小功率無(wú)線調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 小功率無(wú)線調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 xx </p><p>　　學(xué) 號(hào) 0825 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 通信工程班

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 xx </p><p>　　學(xué) 院 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 </p><p>　　答辯日期 2012年6月11日 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　近年來(lái)我國(guó)的調(diào)頻廣播技術(shù)得到了

3、迅猛發(fā)展，在生活中的每個(gè)角落都可以找到它的蹤影。比如，有的校園為了讓學(xué)生練習(xí)英語(yǔ)聽力，就裝設(shè)了小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)，每個(gè)學(xué)生配備無(wú)線收聽設(shè)備。校園內(nèi)還可以安裝大功率調(diào)頻廣播音箱。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，調(diào)頻廣播技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。調(diào)頻廣播雖然音質(zhì)好，可以實(shí)現(xiàn)立體聲廣播，但是覆蓋范圍有限。從世界范圍來(lái)看，數(shù)字化將是廣播技術(shù)發(fā)展的必然進(jìn)程，而其中的數(shù)字音頻廣播（DMB）則將會(huì)成為繼傳統(tǒng)的調(diào)幅、調(diào)頻廣

4、播之后的第三代廣播，其原主要因在于：數(shù)字壓縮技術(shù)的成熟及大量推廣應(yīng)用。在不影響主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)的前提下，其音頻碼率可以壓縮近10倍，圖像碼率可以壓縮100以上；高效的數(shù)字調(diào)制技術(shù)和糾錯(cuò)編碼技術(shù)同樣得到了高速發(fā)展，前者使射頻的頻譜利用率達(dá)到5～6bit/HZ以上，后者則使信號(hào)處理和傳輸更加可靠；微電子技術(shù)完善和成熟，隨著深亞微米級(jí)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝及技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得各種對(duì)數(shù)字音頻信號(hào)的處理手段，像壓縮編碼、調(diào)制、差錯(cuò)控制等技術(shù)不僅在方

5、法上已成熟，而且其硬件實(shí)現(xiàn)也已經(jīng)能夠滿足廣播業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要。</p><p>　　在當(dāng)今的調(diào)頻廣播發(fā)送技術(shù)中，為了適應(yīng)對(duì)發(fā)射機(jī)輸出頻率穩(wěn)定度和頻率準(zhǔn)確度的嚴(yán)格要求，以及方便更換發(fā)射機(jī)頻率的需要。為此設(shè)計(jì)了一種具有鎖相功能的調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)，通過(guò)撥碼開關(guān)控制頻率鎖相環(huán)，可以靈活地改變發(fā)射頻率。</p><p>　　本設(shè)計(jì)分為六大部分，詳細(xì)介紹了立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中閱讀

6、了大量的有關(guān)書籍和論文，在此向這些書籍和論文的作者表示感謝。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　利用無(wú)線通信信道的遠(yuǎn)距離語(yǔ)音傳輸業(yè)務(wù)，是近年來(lái)發(fā)展很快的一門技術(shù)。由于語(yǔ)音業(yè)務(wù)對(duì)誤碼不敏感，可以采用調(diào)頻方式發(fā)送信息。調(diào)頻發(fā)射器可以使音頻信息傳送到附近的任意FM接收機(jī)。本設(shè)計(jì)選擇了ROHM的BH1417F集成電路產(chǎn)生調(diào)頻調(diào)制發(fā)射信號(hào)的頻

7、率。芯片的主要特征:體積小，準(zhǔn)確性高，而且容易產(chǎn)生發(fā)射頻率。這個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部分可以進(jìn)行深入的獨(dú)立設(shè)計(jì)研究，本設(shè)計(jì)把它們組合成一個(gè)典型的調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)使用模擬調(diào)頻技術(shù)，在88MHz--98MHz的頻段上，實(shí)現(xiàn)了線路輸入語(yǔ)音信號(hào)的小功率遠(yuǎn)距離單工發(fā)送。系統(tǒng)發(fā)射功率大約20mW，發(fā)射距離大于100m，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)保真度較高的語(yǔ)音傳輸。</p><p>　　關(guān)鍵詞：調(diào)頻；語(yǔ)音傳輸；ROHM； BH1417F<

