.3.2檢波 182.3.3低頻功放 20第3章系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 223.1方案的選擇 223.2方案比較 23第4章放射電路的設(shè)計(jì) 244.1低頻振蕩器 244.1.1555定時(shí)器 244.1.2555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器 254.1.3電路設(shè)計(jì)及仿真 264.2高頻振蕩器 274.2.1電路分析 274.2.2振蕩頻率分析 284.2.3電路設(shè)計(jì)和仿真 294.3調(diào)幅 304.3.1MC1496 304.3.2MC1496組成的調(diào)幅電路 314.4小信號(hào)諧振放大 314.4.1高頻小信號(hào)放大器的主要技術(shù)指標(biāo) 324.4.29018三極管簡(jiǎn)介 324.4.3小信號(hào)諧振放大電路的設(shè)計(jì) 334.5高頻功放 354.5.1甲類功放 364.5.2丙類功放 374.5.3高頻功放電路分析和設(shè)計(jì) 38第5章接收電路設(shè)計(jì) 415.1天線 415.2小信號(hào)諧振放大 415.3檢波 415.3.1檢波二極管 415.3.2檢波電路分析和設(shè)計(jì) 425.4低頻功放 44第6章系統(tǒng)的組裝和調(diào)試 476.1調(diào)試儀器及方法 476.2電路組裝和調(diào)試 476.3調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障、緣由及解決方法 47結(jié)論 50致謝 51參考文獻(xiàn) 52附錄1放射電路原理圖 53附錄2接收電路原理圖 54附錄3焊接實(shí)物圖 55

緒論1.1課題背景、目的及意義1.1.1課題的背景 遙控技術(shù)是對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離限制和監(jiān)測(cè)的技術(shù)。它是利用自動(dòng)限制技術(shù)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的一門綜合性技術(shù)。一般都是指對(duì)遠(yuǎn)距離的受控對(duì)象的單一的或兩種極限動(dòng)作進(jìn)行限制的技術(shù)，遙控技術(shù)用無線電信道傳輸限制信息（指令），如遙控距離較近或被控對(duì)象在低空飛行（如反坦克導(dǎo)彈），也可用光通信線路或有線電通信方法傳輸限制信息。1913年意大利人曾試驗(yàn)用無線電操縱飛機(jī)。第一次世界大戰(zhàn)后，法國(guó)和德國(guó)相繼試驗(yàn)遙控飛機(jī)。其次次世界大戰(zhàn)期間，德、美、蘇等國(guó)都運(yùn)用過無線電操縱的轟炸機(jī)。50年頭以后，世界各國(guó)相繼起先研制和試驗(yàn)各種導(dǎo)彈和人造地球衛(wèi)星，從今遙控技術(shù)在航天方面得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。近年來，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、平安保衛(wèi)以及人們的日常生活中運(yùn)用越來越廣泛。隨著人們生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高新技術(shù)日新月異，人們對(duì)家居環(huán)境的要求更加智能化，加上現(xiàn)在不管是在城市還是農(nóng)村，現(xiàn)在的人們也越來越寵愛居住大房子，但因居住房間離大門口較遠(yuǎn)，來人敲門不簡(jiǎn)潔聽到經(jīng)常耽擱事。因此門鈴成為日常生活中常用的工具，一般的門鈴有線門鈴布線長(zhǎng)，維護(hù)等麻煩存在，運(yùn)用起來已不太便利。本次的探討課題是無線遙控門鈴的設(shè)計(jì)和制作，運(yùn)用遙控技術(shù)進(jìn)行限制給人們的生活帶來的許多便利，因此越來越受到青睞。它是集平安牢靠運(yùn)用便利等優(yōu)點(diǎn)于一體的智能化門鈴。和傳統(tǒng)門鈴相比，此無線遙控音樂門鈴牢靠性、抗干擾更強(qiáng)、運(yùn)用更便利。1.1.2課題的目的及意義本設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用高頻電路、模擬電子技術(shù)的相關(guān)理論學(xué)問，設(shè)計(jì)出相關(guān)的裝置模塊，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，目的在于把書本上學(xué)到的理論學(xué)問運(yùn)用到實(shí)際中，通過親自做可以提高我們對(duì)高頻電子線路、模擬電子技術(shù)相關(guān)理論學(xué)問的理解和運(yùn)用，同時(shí)還培育和提高了我們收集整理信息和克服困難的實(shí)力，在設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)protel和multisim等相關(guān)軟件有了更深刻的相識(shí)和運(yùn)用，對(duì)各種測(cè)試儀器也有了更深刻的相識(shí)，使自己在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中學(xué)到了許多。1.2論文的主要內(nèi)容全文的主要內(nèi)容共分為6章，分別是：第1章緒論。綜合介紹了無線通信系統(tǒng)發(fā)展、應(yīng)用和探討現(xiàn)狀，以及課題的目的和意義。第2章系統(tǒng)的原理。介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原理和設(shè)計(jì)相關(guān)模塊的理論學(xué)問。第3章對(duì)多個(gè)總體方案進(jìn)行了比較和選擇。第4章放射電路設(shè)計(jì)。具體介紹低頻振蕩器、高頻振蕩器、調(diào)幅、小信號(hào)放大、高頻功放部分的分析和設(shè)計(jì)。第5章接收電路設(shè)計(jì)。具體介紹天線、檢波、低頻功放部分的分析和設(shè)計(jì)。第6章系統(tǒng)的組裝和調(diào)試。主要介紹在電路組裝、焊接和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和分析問題解決問題的方法。

第2章系統(tǒng)的原理2.1系統(tǒng)總體原理2.1.1概述無線通信是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。無線電通信傳輸是利用無線電波的放射和接收，因此分為放射機(jī)和接收機(jī)兩部分。此次設(shè)計(jì)接受幅度調(diào)制(AM)。放射機(jī)部分由高頻振蕩器產(chǎn)生高頻信號(hào)，555定時(shí)器產(chǎn)生低頻信號(hào)，通過幅度調(diào)制(AM)方式把低頻信號(hào)裝載到高頻信號(hào)中然后經(jīng)過天線進(jìn)行放射。接收部分先把接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后進(jìn)行解調(diào)，即把高頻信號(hào)中的低頻電磁波卸載下來，最終把解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行功放使之推動(dòng)喇叭發(fā)音。放射機(jī)、接收機(jī)框圖分別如圖2-1、2-2所示。低頻振蕩器低頻振蕩器高頻振蕩器幅度調(diào)制（AM）高頻功放小信號(hào)放大圖2-1放射部分框圖小信號(hào)放大小信號(hào)放大檢波低頻功放圖2-2接收部分框圖2.1.2放射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)1、放射功率放射功率一般是指放射機(jī)輸送到天線的功率。只有當(dāng)天線的長(zhǎng)度和放射機(jī)高頻振蕩的波長(zhǎng)λ相比擬時(shí)，天線才能有效地把載波放射出去。波長(zhǎng)λ和頻率f的關(guān)系為：λ＝c/f式中，c為電磁波傳播速度，c=3×108m/s。