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调频发射机课程设计.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.24M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第一章 调频发射机用芯片设计的应用意义及设计方案的选择
    1.1调频发射机在实际生活中的应用意义
    1.2 调频发射机用芯片设计的指标
    1.3 方案设计及整体框图
    1.4 设计原理：
    第二章 调频发射机的原理图设计
    2.1 MC2833工作原理的介绍
    2.2 MC2833引脚功能介绍
    2.3 调频发射机的原理电路图
    2.4参数计算：
    第三章 结论与心得
    参考文献
    高频电子线路 课程设计（论文） 题目： 调频发射机（采用芯片）电路设计 学 院： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 2011. 7. 2-7.10 课程设计（论文）任务及评语
    院（系）：电子与信息工程学院 教研室：通信教研室 学 号 课程设计 （论文） 题目 学生姓名 专业班级 调频发射机（采用芯片）电路设计 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 指 导 教 师 评 语 及 成 绩 设计内容：1．设计电路图，采用调频芯片 2．分析调频芯片工作原理。 3．分析电路的工作原理。 参数：自定 设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用 环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的 难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个 设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右 出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 平时成绩（20%）： 答辩成绩（30%）： 论文成绩（50%）： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日
    目录 第一章 调频发射机用芯片设计的应用意义及设计方案的选择 .. 1 1.1 调频发射机在实际生活中的应用意义 .................................... 1 1.2 调频发射机用芯片设计的指标 .......................................... 1 1.3 方案设计及整体框图 ................................................. 1 1.4 设计原理： .......................................................... 2 第二章 调频发射机的原理图设计 .......................... 3 2.1 MC2833 工作原理的介绍 ............................................... 3 2.2 MC2833 引脚功能介绍 ................................................. 4 2.3 调频发射机的原理电路图 .............................................. 5 2.4 参数计算： .......................................................... 7 第三章 结论与心得 ....................................... 8 参考文献 ..............................................8
    第一章 调频发射机用芯片设计的应用意义及设计方案的选择 1.1 调频发射机在实际生活中的应用意义 调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就 可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外 工程等领域的小范围移动通信工程中。本课题重点在于设计能给发射机电路提供稳定频 率的振荡调制电路。课题首先用两级电压并联负反馈放大电路，适当放大语音信号，以 配合调制级工作；然后用石英晶体构成振荡电路为发射机提供稳定的基准频率载波，接 着通过变容二极管完成语音信号对载波信号的频率调制，并通过 LC 并联谐振网络选出三 倍频信号；最终利用两级功率放大，使已调制信号功率大大提高，经过串联滤波网络滤 除高次谐波，最后通过拉杆天线发射出去。通过后续的电路仿真和部分电路的调试，可 以证明本课题的电路基本成熟，基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大， 达到发射距离的要求。 1.2 调频发射机用芯片设计的指标 （一）要求： 1．设计电路图，采用调频芯片。 2．分析调频芯片工作原理。 3．分析电路的工作原理。 （二）参数：自行设定。 1.3 方案设计及整体框图 利用通信原理和高频电子线路的相关知识确保高效率输出足够大的高频功率，并馈 送到天线进行发射。 方案 ：通过音频信号改变载波的频率已实现调频发射，调频发射机发射的频率带宽 较宽，但其在高频段因而所占的相对频带较调幅波发射更窄，发射距离远，信号失真小。 并且在要求传输距离不是很远的情况下，我们用直接载波调频很容易实现载波调频发射 机的设计，在能满足我的课程设计的技术指标要求的情况下，我门选择直接载波调频的 方案来设计调频发射机。 设计方案框图如下： 高 频 缓 冲 级 输 出 功 放 振 荡 级 1 级