8、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The remote audio service code through wireless communication channels is a fast developing technology in recent years. As the audio service code is no

9、t sensitive to the mistaken code, the frequency modulation can be used to send information. The FM Transmitter will allow almost any audio source to be transmitted to any nearby FM receiver. The ROHM BH1417F integrated c

10、ircuit was chosen to create the frequency modulated audio output signal. Chip features include: small size, accuracy, and easily p</p><p>　　Key Words：frequency modulation；audio transmission； ROHM BH1417F<

11、/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概 述1</b></p><p>　　1.2 研究意義1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)要求1</p>&

12、lt;p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)流程2</p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成2</p><p>　　2.3 方案論證2</p><p>　　第3章 器件及其選擇8</p><p>　　3.1 調(diào)頻立體聲8</p><p>　　3.2 調(diào)頻基

13、本原理9</p><p>　　3.3 調(diào)頻發(fā)射芯片9</p><p>　　第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1.1 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路20</p><p>　　4.1.2 第一次調(diào)制21</p><p>　　4.

14、1.3 第二次調(diào)制23</p><p>　　4.1.4 頻率控制表26</p><p>　　4.2 功率放大電路設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.3 電源電路設(shè)計(jì)28</p><p>　　第5章 系統(tǒng)仿真30</p><p>　　5.1 仿真軟件介紹30</p><p>　　5.2

15、 音頻放大部分的仿真30</p><p>　　5.3 振蕩調(diào)制部分的仿真31</p><p>　　5.4 倍頻放大部分的仿真32</p><p>　　第6章 系統(tǒng)調(diào)試34</p><p>　　6.1 系統(tǒng)調(diào)試34</p><p>　　6.2 指標(biāo)測(cè)試與性能分析34</p><p&g

16、t;　　6.2.1 指標(biāo)測(cè)試34</p><p>　　6.2.2 性能分析35</p><p><b>　　總 結(jié)36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p>　　附 錄1：電路原理圖39</p><p>　　附 錄2：外文原

17、文，譯文41</p><p><b>　　致 謝58</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概 述</b></p><p>　　調(diào)頻廣播經(jīng)歷了六十多年的發(fā)展，技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，但大多數(shù)調(diào)頻發(fā)射機(jī)仍然存在發(fā)射頻率固定

18、單一的問(wèn)題。由于國(guó)家對(duì)無(wú)線廣播頻段的劃分和管理，使得不同地區(qū)有不同頻段的發(fā)射權(quán)，每個(gè)單位所分配的發(fā)射頻率也是不一樣的。因此不同用戶對(duì)發(fā)射頻率的要求各不相同，但是廠商不可能生產(chǎn)頻率各異的發(fā)射機(jī)，這樣明顯不符合工業(yè)批量生產(chǎn)的要求。那么就需要使發(fā)射機(jī)按照使用者的意愿，在一定頻帶范圍內(nèi)靈活地改變發(fā)射頻率。這樣用戶就可以根據(jù)具體情況來(lái)設(shè)定載波頻率。本文中設(shè)計(jì)的數(shù)字立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)就可以解決這一問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)字化控制并達(dá)到立體聲收音效果，本

19、設(shè)計(jì)使用了專用發(fā)射芯BH1417F。</p><p><b>　　1.2 研究意義 </b></p><p>　　目前各大中型學(xué)校，普遍利用調(diào)頻發(fā)射機(jī)進(jìn)行英語(yǔ)聽力訓(xùn)練和考試。如果在發(fā)射聽力信號(hào)前，發(fā)現(xiàn)在預(yù)置發(fā)射頻道上受到強(qiáng)烈干擾，使用本文所設(shè)計(jì)的發(fā)射機(jī)就可以自由改變載波頻率，另外選擇一個(gè)頻道發(fā)送信號(hào)，操作簡(jiǎn)單快捷，同時(shí)又不會(huì)干擾覆蓋范圍之外的聽眾正常收音。而且校園廣播