若接收機(jī)的靈敏度UE=2μV，則通信距離s和放射功率之間的關(guān)系為：功率放射系統(tǒng)的功率PA和通信距離s的關(guān)系如表2-1所示。表2-1放射功率PA和通信距離s的關(guān)系PA/mW50100200300400500s/km2.843.384.024.454.825.082、工作頻率或波段放射機(jī)的工作頻率應(yīng)依據(jù)調(diào)制方式在國(guó)家或有關(guān)部門所規(guī)定的范圍內(nèi)選取。對(duì)調(diào)幅放射機(jī)，工作頻率一般在超短波范圍內(nèi)。3、總效率放射系統(tǒng)放射的總功率和其消耗的總功率之比稱為放射系統(tǒng)的總效率η，即：2.2放射電路原理低頻信號(hào)振蕩器調(diào)制就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到載波上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程，就是使載波隨信號(hào)變更的技術(shù)。調(diào)制信號(hào)就是須要加載到載波上的信號(hào)源。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。555定時(shí)器有少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出實(shí)力的優(yōu)點(diǎn)。高頻信號(hào)振蕩器石英晶體具有壓電效應(yīng)。當(dāng)溝通電壓加在晶體兩端，晶體先隨電壓變更產(chǎn)生變更，然后機(jī)械振動(dòng)又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當(dāng)晶體幾何尺寸和結(jié)構(gòu)確定時(shí),它本身有一個(gè)固有的機(jī)械振動(dòng)頻率。當(dāng)外加溝通電壓的頻率等于晶體的固有頻率時(shí)，晶體片的機(jī)械振動(dòng)最大，晶體表面電荷量最多，外電路中的溝通電流最強(qiáng)，于是產(chǎn)生了諧振。將石英晶體按確定方位切割成片，兩邊敷以電極，焊上引線，再用金屬或玻璃外殼封裝即構(gòu)成石英晶體諧振器（簡(jiǎn)稱石英晶振），石英晶振的固有頻率特殊穩(wěn)定。依據(jù)石英晶振在振蕩器中的作用原理，晶體振蕩器可分成兩類。一類是將其作為等效電感元件用在三點(diǎn)式電路中，工作在感性區(qū)，稱為并聯(lián)型晶體振蕩器；另一類是將其作為一個(gè)短路元件串接于正反饋支路上，工作在它的串聯(lián)諧振頻率上，稱為串聯(lián)型晶體振蕩器。石英晶振的電抗頻率特性和石英晶體的等效電路分別如圖2-3、2-4所示。圖2-3石英晶振的電抗頻率特性圖2-4石英晶體的等效電路圖并聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：幅度調(diào)制幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去限制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變更的過程。幅度調(diào)制器的一般模型如圖2-5所示。圖2-5幅度調(diào)制圖2-5中，為調(diào)制信號(hào)，為已調(diào)信號(hào)，為濾波器的沖激響應(yīng)，則已調(diào)信號(hào)的時(shí)域和頻域一般表達(dá)式分別為：（2-1）（2-2）式2-2中，為調(diào)制信號(hào)的頻譜，為載波角頻率。由2-1、2-2表達(dá)式可見，對(duì)于幅度調(diào)制信號(hào)，在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變更；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)潔搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制，相應(yīng)地，幅度調(diào)制系統(tǒng)也稱為線性調(diào)制系統(tǒng)。AM信號(hào)的典型波形和頻譜分別如圖2-6（a）、（b）所示，圖中假定調(diào)制信號(hào)的上限頻率為。明顯，調(diào)制信號(hào)的帶寬為。圖2-6調(diào)幅信號(hào)典型波形和頻譜由頻譜圖可知，AM信號(hào)的頻譜是由載頻重量和上、下兩個(gè)邊帶組（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻譜和原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。明顯，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息。故AM信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即式中，為調(diào)制信號(hào)的帶寬，為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。通常有低電平調(diào)幅和高電平調(diào)幅兩種實(shí)現(xiàn)電路。低電平調(diào)幅電路輸出功率小，適用于低功率系統(tǒng)。它的電路形式有多種，如斬波調(diào)幅器、平衡調(diào)幅器、模擬乘法器調(diào)幅等，比較常用的是接受模擬乘法器形式制成的集成調(diào)幅電路，即集成模擬乘法器調(diào)幅。這種集成電路的出現(xiàn)，使產(chǎn)生高質(zhì)量調(diào)幅信號(hào)的過程變得極為簡(jiǎn)潔，而且成本很低。小信號(hào)諧振放大高頻小信號(hào)放大電路作用是將微弱的有用信號(hào)進(jìn)行線性放大并濾除不須要的噪聲和干擾信號(hào)（選頻放大）。它分為窄頻帶放大電路和寬頻帶放大電路。前者對(duì)中心頻率在幾百赫茲，頻譜寬度在幾千赫茲到幾兆赫茲的微弱信號(hào)進(jìn)行放大；后者對(duì)頻帶寬度一般在幾兆赫茲到幾十吉赫茲甚至更高范圍內(nèi)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。它們共同的特點(diǎn)一是工作頻率高，二是信號(hào)較小工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器)。高頻小信號(hào)諧振放大電路屬于窄頻帶放大電路，它由雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路等有源器件供應(yīng)電壓增益，由諧振回路、陶瓷濾波器或者聲表面濾波器等器件實(shí)現(xiàn)選頻功能。它由兩種主要類型：以分立元件為主的諧振放大器和以集成電路為主的集中選頻放大器。寬頻帶放大電路也是由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路供應(yīng)電壓增益。為了綻開帶寬頻帶，不但要求有源器件的高頻性能好，而且在電路結(jié)構(gòu)上實(shí)行了一些改進(jìn)措施。1、晶體管共放射極的Y參數(shù)等效電路由于諧振放大器的工作頻段較窄，多數(shù)用LC并聯(lián)回路選頻，故接受晶體管Y參數(shù)等效電路進(jìn)行分析比較合適。晶體管Y參數(shù)等等效電路如圖2-7所示。圖2-7晶體管Y參數(shù)等等效電路以共放射極接法（共射組態(tài)）的晶體管為例，將其看作一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)，如圖2-7所示，相應(yīng)的Ｙ參數(shù)方程為：其中，輸入導(dǎo)納為：反向傳輸導(dǎo)納為：正向傳輸導(dǎo)納為：輸出導(dǎo)納為：圖2-7中，受控電流源表示輸出電壓對(duì)輸入電流的限制作用（反向限制），表示輸入對(duì)輸出電流的限制作用（正向限制）。越大，表示晶體管的放大實(shí)力越強(qiáng)；越大，表示晶體管內(nèi)部反饋越強(qiáng)。的存在對(duì)實(shí)際工作帶來特殊大的危害，是諧振放大器自激的根源，同時(shí)也使分析過程變得困難，因此應(yīng)盡可能使其減小揮著減弱它影響。2、單管單調(diào)諧放大器由于共射極放大電路的電壓增益和電流增益都較大，因而是諧振放大器的常用形式。