    1.4 设计原理： 上面是原理框图，其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要 求的正弦波信号，且其频率受到外加音频信号电压调变；缓冲级主要是对调频振荡 信号进行放大，以提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用， 为避免末级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；，功放级的任务 是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射 先分析一下调制信号：  设高频载波为 u c U cos tc  mc , 调制信号为 )(u t , 则调频信 号的瞬时角频率： 瞬时相位 : φ(t)  t 0  调频信号 : u FM  U cm ω(t)   cos 其中 为比例系数。  (t) dt )t(uk   c f tω  t  k tω c (t) dt   u  k f Ω c f 0 t 0    u Ω (t) dt （1） 上式表明, 调频信号的振幅恒定, 瞬时角频率是在固定的载频上叠加一个与调制信 , 瞬时相位是在随时间变 号电压成正比的角频率偏移(简称角频偏) Δω(t)  uk f Ω (t) 化的载波相位  (t) tω c Δ  (t) k t f  0 u Ω (t) dt 上叠加了一个与调制电压积分成正比的相位偏移(简称相偏) fM 分别定义为： 。其最大角频偏  Δ M f m   k f U  m mΔ 和调频指数(最大相偏) uk f  u )( t (t) dt max  t 0 Ω cos max t  若调制信号是单频信号, 即 u  号： , 则由式(1)可写出相应的调频信  Mtω  c Ωt sin f u FM  U cm cos    tω c  Uk f Ω Ωm sin Ωt    U cm cos 2
    第二章 调频发射机的原理图设计 2.1 MC2833 工作原理的介绍 直接调频是根据调频信号的瞬时频率随调制信号成线性变化这一基本特性,可 以将调制信号作为压控振荡器的控制电压, 使其产生的振荡频率随调制信号规律 而变化, 压控振荡器的中心频率即为载波频率。显然, 这是实现调频的最直接方法, 故称为直接调频。 本次设计中所用频率调制芯片 MC2833 为直接调频。 在 MC2833 芯片电路中，发射机的信号源分别为语音信号输入和数据信号输入。 语音信号采用话筒采集输入，首先经过电容隔直，去除其中的直流分量，送入脚 5 放大，放大后的信号由脚 4 输出，信号的放大倍数可由连于脚 4、5 之间的电阻进 行控制。低频调制信号经话筒放大器放大后(放大器增益由外接电阻决定)，送入可 变电抗器，通过调制信号改变可变电抗，从而改变射频振荡器的频率实现调频。射 频振荡器的中心振荡频率 fo 由 l 和 16 脚外接晶体决定，晶体为基频晶体，经过调 频后的信号由缓冲器端 14 脚输出，缓冲器的负载为 LC 构成的并联谐振回路，谐振 频率为晶体的三倍．不仅实现了三倍频，而且还扩展了调频频偏。倍频后的信号经 电容耦合给内部晶体管 VTl 的基极。VTl 与电感、电容等构成高频功率放大器，电 感、电容的谐振频率为晶体频率的三倍．经 VTl 放大后的调频信号经电容耦合给内 部晶体管 VT2 的基极．由 VT2 进一步放大，VT2 与 VTl 的电路完全相同。VT2 放大 后的信号经另一个 LC 电路耦合给天线向外发射。电路中所有的线圈均是 7mm 屏蔽 电感，可以使用 M1175A、M1282～M1289A、M1312A 等，电容(特别是要影响频率的 电容)应使用云母镀银电容。 下图是 MC2833 内部结构。 MC2833 内部包括话筒放大器、射频压控振荡器、 缓冲器、两个辅助晶体管放大器等几个主要部分,需要外接晶体、LC 选频网络以及 少量电阻、电容和电感。MC2833 采用 16 脚双列直插式封装，其内部电路和各引脚 功能如图 l 所示。MC2833 采用 10v 电源，工作电压范围为 2.8～9v，工作温度范围 为-30℃～+75℃，具有高达 60Hz 的可直接功率输出的射频振荡器，能提供 30dB 电 压增益的话筒放大器。该芯片 16 脚和 15 脚之间接反馈电容；1 脚与 16 脚之间通 3
    常接一电感与晶体相串联的电路，与晶体相串联的电感能对振荡频率起细微的微调 作用，确保振荡频率正好处于要发射的频率点上；脚 1l、12、13 是一个 3 倍频晶 体管电路；脚 7、8、9 是一个 2 倍频晶体管电路。 2.2 MC2833 引脚功能介绍 MC2833 的引脚功能如下： 1—可变电抗输出端 2 —去耦合端 3— 调制器输人端 4 —话筒放大器输出端 5 —话筒放大器输人端 6 —接地端 7— 内部晶体管 Q2 的发射极 4
    8 —内部晶体管 Q2 的基极 9 —内部晶体管 Q2 的集电极 lO —芯片的电源端 l1— 内部晶体管 Q1 的集电极 l2 —内部晶体管 Q1 的发射极 l3 —内部晶体管 Q1 的基极 l4 —射频振荡器的缓冲输出端 l5— 射频振荡器外接元件端 l6— 射频振荡器外接元件端 其中，可调电阻输出由 1、2 引脚接外部电路；振荡部分电路由 15、16 引脚接至 外部电路；缓冲级由 14 引脚引出；两个晶体管 VT2，VT1 分别由 7、8、9 和 11、12、 13 引脚接至外部；调压电路由 10 引脚引出。 MC2833 的相关参数要求如下：  电源电压范围较宽, 为 2.8 V～9.0V  外接电子元件较少  当电源电压为 4.0 V, 载频为 166 MHz 时, 最大频偏可达 10kHz  调制灵敏度可达 15Hz／mV  输出最大功率为 10mW(50 Ω负载) 2.3 调频发射机的原理电路图 电路工作原理分析： 外部产生的音频信号从 5 脚输入, 经放大后去控制可变电抗元件。可变电抗元件的直 流偏压由片内参考电压 VREF 经电阻分压后提供。由片内振荡电路、可变电抗元件、外接 晶体和 15、 16 脚两个外接电 容组成的晶振直接调频电 路 (Pierce 电路 )产生载频为 16.5667MHz 的调频信号。 变容二极管调频电路为了提高中心频率稳定度, 可以加入晶振, 但加入晶振后又会使 最大线性频偏减小。为了增大最大线性频偏, 即扩展晶振的频率控制范围, 可以采用串联 或并联电感的方法。电感越大，频率控制范围越大，但频率稳定度相应下降，所以要选择 一个平衡点。本电路上选择 3.3μH 电感与晶体串联用于扩展最大线性频偏。 5
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