20、覆蓋的范圍較小，沒(méi)有必要采用大功率的發(fā)射機(jī)，所以本設(shè)計(jì)非常適用于校園無(wú)線調(diào)頻廣播教學(xué)。</p><p>　　該發(fā)射機(jī)采用立體聲調(diào)頻技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)，聽眾能感覺(jué)到強(qiáng)勁的立體聲效果，并且成本不高，對(duì)推廣這種產(chǎn)品很有利，所以該題目有一定的研究?jī)r(jià)值。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)小

21、功率無(wú)線立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求如下：</p><p><b>　　1、基本要求：</b></p><p>　?。?） 發(fā)射信號(hào)類型：調(diào)頻信號(hào)，20Hz~20KHz音頻信號(hào)。</p><p>　?。?） 采用的主要發(fā)射技術(shù)方案：立體聲發(fā)射，方式自定；</p><p>　?。?） 發(fā)射頻率范圍：88-108MHz

22、，任選一個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)；</p><p>　　（4） 頻率穩(wěn)定度：±10ppm；</p><p>　　（5） 有效范圍： ≥100米；</p><p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本章制定了設(shè)計(jì)流程；提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并逐一進(jìn)行了方案對(duì)比論證。</p><p><b>　　2.1

23、設(shè)計(jì)流程</b></p><p>　　為了能夠順利完成任務(wù)，本設(shè)計(jì)按照以下流程來(lái)進(jìn)行：</p><p>　?。?）提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：收集資料，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　（2）完成硬件電路設(shè)計(jì)：掌握調(diào)頻原理，熟悉相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，參考相關(guān)電路，完成硬件電路設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）電路圖繪制與硬件調(diào)試：繪制原

24、理圖，并模擬整機(jī)調(diào)試。</p><p>　　（4）組建測(cè)試系統(tǒng)：模擬測(cè)試本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能和技術(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　它調(diào)頻發(fā)射機(jī)框圖如圖1所示，該調(diào)頻發(fā)射機(jī)是以bh1417鎖相環(huán)調(diào)頻立體聲發(fā)射模塊為核心的校園型調(diào)頻發(fā)射機(jī)，具備話筒輸入和線路輸入多種音源的輸入方式，因此信號(hào)源的取選方

25、式是多樣的，輸入的信號(hào)經(jīng)過(guò)bh1417集成塊內(nèi)部的調(diào)制、解碼和鑒相后再經(jīng)過(guò)內(nèi)部的射頻放大器放大，信號(hào)輸出到射頻功率放大器放大后發(fā)射，并輸送至校園內(nèi)的喇叭。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　2.3 方案論證</b></p><p>　　1.立體聲調(diào)頻發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)方案論證與選擇</p><

26、;p>　　方案一：采用MAX2606調(diào)頻發(fā)射芯片做調(diào)率發(fā)射電路方案，MAX2606采用SOT230-6微型封裝，應(yīng)用電路如圖2-1所示，它的平均頻率由L1設(shè)置，390ｎH的電感可將中心頻率設(shè)定在100MHz。調(diào)節(jié)電位器RP1則可以在88至108 MHz的FM波段選擇一個(gè)頻道作為發(fā)射輸出功率。輸出功率對(duì)50Ω的天線約為-21dB。圖中的兩個(gè)INPUT端接在功放機(jī)左右線路（LINE）輸出端，左右聲道音頻信號(hào)均通過(guò)22kΩ相加，并被電位