單管單調(diào)諧放大器的電路原理圖如圖2-8所示。圖2-8單管單調(diào)諧放大器的電路原理圖是信號(hào)源（或前級(jí)放大器）、負(fù)載（或后級(jí)放大器）耦合的電容；是旁路電容。（較大）電容C（較?。┖碗姼蠰組成并聯(lián)諧振回路作為晶體管的集電極負(fù)載，其諧振頻率應(yīng)調(diào)諧在輸入有用信號(hào)的中心頻率上。1）電路性能分析圖2-9是單管單調(diào)諧放大器的溝通等效電路，其中參數(shù)等效電路忽視了，因和一般都遠(yuǎn)大于中的，故也被忽視。輸入用電流源并聯(lián)導(dǎo)納表示，負(fù)載假定為另一級(jí)相同的單調(diào)諧放大器，所以用晶體管輸入導(dǎo)納表示。圖2-9單管單調(diào)諧放大器的等效電路單管單調(diào)諧放大器的電壓增益：諧振頻率：要使電路的增益盡可能的大，在并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)中，電路諧振時(shí)其增益達(dá)到最大，達(dá)到諧振選頻、增加的目的，所以選擇并聯(lián)諧振方式。2）多級(jí)單調(diào)諧放大器假如多級(jí)放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在同一頻率上，則稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。設(shè)放大器有ｎ級(jí)，各級(jí)電壓增益振幅分別為Ａu1,Ａu2,…,Ａun,則總電壓增益振幅是各級(jí)電壓增益振幅的乘積,即Ａn＝Ａu1Ａu2…Ａun假如每一級(jí)放大器的參數(shù)結(jié)構(gòu)均相同，則總電壓增益振幅：可以看出ｎ級(jí)相同的單調(diào)諧放大器總增益比單級(jí)放大器的增益提高了。單調(diào)諧放大器的矩形系數(shù)較大，多級(jí)單調(diào)諧的頻帶很窄。接受多級(jí)單管調(diào)諧放大器可以同時(shí)改善矩形系數(shù)和通頻帶這性性能參數(shù)。3）諧振放大器的穩(wěn)定性我們?cè)谔接懼C振放大器時(shí)，都假設(shè)了反向傳輸導(dǎo)納，即晶體管單向工作時(shí)，輸入電壓可以限制輸出電流，而輸出電壓不影響輸入。事實(shí)上，，即輸出電壓可以反饋到輸入端，引起電流的變更，從而引起放大器工作不穩(wěn)定。假如這個(gè)反饋?zhàn)銐虼?，而且相位上滿足正反饋條件，則會(huì)出現(xiàn)自激震蕩。為了提高放大器的性能，通常從兩個(gè)方面著手：一方面是從晶體管本身想方法，減小其反向傳輸導(dǎo)納值。的大小主要取決于集電極和基極的結(jié)電容，所以制作晶體管時(shí)應(yīng)當(dāng)今年使減小，使反饋電容增大，反饋?zhàn)饔脺p小。另一方面是從電路上設(shè)法消退晶體管的反向作用，使它單向化，具體的方法有中和法和失配法。1、中和法是在晶體管輸出端和輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋電路（即中和電路），以抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)的反饋?zhàn)饔谩?、失配法是通過增加負(fù)載導(dǎo)納，使輸出電路嚴(yán)峻失配，回路總導(dǎo)納增大，輸出電壓相應(yīng)減小，從而反饋到輸入端的電流減小，這樣對(duì)輸入端的影響也就減小了?？梢?，失配法是用犧牲增益來換取電路穩(wěn)定的。當(dāng)負(fù)載導(dǎo)納很大時(shí)，晶體管的輸入導(dǎo)納，其中反饋重量可以忽視，晶體管可以看成是單向工作，所以又稱失配法為單向化方法。高頻功放功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級(jí)，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。1）依據(jù)放大器電流導(dǎo)通角θ的范圍可分為甲類、乙類、丙類及丁類等不同類型的功率放大器。甲類功率放大器，是指當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，在整個(gè)信號(hào)周期中，晶體管都工作于它的放大區(qū)，電流的導(dǎo)通角為180度，適用于小信號(hào)低頻功率放大，且靜態(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線的中點(diǎn)。乙類功率放大是指其集電極電流只能在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，導(dǎo)通角為90度。丙類功率放大是指其集電極電流導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期工作在的放大狀態(tài)，導(dǎo)通角小于90度，丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高的。1、甲類放大輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)三極管都導(dǎo)通，都有電流流過三極管。這種工作方式稱為甲類放大?；蚍QA類放大。此時(shí)整個(gè)周期都有，功率管的導(dǎo)電角θ=2π。甲類工作狀態(tài)如圖2-10所示。圖2-10甲類工作狀態(tài)2、乙類放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，只有半個(gè)周期三極管導(dǎo)通。稱為乙類放大。時(shí)功率管的導(dǎo)電角θ=π。乙類工作狀態(tài)如圖2-11所示。圖2-11乙類放大工作狀態(tài)3、丙類放大功率管的導(dǎo)通角小于半個(gè)周期，即0<θ<π。丙類工作狀態(tài)如圖2-12所示圖2-12丙類工作狀態(tài)為了傳送信號(hào),特殊是為了遠(yuǎn)距離傳送信號(hào),要求放射機(jī)放射信號(hào)具有足夠的功率；同時(shí)另一方面,放射機(jī)輸出的功率是由電源功率供應(yīng)轉(zhuǎn)換而來。為節(jié)能降耗,在滿足功率輸出要求的同時(shí),必需提高輸出效率。傳統(tǒng)的甲類(ηmax=50%)及乙類(ηmax=78%)功率放大器效率較低,為進(jìn)一步提高功率,高頻功率放大器多選擇在丙類工作狀態(tài)，也就是丙類諧振功率放大器。2）丙類功率放大器的原理丙類功率放大器具體原理圖如圖2-13所示。圖2-13丙類功率放大器具體原理圖諧振功率放大電路原理圖如圖2-13所示。假定輸入信號(hào)是單頻正弦波，輸出回路調(diào)諧在輸入信號(hào)的相同頻率上。依據(jù)基爾霍夫電壓定律，可得到以下表達(dá)式：其中和分別是輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，是回路等效總電阻，和分別是集電極電流中的直流重量和基波振幅。由此可以得到集電極電源供應(yīng)的直流功率、諧振功放輸出溝通功率、集電極效率η和集電極功耗===－由上式可知，假如要增大輸出功率，在回路等效總電阻不變的狀況下，需增大，當(dāng)器件確定時(shí)，就是要增大輸入信號(hào)振幅；假如要提高效率，需增大或減小(減小即減小集電極功耗，通過降低靜態(tài)工作點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn))。所以，增大輸入信號(hào)振幅和降低靜態(tài)工作點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)大功率高效率的兩條重要途徑。3）折線分析法功率放大電路是大信號(hào)工作，而在大信號(hào)工作時(shí)必需考慮晶體管的非線性特性，這樣將使分析比較困難。為簡(jiǎn)化分析，可以將晶體管特性曲線志向化，即用一條或幾條直線組成折線來代替，稱為折線近似分析法。折線化轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線如圖2-14所示。圖2-14折線化轉(zhuǎn)移特性和輸出特性曲線在輸出特性圖中，表示輸出電壓隨集電極電流變更的軌跡線稱為動(dòng)態(tài)線，又稱為溝通負(fù)載線。由于諧振功放的負(fù)載是選頻網(wǎng)絡(luò)，故輸出溝通電壓必定是一個(gè)完整的余弦信號(hào)。由圖2-14可以看到，截止區(qū)和飽和區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線分別和輸出特性中截止線和臨界飽和線重合(其中臨界飽和線斜率為)，而放大區(qū)內(nèi)的動(dòng)態(tài)線是一條其延長(zhǎng)線經(jīng)過Q點(diǎn)的負(fù)斜率線段AB。動(dòng)態(tài)線表達(dá)式為：其中，，。由圖2-13可以寫出斜率值的另一種形式：因?yàn)?，，所以，可見，放大區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)線的斜率是負(fù)的，其數(shù)值（動(dòng)態(tài)電導(dǎo)）和，兩個(gè)參數(shù)都有關(guān)系，且動(dòng)態(tài)電阻和回路等效總電阻不相等。利用折線分析法可以對(duì)丙類諧振功放進(jìn)行性能分析，得出它的負(fù)載特性、放大特性和調(diào)制特性。若丙類諧振功放用來放大等幅信號(hào)(如調(diào)頻信號(hào))時(shí)，應(yīng)當(dāng)工作在臨界狀態(tài)；若丙類諧振功放用來放大等幅信號(hào)(如調(diào)頻信號(hào))時(shí)，應(yīng)當(dāng)工作在臨界狀態(tài)；若用來放大非等幅信號(hào)(如調(diào)幅信號(hào))時(shí)，應(yīng)當(dāng)工作在欠壓狀態(tài)；若用來進(jìn)行基極調(diào)幅，應(yīng)當(dāng)工作在欠壓狀態(tài)；若用來進(jìn)行集電極調(diào)幅，應(yīng)當(dāng)工作在過壓狀態(tài)。折線化的動(dòng)態(tài)線在性能分析中起了特殊重要作用。2.3接收電路原理天線天線是能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方始終的電磁波的裝置。放射時(shí)，來自發(fā)信機(jī)的、已調(diào)制的高頻信號(hào)電流由饋線送到天線上，并經(jīng)天線把高頻電流能量轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電磁波能量，向空間輻射，電磁波的能量從發(fā)信天線輻射出去以后，將沿地表面全部方向向前傳播。接收時(shí)，在收信機(jī)中可以通過接收天線獲得已調(diào)波信號(hào)的電流。因此，這個(gè)導(dǎo)線就起了接收電磁波能量并轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)電流能量的作用。2.3.2檢波檢波，就是把調(diào)幅波中的調(diào)制信號(hào)取出，即將調(diào)幅波中變更振幅的包絡(luò)線取出，是調(diào)制的相反過程。1、包絡(luò)檢波框圖如2-15所示。圖2-15包絡(luò)檢波框圖因UAM經(jīng)由非線性器件后輸出電流中含有能線性反映輸入信號(hào)包絡(luò)變更規(guī)律的音頻信號(hào)重量（即反映調(diào)制信號(hào)變更規(guī)律）。所以包絡(luò)檢波僅適用于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制波的解調(diào)。此電路不須要加同步信號(hào)，電路顯得較簡(jiǎn)潔。1）并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路如圖2-16所示。圖2-16并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波電路某些狀況下，需在中頻放大器和檢波器間接接入隔值電容,為防止中頻放大器的集電極電壓加到檢波器上?？山邮懿⒙?lián)型檢波電路。C為負(fù)載電容，并兼作隔直電容；為負(fù)載電阻，和二極管并聯(lián)，為二極管電流中的平均重量供應(yīng)通路。、非線性失真

a)惰性失真圖2-16中，當(dāng)輸入為調(diào)幅波時(shí)，過分增大和C值，致使二極管截止期間C通過的放電速度過慢，在某t1時(shí)刻跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)的下降速度。輸出平均電壓就會(huì)產(chǎn)生失真，稱惰性失真。波形如圖2-17所示。圖2-17惰性失真波形為避開產(chǎn)生惰性失真，必需在任何一個(gè)高頻周期內(nèi),使C通過的放電速度大于或等于包絡(luò)的下降速度。單音調(diào)制時(shí)不產(chǎn)生惰性失真的條件，為兼顧檢波性能，工程上取。結(jié)論：Ma和Ω越大，包絡(luò)下降速度越大，不產(chǎn)生惰性失真所要求的RLC值也須越小。在多音調(diào)制時(shí)，作為工程估算，Ma和Ω均應(yīng)取最大值。b)負(fù)峰切割失真緣由：檢波器和下級(jí)電路連接時(shí)，一般接受阻容耦合電路，如圖2-18所示。圖2-18檢波阻容耦合電路圖2-18中，Cc為隔值電容，對(duì)呈溝通短路，Cc兩端電壓為VAV。Ri2為下級(jí)電路輸入電阻，VAV在RL、Ri2分壓后在RL兩端得VA電壓反作用到二極管兩端，若VA>Vsmmin，D截止，使輸出調(diào)制信號(hào)電壓在其負(fù)峰值旁邊將被削平，出現(xiàn)負(fù)峰切割失真。波形如圖2-19所示。圖2-19負(fù)峰切割失真波形克服失真條件：為了克服負(fù)峰切割失真，要求可得到克服失真的條件(RΩ為溝通負(fù)載)?？梢?，交直流負(fù)載電阻越接近，不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真所允許的值越接近于1。確定時(shí)，交直流負(fù)載電阻值的差別受到不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的限制。若很大，可將分為取，。若很小，則在和之間接一射隨器（高輸入阻抗低輸出阻抗）起到阻抗匹配的作用。2.3.3低頻功放低頻功率放大器的任務(wù)就是供應(yīng)負(fù)載一個(gè)不失真或失真較小的額電功率。1、功率放大器的特點(diǎn)和要求：1)在功率管平安工作的前提下，給負(fù)載供應(yīng)足夠大的功率，即盡限應(yīng)用。2)大信號(hào)工作，便于圖解法分析。3)非線性失真沖突突出。4)提高效率成為重要的關(guān)注點(diǎn)。5)放大器常接受乙類或甲乙類工作狀態(tài)。6)功率器件的平安問題必需考慮，如散熱問題。2、TDA2030由一塊TDA2030和較少元件組成的低頻放大電路、裝置調(diào)整便利、性能指標(biāo)好等突出的優(yōu)點(diǎn)。特殊是集成塊內(nèi)部設(shè)計(jì)有完整的愛惜電路，能自我愛惜。TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，接受V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。如圖所示，按引腳的形態(tài)可分為H型和V型。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小等特點(diǎn)。并設(shè)有短路和過酷愛惜電路等，多用于高級(jí)收錄機(jī)及高傳真立體聲擴(kuò)音裝置。1）TDA2030A功率放大管利用三極管的電流限制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓限制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為依據(jù)輸入信號(hào)變更的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即溝通信號(hào)電流，三極管的集電極電流恒久是基極電流的β倍，β是三極管的溝通放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過的電流會(huì)等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。2）TDA2030功放電路特點(diǎn)

電路以TDA2030為中心組成的功率放大器，特點(diǎn)有：失真小、外圍元件少、裝配簡(jiǎn)潔、功率大、保真度高等。