27、器RP1衰減后，由①腳送入MAX2606的內(nèi)部振蕩電路，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的射頻信號(hào)從⑥腳輸出到發(fā)射天線，由于輸入信號(hào)幅度高于60ｍＶ時(shí)將產(chǎn)生失真，因此使用電位器RP2將信號(hào)衰減到該電平以下。發(fā)射天線可以用一段75cm的電線充當(dāng)。此時(shí)發(fā)射距離約為50米。為保證最佳接收效果，它最好與接收天線平行安裝。MAX2606可工作于3至5Ｖ的單電源，但最好采用穩(wěn)定的電壓，尤其是0.01μF的退耦電容不能省略，以減少頻率漂移和噪聲，所以MAX2606的缺點(diǎn)就

28、是有頻率漂移和噪聲。</p><p>　　圖2.2 基于MAX2606調(diào)頻發(fā)射芯片的調(diào)率發(fā)射電路</p><p>　　方案二：采用BA1404調(diào)頻發(fā)射芯片做立體聲調(diào)率發(fā)射電路方案，應(yīng)用電路如圖2-2所示，BA1404主要由前置放大器（AMP），立體聲調(diào)制器（MPX），F(xiàn)M調(diào)制器及射頻放大器組成。立體聲前置級(jí)分別為兩個(gè)聲道的音頻放大器。輸入為0.5mV時(shí),增益高達(dá)37dB,頻帶寬度為19

29、KHz,如輸入信號(hào)存在頻率高于19 KHz 成分,則必須在輸入端加一個(gè)低通濾波器,否則兩個(gè)聲道的分離度會(huì)下降。BA1404對(duì)于一般的調(diào)頻發(fā)射已經(jīng)夠了,但它卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn):沒(méi)有鎖相環(huán)電路,即PLL,容易跑頻。</p><p>　　圖2.3 基于BA1404調(diào)頻發(fā)射芯片的立體聲調(diào)率發(fā)射電路</p><p>　　方案三：采用BH1417F調(diào)頻發(fā)射芯片做調(diào)率發(fā)射電路方案，應(yīng)用電路如圖2-4。

30、BH1417F是由提高信噪比（S/N）的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過(guò)調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路（LPF）、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路（PLL）組成。BH1417F的頻率特性非常出色，它能達(dá)到40dB的分離度，傳送的音質(zhì)可與本地調(diào)頻電臺(tái)比美，適合用于一些對(duì)音頻指標(biāo)很高的系統(tǒng)中。</p><p>　　圖2.4 基于BH1417F調(diào)頻發(fā)射芯片的調(diào)頻發(fā)射電路</p>

31、<p>　　經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析論證，決定采用第四種方案，因?yàn)榈谒姆N方案中BH1417F解決了上述方案的缺點(diǎn)，同時(shí)我們平時(shí)也用BH1417F芯片做過(guò)調(diào)頻發(fā)射這個(gè)模塊。BH1417F可由并行數(shù)據(jù)設(shè)置端改變發(fā)射頻率，比較容易實(shí)現(xiàn)硬件和軟件結(jié)合。</p><p>　　2、壓控振蕩器的設(shè)計(jì)方案論證與選擇</p><p>　　方案一：采用分立元件構(gòu)成。利用低噪聲場(chǎng)效應(yīng)J310作振蕩管，用兩對(duì)

32、變?nèi)荻O管作壓控器件，直接接入振蕩回路，電路屬于電感三點(diǎn)式振蕩器。圖2-2為其簡(jiǎn)化電路圖。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是調(diào)試相當(dāng)困難，而且不能靈活控制輸出頻率。</p><p>　　圖2.5 分立元件構(gòu)成的VCO簡(jiǎn)化電路</p><p>　　方案二：采用自帶壓控振蕩器的集成芯片和變?nèi)荻O管KV1471E，外接一個(gè)LC諧振回路構(gòu)成變?nèi)荻O管壓控振蕩器。選取適當(dāng)?shù)碾姼?，便可改變BH1417F的輸出頻率。