第3章系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)3.1方案的選擇系統(tǒng)共由兩部分組成：一是放射部分，二是接收部分。依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)于本題目我們共提出了兩種備選方案。方案選擇方案一調(diào)制部分接受調(diào)頻技術(shù)。調(diào)頻（FM），就是高頻載波的頻率不是一個(gè)常數(shù),是隨調(diào)制信號(hào)而在確定范圍內(nèi)變更的調(diào)制方式，其幅值則是一個(gè)常數(shù)。放射部分和接收部分原理框圖分別如圖3-1、3-2所示。調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)調(diào)頻高頻功放載波信號(hào)圖3-1放射部分原理框圖小信號(hào)放大小信號(hào)放大鑒頻低頻功放圖3-2接收部分原框圖方案二調(diào)制部分接受條幅技術(shù)。調(diào)幅（AM）,使高頻載波的頻率隨信號(hào)變更的調(diào)制（AM）。其中，載波信號(hào)的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的某種特征的變換而變更。放射部分和接收部分原理框圖分別如圖3-3、3-4所示。低頻振蕩器調(diào)幅小信號(hào)放大高頻振蕩器低頻振蕩器調(diào)幅小信號(hào)放大高頻振蕩器高頻功放小信號(hào)放大檢波低頻功放圖3-4接收部分原理框圖小信號(hào)放大檢波低頻功放3.2方案比較雖然調(diào)頻技術(shù)比調(diào)幅技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)。但是從電路實(shí)現(xiàn)上來說方案一放射部分中的調(diào)頻部分須要制作中軸，制作麻煩且效果不志向，而方案二的調(diào)幅部分干脆用一塊MC1496芯片及相關(guān)電路完成，制作簡(jiǎn)潔且調(diào)幅效果很好。方案一接收部分中的解調(diào)部分須要鑒頻器，須要先把信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，依據(jù)不同的鑒頻方法轉(zhuǎn)換形式也不同，如斜率鑒頻就須要先進(jìn)行頻-幅轉(zhuǎn)換；相位鑒頻須要頻-相轉(zhuǎn)換。接著都須要通過濾波器輸出信號(hào)。而方案二中解調(diào)中的檢波部分干脆用檢波二極管及相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)解調(diào)。方案的確定：基于以上一些因素，確定接受方案二。系統(tǒng)原理框圖如圖3-3、3-4所示。

第4章放射電路的設(shè)計(jì)4.1低頻振蕩器低頻振蕩器有LC振蕩器、RC振蕩器等。這次設(shè)計(jì)接受555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1KHz的信號(hào)。4.1.1555定時(shí)器555定時(shí)器是一個(gè)模擬和數(shù)字混合型的集成電路。圖4-1是555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個(gè)高精度電壓比較器A1、A2，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電三極管和三個(gè)5KΩ電阻的分壓器而構(gòu)成。555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖如圖4-1所示。圖4-1555定時(shí)器內(nèi)部組成框圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般狀況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3~18V，一般用5V。3腳：輸出端Vo。2腳：低觸發(fā)端。6腳：TH高觸發(fā)端。4腳：是干脆清零端。當(dāng)端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為限制電壓端。若此端外接電壓，則可變更內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端和放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的狀況下，555時(shí)基電路的功能表如表4-1示。表4-1555定時(shí)器的功能表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Qn+1放電管T功能000導(dǎo)通干脆清零100導(dǎo)通置0111截止置11Q不變保持555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器及波形如圖4-2所示。圖4-2555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器及波形輸出高電平常間：輸出低電平常間：振蕩周期：輸出方波的占空比：4.1.3電路設(shè)計(jì)及仿真依據(jù)以上要求設(shè)計(jì)輸出頻率為1KHz的方波多諧振蕩器原理圖如圖4-3所示。圖4-3555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器原理圖555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路原理圖的仿真波形如圖4-4所示。圖4-4555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器電路原理圖的仿真波形理論上，由得即事實(shí)上測(cè)得。4.2高頻振蕩器振蕩器分為RC振蕩器、LC振蕩器、橋式振蕩器、晶體振蕩器等，本設(shè)計(jì)接受12MHz晶體振蕩器產(chǎn)生12MHz高頻信號(hào)。電路分析利用石英晶體的壓電效應(yīng)可以形成晶體諧振器（簡(jiǎn)稱石英晶振）。將石英晶振作為高Q值諧振問路元件接入正反饋電路中，就組成了晶體振蕩器。在2-3圖中，當(dāng)頻率在和之間，石英晶體呈感性，可將它和兩個(gè)C構(gòu)成電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路，形成并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路如圖4-5所示。圖4-5并聯(lián)諧振型晶體振蕩器1)、振蕩回路和晶體管、負(fù)載之間的耦合很弱。晶體管ｃ、ｂ端,ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系數(shù)分別是：以上三個(gè)接入系數(shù)一般均小于，所以外電路中的不穩(wěn)定參數(shù)對(duì)振蕩回路影響很小，提高了回路的標(biāo)準(zhǔn)性。2)、由于振蕩頻率一般調(diào)諧在標(biāo)稱頻率上，位于晶體的感性區(qū)內(nèi)，電抗曲線陡峭，穩(wěn)頻性能極好。3)、石英晶體的Q值和特性阻抗都很高，所以晶體的諧振電阻也很高，一般可達(dá)對(duì)振蕩回路影響很小，提高了回路的標(biāo)準(zhǔn)性。4)、振蕩頻率幾乎由石英晶體的參數(shù)確定，而石英晶體本身的參數(shù)具有高度的穩(wěn)定性。振蕩頻率，其中是和晶體兩端并聯(lián)的外電路各電容的等效值，即依據(jù)產(chǎn)品要求的負(fù)載電容。在好用時(shí)，一般需加入微調(diào)電容，用以微調(diào)回路的諧振頻率，保證電路工作在晶體外殼以上。這樣即使外電路接入系數(shù)很小，此諧振電阻等效到晶體管輸出端的阻抗仍很大，使晶體管的電壓增益能滿足振幅起振條件的要求。依據(jù)條件設(shè)計(jì)晶體振蕩器原理圖如圖2-3。其中原理圖可以分為兩級(jí)電路，即第一級(jí)皮爾斯振蕩電路和其次級(jí)射極跟隨器電路。皮爾斯振蕩電路主要完成晶振的起振以及頻率要求和幅度要求；因?yàn)樯錁O跟隨器（高輸入電阻，低輸出電阻，電壓增益近似為1）完成后級(jí)電路的良好隔離。4.2.2振蕩頻率分析由高頻溝通等效電路可知，三極管放射極和集電極之間有一個(gè)LC回路，其諧振頻率為：此LC回路等效為一個(gè)電容?？梢?，這是一個(gè)皮爾斯振蕩電路，晶振等效為電感，滿足三點(diǎn)式振蕩電路組成法則。事實(shí)上，因?yàn)榫д窆ぷ黝l率為，此時(shí)LC回路等效為一個(gè)電容，因此并不影響。由于并聯(lián)LC回路的阻抗特性是負(fù)斜率，因此滿足相位穩(wěn)定條件。另外30pF的可調(diào)電容起微調(diào)作用，使振蕩器工作在晶振的標(biāo)準(zhǔn)頻率12MHz上。C5=0.01uF為大電容，高頻時(shí)視為短路，Q1管則作為射隨器（高輸入電阻，低輸出電阻，電壓增益近似為1），可以和后級(jí)電路有良好的隔離。晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對(duì)地電容，一般都在幾十皮法。它會(huì)影響到晶振的諧振頻率輸出幅度，所以一般晶體振蕩器的振蕩幅度比較簡(jiǎn)潔滿足設(shè)計(jì)要求，即A>500mV。硬件測(cè)試得到實(shí)際頻率為11.9987MHz，幅度最大為504mV。4.2.3電路設(shè)計(jì)和仿真依據(jù)分析設(shè)計(jì)高頻振蕩器電路原理圖如4-6所示。圖4-6高頻振蕩器原理圖高頻振蕩器仿真結(jié)果如圖4-7所示。圖4-7高頻振蕩器的仿真波形4.3調(diào)幅幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去限制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變更的過程。本設(shè)計(jì)接受MC1496構(gòu)成的調(diào)幅電路。4.3.1MC1496MC1496為平衡調(diào)制器的核心器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖4-8所示。圖4-8MC1496內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖MC1496中包含了由帶雙電流源的標(biāo)準(zhǔn)差動(dòng)放大器驅(qū)動(dòng)的四個(gè)高位放大器．輸出集電極交叉耦合，故產(chǎn)生了兩輸入電壓的全波平衡調(diào)制乘積現(xiàn)象。其中載波輸入至4個(gè)三極管組成的雙差分放大器，信號(hào)輸入至2個(gè)三極管組成的單差分放大器用以激勵(lì)載波。圖4-8中，最上面的四個(gè)三極管構(gòu)成兩對(duì)差動(dòng)放大器；中間兩個(gè)三極管也構(gòu)成一對(duì)差動(dòng)放大器，用于激勵(lì)上述兩對(duì)差動(dòng)放大器及相關(guān)的偏置電路；下面兩個(gè)三極管構(gòu)成恒流源電路。引腳8和1O接輸入電壓，引腳1和4接另一輸入電壓；輸出電壓從引腳6和12輸出。引腳2和3外接電阻對(duì)中間一對(duì)差分放大器產(chǎn)生電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。接受單電源供電，腳14接地。MC1496組成的調(diào)幅電路用MC1496設(shè)計(jì)調(diào)幅電路時(shí)除了遵循上述原則外，還要考慮共模擺幅、互導(dǎo)納帶寬、耦合和旁路電容、輸出信號(hào)、信號(hào)端口的穩(wěn)定性等因素的影響。綜上所述，最終設(shè)計(jì)出的AM調(diào)制器的原理圖如圖4-9所示。圖4-9MC1496組成的調(diào)幅電路原理圖4.4小信號(hào)諧振放大高頻小信號(hào)放大器若按器件分可分為晶體管放大器，場(chǎng)效應(yīng)管放大器，集成電路放大器；若按通帶分可分為窄帶放大器，寬帶放大器；若按負(fù)載分可分為諧振放大器，非諧振放大器。本設(shè)計(jì)主要接受窄帶負(fù)載為調(diào)諧回路的諧振放大器,這種放大器不僅有放大作用，而且有選頻作用。4.4.1高頻小信號(hào)放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1）中心頻率：即調(diào)諧放大器的工作頻率，是調(diào)諧放大器的主要指標(biāo)。2）增益/放大系數(shù)：表示對(duì)有用信號(hào)的放大實(shí)力。電壓增益：功率增益：常用分貝表示：3）通頻帶\帶寬在無線電技術(shù)中，常把諧振回路U/Um從1下降到(以dB表示是從0下降到-3dB)處的兩個(gè)頻率2Df0.7的范圍稱作通頻帶。通頻帶越寬，表明放大電路對(duì)不同信號(hào)的適應(yīng)實(shí)力越強(qiáng)，通頻帶越窄，表明電路對(duì)通頻帶中心頻率的選擇項(xiàng)越強(qiáng)。n級(jí)放大器的通頻帶：4）選擇性：從各種不同頻率信號(hào)的總和（有用的、無用的和有害的）中選出有用信號(hào)，抑制干擾信號(hào)的實(shí)力稱為放大器的選擇性，選擇性常接受矩形系數(shù)和抑制比來表示。(1)、矩形系數(shù)按志向狀況，諧振曲線為一矩形。為了表示實(shí)際曲線接近志向曲線的程度,引入“矩形系數(shù)”。它表示對(duì)鄰道干擾的抑制實(shí)力。(2)、抑制比\抗拒比表示電路對(duì)某個(gè)干擾信號(hào)的抑制實(shí)力。5）噪聲系數(shù)放大器的噪聲系數(shù)定義為輸入信噪比和輸出信噪比的比值：用分貝表示可以寫成：是一個(gè)大雨等于1的數(shù)，其值越接近于1，則表示該放大器的內(nèi)部噪聲性能越好。所謂信噪比，是指四端口網(wǎng)絡(luò)某一端口處信號(hào)功率和噪聲功率之比。信噪比通常用分貝數(shù)表示，通常寫成：其中，、分別為信號(hào)功率和噪聲功率。9018三極管簡(jiǎn)介9018三極管是半導(dǎo)體三極管，常在AM/FM的中頻放大器和AM/FM調(diào)諧器的本級(jí)振蕩器中作放大和振蕩作用。9018實(shí)物圖如圖4-10所示。圖4-109018三極管小信號(hào)諧振放大電路的設(shè)計(jì)1、電路設(shè)計(jì)小信號(hào)諧振放大電路是是該設(shè)計(jì)的核心部分。接受單管單調(diào)諧電路可以達(dá)到比較穩(wěn)定的高增益。一級(jí)單管單調(diào)諧放大電路如4-11。圖4-11一級(jí)單管單調(diào)諧放電路如圖4-11所示，電路接受基極分壓式放大電路，由組成型電源去耦電路，通過和分壓電阻分壓來調(diào)整三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)。選頻網(wǎng)絡(luò)接受并聯(lián)諧振回路，將電感固定為，調(diào)整可調(diào)電容來選擇頻率點(diǎn)。一級(jí)放大電路很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高增益，所以這里接受的兩級(jí)級(jí)聯(lián)的方式可以達(dá)到上的高增益。在兩級(jí)之間加上一個(gè)RC滯后相位補(bǔ)償電路，主要用于消退高頻自激。兩級(jí)級(jí)聯(lián)電路如圖4-12所示。圖4-12兩級(jí)諧振放大器2、小信號(hào)諧振放大電路參數(shù)計(jì)算（1）選頻回路參數(shù)計(jì)算對(duì)于選頻回路由于中心頻率有：，則有：若選擇，那么可以算出,所以電容選擇的固定電容和的可調(diào)電容并聯(lián)來調(diào)整得到達(dá)到選頻的目的。（2）靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算電路靜態(tài)工作點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算在該放大電路的直流通路β=331,,,取，，則若取流過的電流為,則則取實(shí)際電路中，第一級(jí)放大電路中取，，其次級(jí)放大電路中取，。4.5高頻功放利用寬帶變壓器作耦合回路的功放稱為甲類功放。甲類功放不須要調(diào)諧回路，可在很寬的頻率范圍內(nèi)獲得線性放大，但是效率較低，一般只有20%左右。它作為放射機(jī)的中間級(jí)，以供應(yīng)較大的激勵(lì)效率。利用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載的回路的的功放稱為諧振功放。依據(jù)放大器電流導(dǎo)通角θ的范圍可分為甲類、乙類、丙類及丁類等不同類型的功率放大器。電流導(dǎo)通角越小，放大器的效率越高。