33、由于采用了集成芯片，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，并且利用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)可以使輸出頻率穩(wěn)定度進(jìn)一步提高。</p><p>　　所以本設(shè)計(jì)采用方案二。</p><p>　　3、頻率合成器的設(shè)計(jì)方案論證與選擇</p><p>　　頻率合成是整機(jī)的核心，為了得到高度穩(wěn)定的頻率輸出，并且輸出頻率可調(diào)，可以采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，輸出頻率穩(wěn)定度與晶振的穩(wěn)定度相當(dāng)，達(dá)到10-

34、5，頻率可以為任意值。此技術(shù)采用撥碼開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　方案一：模擬鎖相環(huán)路法，通過(guò)環(huán)式的減法降頻，將VCO的頻率降低，與參考頻率進(jìn)行鑒相。優(yōu)點(diǎn)是：可以得到任意小的頻率間隔；鑒相器的工作頻率不高，頻率變化范圍不大，比較好做，帶內(nèi)帶外噪聲和鎖定時(shí)間易于處理。不需要昂貴的晶體濾波器。頻率穩(wěn)定度與參考晶振的頻率穩(wěn)定度相同。缺點(diǎn)是分辨率的提高要通過(guò)增加循環(huán)次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路超小型化和集成化比較困難。<

35、;/p><p>　　方案二：數(shù)字鎖相環(huán)路法，如圖2-3所示，通過(guò)數(shù)字邏輯電路，把壓控振蕩器（VCO）的頻率降低到鑒相器的參考頻率上，采用的是除法降頻。除具有方案一的優(yōu)點(diǎn)外，克服了方案一的缺點(diǎn)，還能與靈活方便的數(shù)字電路結(jié)合，做成數(shù)控可變分頻，得到任意的頻率，并且便于集成化，大大簡(jiǎn)化電路連線，縮短電路制作時(shí)間，降低整機(jī)體積。</p><p>　　綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二。</p>

36、<p>　　圖2.6 數(shù)字鎖相環(huán)頻率合成原理</p><p>　　5、功率放大電路方案選擇與論證</p><p>　　方案一：采用集成功放，放大倍數(shù)比較理想，性能好，體積小，但是價(jià)格比較高</p><p>　　方案二：采用晶體管組建放大電路，放大倍數(shù)小，電路復(fù)雜，價(jià)格低廉。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)放大倍數(shù)要求不高，決定采用方

37、案二。</p><p>　　7、電源方案選擇與論證</p><p>　　BH1417F的正常工作電壓為＋5V直流電壓，運(yùn)放和三極管則需要＋9V直流電壓，所以需對(duì)市電進(jìn)行變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，為系統(tǒng)提供這兩種直流電壓。</p><p>　　方案一：采用變壓器將220V交流電變換為12V交流電，再進(jìn)行全波整流、濾波，最后用三端穩(wěn)壓管LM7809和LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓，

38、可分別得到＋9V和＋5V。</p><p>　　方案二：采用電源模塊得到12V直流電壓輸出，再通過(guò)三端穩(wěn)壓集成芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，得到兩種輸出電壓。</p><p>　　方案一簡(jiǎn)單易行，且成本低，本設(shè)計(jì)采用方案一。</p><p>　　第3章 器件及其選擇</p><p>　　本章介紹了調(diào)頻發(fā)射部分的器件及選擇。 </p><p

39、><b>　　3.1 調(diào)頻立體聲</b></p><p>　　(1) 什么是立體聲</p><p>　　一個(gè)雙耳健全的人坐在音樂(lè)廳內(nèi)，可以聽到交響樂(lè)隊(duì)演奏樂(lè)曲的旋律和強(qiáng)弱遠(yuǎn)近的變化，并能判斷出是何種樂(lè)器發(fā)出的聲音，甚至能判斷出各種樂(lè)器在舞臺(tái)上的位置，即便閉上眼睛，也可以用雙耳判定聲音發(fā)出的大致方位及聲源的遠(yuǎn)近距離。由此我們認(rèn)識(shí)到：人們所感覺(jué)到的這種層次分明，具有

40、立體感，方位感的音響效果，就是通常所說(shuō)的立體聲。請(qǐng)注意，上述的“雙耳健全”這幾個(gè)字，如果你只用一只耳朵聽音樂(lè)會(huì)，那絕不會(huì)有立體聲的感覺(jué)，只有利用雙耳，才能判斷出聲源的位置，才能有聲音的立體感和方向感。所以立體聲是建立在雙耳效應(yīng)的基礎(chǔ)上的。</p><p>　　(2) 調(diào)頻立體聲及特點(diǎn)：</p><p>　　用兩個(gè)傳聲器分別檢拾左右兩部分聲音信號(hào)，并將左右兩個(gè)聲道的信號(hào)按一定方式進(jìn)行編碼，然

41、后調(diào)制在同一副載波上，再用調(diào)頻的方式調(diào)制在主載波上并發(fā)送出。這樣的廣播，一個(gè)電臺(tái)能同時(shí)播送左右兩個(gè)聲道的信號(hào)，稱為調(diào)頻立體聲廣播。由于調(diào)頻(FM)方式比調(diào)幅(AM)方式具有抗干擾能力強(qiáng)、信噪比高、頻帶寬、音質(zhì)好、容量大等優(yōu)點(diǎn)，所以立體聲廣播的主載波采用調(diào)頻的方式。按照對(duì)副載波和主載波的調(diào)制方式，調(diào)頻立體聲廣播可分為AM-FM和FM-FM方式。前者又分為導(dǎo)頻制和極化調(diào)制制兩種。但是，不論哪一種制式，都必須考慮能與單聲道調(diào)頻廣播兼容，即調(diào)頻

42、單聲道收音機(jī)可以收聽調(diào)頻立體聲廣播，調(diào)頻立體聲收音機(jī)也可以收聽調(diào)頻單聲道廣播(但沒(méi)有立體聲效果)。只有調(diào)頻立體聲收音機(jī)收聽調(diào)頻立體聲廣播時(shí)，才有聲音的立體感。目前，國(guó)際上較為普及的立體聲廣播都是雙聲道的，而且使用最多的是采用導(dǎo)頻制式，我國(guó)也采用這種制式。國(guó)際調(diào)頻廣播的標(biāo)準(zhǔn)頻段規(guī)定為87～108MHz，我國(guó)、美國(guó)、歐洲一些國(guó)家就采用了這一標(biāo)準(zhǔn)頻段。也有些國(guó)家不采用這一頻段，如蘇聯(lián)(采用64.5～73MHz)、日本(采用76～90MHz)及

43、西歐的一些國(guó)家(采用87.5～104</p><p>　　(3) 調(diào)頻立體聲廣播的實(shí)現(xiàn)： </p><p>　　在導(dǎo)頻制立體聲廣播中，為了實(shí)現(xiàn)兼容，廣播電臺(tái)須先將左(L)、右(R)兩聲道的信號(hào)，用矩陣電路變換成和信號(hào)(L+R)和差信號(hào)(L-R)。和信號(hào)相當(dāng)于普通單聲道調(diào)頻廣播的信號(hào)。普通單聲道調(diào)頻收音機(jī)收到這個(gè)和、差信號(hào)之后，只能解調(diào)出和信號(hào)來(lái)，和信號(hào)已經(jīng)包括了節(jié)目的全部?jī)?nèi)容，但不是立體聲

44、的，不能把左、右分離開。立體聲收音機(jī)收到這個(gè)和、差信號(hào)，通過(guò)的立體聲解調(diào)器(解碼器)，將左、右信號(hào)分離開，聽到的是具有立體感的節(jié)目。 </p><p>　　3.2 調(diào)頻基本原理</p><p>　　調(diào)頻是模擬角度調(diào)制的一種，屬于非線性頻率變換。設(shè)高頻載波，調(diào)制信號(hào)為，調(diào)頻中已調(diào)信號(hào)的頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜之間不存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是產(chǎn)生出與頻譜搬移不同的新頻率分量，故呈現(xiàn)出非線性特征。<