丙類功放效率可達(dá)到80%，作為放射機(jī)的末級(jí)，以獲得較大的輸出功率和較高的效率。所以本設(shè)計(jì)接受甲類功放和丙類功放相結(jié)合的高頻功放電路。4.5.1甲類功放（1）靜態(tài)工作點(diǎn)由功放管組成的甲類功放工作在甲類狀態(tài)。圖4-13中，、為基極偏置電阻；為直流負(fù)反饋電阻，以穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；為溝通負(fù)反饋電阻，可以提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)定增益。電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由下式確定：式中，一般為幾歐姆至幾十歐姆。（2）高頻變壓器高頻變壓器照舊是應(yīng)用變壓器原理，依靠磁芯中的公共磁通將初級(jí)線圈的能量傳輸?shù)匠跫?jí)線圈。由變壓器原理可得，帶寬功放集電極的輸出功率：式中，為輸出負(fù)載上的實(shí)際功率；為變壓器的傳輸功率，一般。集電極的輸出功率：式中，為集電極等效負(fù)載電阻；為集電極溝通電壓的振幅，其表達(dá)式為：式中，稱為飽和壓降，約為1V。為集電極溝通電流的振幅，其表達(dá)式為：。假如變壓器的初級(jí)線圈匝數(shù)為,次級(jí)線圈的匝數(shù)為，則式中，為變壓器刺激接入的負(fù)載電阻，即下級(jí)丙類功放的輸入阻抗。（3）功率增益和電壓放大器不同的是帶寬功放應(yīng)有確定的功率效益，對(duì)于圖4-13所示電路，帶寬的功放要為下一級(jí)的丙類功放供應(yīng)確定的激勵(lì)效率，必需將前級(jí)輸入的信號(hào)進(jìn)行功率放大，功率增益為：式中，為帶寬功放的輸入功率。輸入功率的帶寬功放的輸入電壓及輸入電阻的關(guān)系為式中，又可以表示為式中，為共放射極接法晶體管的輸入電阻，高頻工作時(shí)，可認(rèn)為他近似等于晶體管的基極體電阻；為晶體管共射電流放大系數(shù)，即。4.5.2丙類功放（1）基本關(guān)系式丙類功放的基極偏置電壓是利用放射極電流的直流重量在設(shè)計(jì)電阻上產(chǎn)生的壓降來供應(yīng)。當(dāng)放大器的輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，集電極的輸出電流為預(yù)先脈沖。利用諧振回路中、的選頻作用可輸出基波諧振電壓、電流。集電極基波電壓的振幅：式中，為集電極基波電流的振幅；為集電極負(fù)載阻抗。集電極輸出功率：。直流電源供應(yīng)的直流功率：式中，為集電極電流脈沖經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)分解，可得峰值和分解系數(shù)的關(guān)系式：，。集電極的耗散功率：集電極的效率：基極基波輸入功率：丙類功放的效率增益：丙類功放的輸出回路接受變壓器耦合方式。其作用，一是實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，將集電極的輸出功率送至負(fù)載；二是和諧振回路協(xié)作，濾除諧波重量。集電極諧振回路為部分接入，諧振頻率：由變壓器原理可得：（4-1）（4-2）式4-1、4-2中，為集電極接入初級(jí)的匝數(shù)；為初級(jí)線圈總匝數(shù)；為次級(jí)線圈總匝數(shù)；為初級(jí)回路又載品質(zhì)因數(shù)，一般取值。丙類功放的輸入回路亦接受變壓器耦合方式，以使輸入阻抗和前級(jí)輸出阻抗匹配。分析表明，這種耦合方式的輸入阻抗為：式中，為晶體管基極體電阻，。4.5.3高頻功放電路分析和設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)接受的高頻功放電路原理圖如圖4-13示。圖4-13高頻功放電路原理圖1、甲類功放參數(shù)設(shè)計(jì)帶寬功放的輸出功率應(yīng)等于下級(jí)丙類功放的輸入功率，其輸出負(fù)載等于丙類功放的輸入阻抗，即。設(shè)高頻變壓器的效率。射極直流負(fù)反饋電阻：，取標(biāo)稱值。高頻變壓器匝數(shù)比：，若取次級(jí)匝數(shù)，則初級(jí)匝數(shù)。本級(jí)帶寬功放接受S8050晶體管，設(shè)，若取功率增益。若取溝通負(fù)反饋電阻，基極偏置電路的電流，則，取標(biāo)稱值。由，實(shí)際調(diào)整時(shí)取的電位器。取高頻旁路電容，輸入耦合電容。2、丙類功放參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)晶體管3DG130的主要參數(shù)，，，，，。為獲得較高的效率及最大輸出功率，將丙類功放的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)，取。（1）諧振回路及耦合回路的參數(shù)輸出變壓器線圈匝數(shù)比為：；取。若集電極并聯(lián)諧振回路的電容，得回路電感：。計(jì)算變壓器初級(jí)線圈的總匝數(shù)，即（2）基極偏置電路參數(shù)計(jì)算基極直流偏置電壓：射極電阻：取高頻旁路電容：。

第5章接收電路設(shè)計(jì)5.1天線磁性天線是用來接收電磁波的。它是由一個(gè)鐵氧體磁棒和漆包線圍繞組成，對(duì)電磁波的吸取實(shí)力很強(qiáng)。磁力線通過它就像許多棉紗線被一個(gè)鐵箍束得很緊一樣。因此，在線圈繞組內(nèi)能夠感應(yīng)出比較高的高頻電壓，所以磁性天線具有放大高頻信號(hào)的作用。1、磁棒的選擇磁性天線接收信號(hào)的實(shí)力和磁棒的長(zhǎng)度L及截面積的大小有關(guān)。磁棒越長(zhǎng)，截面積越大，其接收實(shí)力越強(qiáng)。這是因?yàn)椋悍派潆娐返碾姶挪ǖ拇帕€在天空中的分布是很密集的，磁棒的截面越大，它所容納的數(shù)目就越多，線圈上感應(yīng)的電壓就越大，靈敏度就高。另一方面，磁棒越長(zhǎng)，它所吸取的磁力線的強(qiáng)度就越大，在線圈上感應(yīng)出的電壓也就越高。2、漆包線的長(zhǎng)度理論和實(shí)踐證明，當(dāng)天線的長(zhǎng)度為無線電信號(hào)波長(zhǎng)的1/4時(shí)，天線的放射和接收轉(zhuǎn)換效率最高。因此，天線的長(zhǎng)度將依據(jù)所放射和接收信號(hào)的頻率即波長(zhǎng)來確定。頻率和波長(zhǎng)的換算公式為：（1）波長(zhǎng)=30萬公里/頻率=300000000米/頻率（得到的單位為米））。（2）天線長(zhǎng)度=波長(zhǎng)*1/4。由頻率為12MHz得波長(zhǎng)為25米，從而天線長(zhǎng)度6.25米。5.2小信號(hào)諧振放大設(shè)計(jì)和分析和4.4相同。5.3檢波檢波是從調(diào)幅信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)的過程。檢波方法有二極管包絡(luò)檢波器、同步檢波器。本設(shè)計(jì)接受二極管包絡(luò)檢波。5.3.1檢波二極管檢波（也稱解調(diào)）二極管的作用是利用其單向?qū)щ娦詫⒏哳l或中頻無線電信號(hào)中的低頻信號(hào)或音頻信號(hào)取出來。將調(diào)幅信號(hào)通過檢波二極管，由于檢波二極管的單向?qū)щ娞匦?，調(diào)幅信號(hào)的負(fù)向部分被截去，僅留下其正向部分，此時(shí)如在每個(gè)信號(hào)周期取平均值（低通濾波），所得為調(diào)幅信號(hào)的波包即為基帶低頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了解（檢波）功能。5.3.2檢波電路分析和設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)接受并聯(lián)型二極管檢波電路阻容耦合電路如圖5-1所示。圖5-1并聯(lián)型二極管檢波電路阻容耦合電路并聯(lián)型二極管檢波電路由二極管D和RLC低通濾波器相串接構(gòu)成的二極管包絡(luò)檢波電路如圖2-18所示。若Us=Vcm(1+MacosΩt)cosωCt則UAV=ηdVcm+ηdMaVcmcosΩt=VAV+Uav。其中U∝U所以實(shí)現(xiàn)了線性檢波。電容兩端存在鋸齒脈沖電壓U0稱未濾凈的殘余高頻電壓，UAV輸出平均電壓反映了包絡(luò)變更規(guī)律。二極管的導(dǎo)通角φ很?。ǎ?所以動(dòng)態(tài)平衡時(shí)它工作在信號(hào)峰值旁邊。為避開產(chǎn)生惰性失真，必需在任何一個(gè)高頻周期內(nèi),使C通過RL的放電速度大于或等于包絡(luò)的下降速度。而和越大，包絡(luò)下降速度越大，不產(chǎn)生惰性失真所要求的值也須越小。在多音調(diào)制時(shí)，作為工程估算，和均應(yīng)取最大值(即)。為了克服負(fù)峰切割失真，要求可見交直流負(fù)載電阻越接近，不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真所允許的Ma值越接近于1。Ma確定時(shí)，交直流負(fù)載電阻值的差別受到不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的限制。1、RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：（1）電容C對(duì)載頻信號(hào)近似短路，故應(yīng)由，通常取。（2）為避開惰性失真，應(yīng)有。2、設(shè)，則.為避開底部切割失真，應(yīng)有，其中。因?yàn)闄z波器的輸入電阻不應(yīng)太小，而，所以R不能太小。取，這樣，滿足上一步對(duì)時(shí)間常數(shù)的要求。3、的取值應(yīng)是低頻調(diào)制信號(hào)能有效地耦合到上，即滿足，取。依據(jù)設(shè)計(jì)要求檢波電路原理圖及仿真波形如圖5-2、5-3所示。圖5-2檢波電路原理圖輸出檢波幅值：；由；硬件檢波輸出幅值：圖5-3波電路原理圖仿真波形5.4低頻功放本設(shè)計(jì)接受由TDA2030組成的低頻功放電路，他所須要的外圍元件少，失真小。TDA2030為中心組成的功率放大器失真小、外圍元件少、裝配簡(jiǎn)潔、功率大、保真度高等。用TDA2030功率放大管可做OTL、OCL、BTL三種不同形式的功放。本設(shè)計(jì)接受OTL形式功放，是一種無變壓器功放電路，可以運(yùn)用單電源供電，是電池供電的首選電路。TDA2030極限參數(shù)：如表1所示。表1TDA2003極限參數(shù)（TA=25℃）參數(shù)名稱符號(hào)參數(shù)值單位電源電壓輸入電壓差分輸入電壓輸出峰值電流功耗結(jié)溫工作環(huán)境溫度貯存溫度VccVtViIOPDTiToptTstg±18±18±153.520-40～+150-30～+75-40～+150VVVAW℃℃℃電路分析和設(shè)計(jì)單電源供電低頻放大電路原理圖及仿真波形如圖5-4、5-5所示。圖5-4單電源供電低頻放大電路原理圖1、電源輸入端電容的選取由于電源本身并不是完全直流的，里面含有紋波，會(huì)影響輸出結(jié)果，因而須要在電源輸入端對(duì)電源進(jìn)行慮紋波處理，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)接受在電源輸入端并聯(lián)一個(gè)大電容（電解電容）電容和一個(gè)小電容（陶瓷電容）。大電容慮低頻，小電容慮高頻，可有效的濾掉電源的紋波。2、音頻輸入端電阻電容的計(jì)算同相輸入端的電阻R1、R2是用在直流平衡電阻，取值很大，跟負(fù)載反饋的網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，這里取。C2為耦合電容，用以去掉音頻信號(hào)中的低頻信號(hào)，和構(gòu)成高通低頻響應(yīng)。由公式：可知當(dāng)，取30Hz時(shí)，，為了更好的濾波這里取。3、反饋電阻電容的計(jì)算輸出電壓由電阻人R4、R5、C1確定，其增益由下式確定：，可得增益為32。4、輸出電容電阻的選取由于輸出接的是喇叭，為感性。為防止其發(fā)生自激振蕩，同時(shí)更好的濾波，保證輸出信號(hào)更好，在輸出端接上一個(gè)電容C7和一個(gè)電阻R3串聯(lián)接地。5、兩個(gè)二極管的作用兩個(gè)二極管可在電流過大的時(shí)候愛惜電路。圖5-5單電源供電低頻放大電路仿真波形

第6章系統(tǒng)的組裝和調(diào)試6.1調(diào)試儀器及方法調(diào)試儀器如表6-1所示：表6-1序號(hào)型號(hào)、名稱、規(guī)格數(shù)量1UT30D數(shù)字萬用表12DF1641B1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器13TDS100260MHZ數(shù)字示波器14直流穩(wěn)壓電源25掃頻儀1方法：測(cè)量各模塊的工作電壓。測(cè)量各點(diǎn)波形，分析系統(tǒng)工作狀態(tài)。6.2電路組裝和調(diào)試電路的焊接在高頻電路中，焊接的好壞對(duì)于電路的性能影響是很大的首先要保證電路的連接是正確的，無開路，短路等故障；其次在焊接時(shí)應(yīng)盡量使連入電路的各元器件的引腳較短，因?yàn)橐_就相當(dāng)于一根導(dǎo)線，其上必定存在電阻及分布電容，分布電感，這對(duì)高頻電路的性能有不良影響。同時(shí)，在焊接時(shí)應(yīng)快速，避開高溫的電烙鐵和元器件長(zhǎng)時(shí)間接觸。尤其是三極管，電容等易受溫度的影響，過高的溫度可能會(huì)使這些器件的參數(shù)變更甚至被損壞。6.3調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障、緣由及解決方法高頻電路由于受分布參數(shù)及各種耦合和干擾的影響，其穩(wěn)定性比起低頻電路來要差許多，因此調(diào)試工作比較雜，特殊是整機(jī)調(diào)試．須要細(xì)致耐性，前后級(jí)多次反復(fù)調(diào)整，直到滿足技術(shù)指標(biāo)要求。不能盲目地更改參數(shù)，否則達(dá)不到預(yù)期的效果。1、兩級(jí)放大電路的高頻自激單級(jí)的調(diào)諧放大電路是不會(huì)出現(xiàn)自激現(xiàn)象的。在多級(jí)高頻諧振放大電路中，由于晶體管集電結(jié)電容的內(nèi)部反饋，形成了放大器的輸出電路和輸入電路的之間的相互影響，使電路出現(xiàn)高頻自激現(xiàn)象。放大電路的級(jí)數(shù)越多，耦合電容、旁路電容越多，引入的負(fù)反饋越深，產(chǎn)生自激振蕩的可能性越大。解決方法：（1）接受相位補(bǔ)償方法消退自激高增益和比較好的穩(wěn)定性是高頻電路中的兩個(gè)相互制約的因素。接受相位補(bǔ)償方法的原理的就是在兩級(jí)放大電路之間加RC相位滯后補(bǔ)償電路，使輸出相位落后于輸入相位，使電路不再滿足自激條件。此時(shí)，每一級(jí)電路的諧振中心頻率都中心頻率的旁邊，恰好在，電路的時(shí)間常數(shù)會(huì)變大，高頻放大倍數(shù)會(huì)下降。具體示意圖如圖6-1所示。圖6-1相位補(bǔ)償方法示意圖（2）電源去耦方法由于電源內(nèi)阻簡(jiǎn)潔影響高頻電路的的工作，所以在電源下端接型網(wǎng)絡(luò)作為電源去耦電路，以削減干擾，提高放大器的性能。示意圖如圖6-2所示。圖6-2電源去耦電路（3）串聯(lián)小電阻或者并在LC諧振回路中串聯(lián)大電阻在高頻電路中，還經(jīng)常用在諧振回路中串聯(lián)一個(gè)小電阻或者并聯(lián)一個(gè)大電阻，從而減小電路的值，用降低高頻電路的增益為代價(jià)來消退高頻自激震蕩。示意圖如圖6-3所示圖6-3在LC諧振回路中串聯(lián)小電阻或者并聯(lián)大電阻（4）合理的布線和良好的焊接布線是否合理，焊接是否良好，在高頻電路中干脆影響了電路是否會(huì)產(chǎn)生高頻自激。因此，盡量將原件布局緊湊，使地線連在一起而且布局良好，焊接時(shí)留意正確快速的焊接，保證沒有虛焊等，都能從確定程度上避開高頻自激的產(chǎn)生。2、高頻功放部分不工作高頻功放由甲類和丙類構(gòu)成。由于調(diào)幅輸出的信號(hào)幅度為幾十毫伏，無法驅(qū)動(dòng)高頻功放工作。解決方法：在調(diào)幅以后，加兩級(jí)小信號(hào)放大，把信號(hào)放大到1V左右,驅(qū)動(dòng)高頻功放工作。高頻功放以后信號(hào)達(dá)2V左右，能夠成功的放射出去。3、低頻調(diào)制器輸出信號(hào)幅度偏高555定時(shí)器構(gòu)成的低頻振蕩器，輸出信號(hào)