45、/p><p>　　在連續(xù)波調(diào)制中，未調(diào)載波可以表示為：如果幅度不變，起始相位為0，而瞬時(shí)角頻率是調(diào)制信號(hào)的線性函數(shù)，則這種調(diào)制方式稱為頻率調(diào)制。其瞬時(shí)角頻率偏移為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　瞬時(shí)角頻率L：</b></p><p><b>　　

46、（3-2）</b></p><p><b>　　調(diào)頻信號(hào)表示為：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　若</b></p><p>　　則 （3-4） </p><

47、p>　　其中調(diào)頻指數(shù)： （3-5） </p><p>　　展開（3-4）后再由第一類n階貝塞爾函數(shù)作為三角級(jí)數(shù)的系數(shù)，可以得到</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　它的傅氏變換即為頻譜</p><p><b>　　

48、（3-7）</b></p><p>　　可見調(diào)頻信號(hào)的頻譜中含有無(wú)窮多個(gè)頻率分量。</p><p>　　3.3 調(diào)頻發(fā)射芯片</p><p>　　表3-1 BH1417F引腳屬性表</p><p>　　調(diào)頻還需要一些輔助電路，才能夠達(dá)到較好效果，所以本設(shè)計(jì)選用了一款專用發(fā)射芯片BH1417F，因?yàn)樗哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)：</p>

49、;<p><b>　　1.芯片簡(jiǎn)介</b></p><p>　　BH1417F 是一種無(wú)線音頻傳輸集成電路，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、CD、DVD、MP3、調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)線調(diào)頻立體聲傳送。適合用于生產(chǎn)立體聲的無(wú)線音箱、無(wú)線耳機(jī)、CD、MP3、DVD、PAD、筆記本計(jì)算機(jī)等的無(wú)線音頻適配器開發(fā)生產(chǎn)。這個(gè)集成電路

50、是由提高信噪比（S/N）的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過(guò)調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路（LPF）、產(chǎn)生立體聲復(fù)合信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路（PLL）組成。</p><p><b>　　2.特點(diǎn)</b></p><p>　　1）將預(yù)加重電路、限幅電路、低通濾波電路（LPF）一體化，使音頻信號(hào)的質(zhì)</p><p>　　量比分立

51、元件的電路（如：BA1404、NJM2035等）有很大改進(jìn)。</p><p>　　2）導(dǎo)頻方式的立體聲調(diào)制電路。</p><p>　　3）采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，合發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。</p><p>　　4）采用了撥碼開關(guān)直接頻率設(shè)定，可設(shè)定70-120MHz頻率，使用上非常方便。</p><p><b>　　3.

52、結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　圖3.1 BH1417F結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　圖3.2元器件的尺寸以及封裝</p><p>　　4.芯片各引腳位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表3-2 BH1417個(gè)管腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　5.電路應(yīng)用說(shuō)明</b>&

53、lt;/p><p><b>　　（1）預(yù)加重電路</b></p><p>　　預(yù)加重電路是一個(gè)非線性音頻放大器，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc，因?yàn)樗欠蔷€性放大器，所以輸入阻抗取決為內(nèi)部電阻R3=43KΩ，預(yù)加重時(shí)間取決于內(nèi)部電阻R2=22.7K 和外部電容C1=2200p。</p><p>　　圖3.3 預(yù)加重電路</p><

54、;p>　　時(shí)間常數(shù)τ=C1R2</p><p>　　R1=1K 是一個(gè)限流電阻，防止自激的產(chǎn)生。</p><p><b>　?。?）限幅電路</b></p><p>　　圖 3.4 限幅電路</p><p>　　限幅電路是由二極管限幅的反相放大器組成，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc。</p><

55、p><b>　　（3）低通濾波電路</b></p><p>　　低通濾波電路是由二階低通反饋放大電路組成，它的分頻點(diǎn)為15KHz。</p><p>　　圖 3.5 低通濾波電路</p><p><b>　　公式如下:</b></p><p>　　Cf=1/ω0 Rf

56、 （3-8） </p><p>　　C1=3Q Cf （3-9）</p><p>　　C2=Cf/3Q （3-10）

57、 </p><p><b>　　運(yùn)算過(guò)程如下：</b></p><p>　　Q=0.577、ω0=1.274 、fc=15KHz</p><p>　　R1=R2=R3=Rf=100KΩ</p><p>　　Cf=1/ω0 Rf=1/（2πX1.274X15KX100K）=8

58、3.28pF</p><p>　　C1=3Q Cf =3X0.577X83.28pF=144pF≈150pF</p><p>　　C2=Cf/3Q=83.28p/(3X0.577)=48≈50pF</p><p><b>　?。?）立體聲調(diào)頻</b></p><p>　　音頻信號(hào)從第1腳和第22腳輸入后通過(guò)預(yù)加重電路、限

59、幅電路和低通濾波電路后送到混合器（MPX）中，另外由第13、14腳接入7.6MHz晶體的振蕩電路通過(guò)200分頻后產(chǎn)生的38KHz副載波信號(hào)，同時(shí)38KHz副載波通2分頻產(chǎn)生的19KHz導(dǎo)頻信號(hào)。音頻信號(hào)和38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制，產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)（L+R）和一個(gè)通過(guò)DSB 調(diào)制的38KHz 副載波信號(hào)（L-R），并與19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組成復(fù)合信號(hào)從第5腳輸出。</p><p>　　圖 3.

60、6 導(dǎo)頻方式的調(diào)頻立體聲廣播頻帶結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）FM發(fā)射電路</b></p><p>　　FM發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻調(diào)制由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn)，高頻振蕩器是一個(gè)鎖相環(huán)的VCO，立體聲復(fù)合信號(hào)通過(guò)它直接進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。</p><p>　　圖

61、3.7 FM發(fā)射電路</p><p>　　高頻振蕩器是由第9腳外部的LC 回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器從11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第7腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。一但頻率超過(guò)鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第7 腳將輸出的電平變高；如果是低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平變低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。</p><p>　　6.調(diào)頻發(fā)射的基本原理&l

62、t;/p><p>　　A、數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送方：</p><p>　　圖 3.8 數(shù)據(jù)傳送方式</p><p><b>　　B、數(shù)據(jù)內(nèi)容說(shuō)明：</b></p><p>　　表3-3 數(shù)據(jù)內(nèi)容說(shuō)明</p><p>　　第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　本章將介紹各單元電路的設(shè)計(jì)

63、，主要介紹立體聲調(diào)頻發(fā)射電路、功率放大電路、電源電路。</p><p>　　4.1 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.1 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路原理框圖</p><p>　　圖4.2 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路</p><p>　　4.1.1 立體聲調(diào)頻發(fā)射電路</p><p>　　立體聲調(diào)頻電路如圖4-2所示

64、，立體聲信號(hào)通過(guò)1、22引腳輸入，配合2、3、20、21這幾個(gè)引腳外部的阻容組合，完成立體聲信號(hào)的低通濾波、預(yù)加重和調(diào)制，調(diào)制后的復(fù)合信號(hào)通過(guò)5腳輸出。15、16、17、18引腳輸入的頻率代碼經(jīng)過(guò)解碼和鑒相后，由7腳輸出PLL振蕩器的控制信號(hào)VCO。此VCO控制外部由分立元件組成的高頻振蕩電路，產(chǎn)生FM調(diào)頻的載波信號(hào)，并通過(guò)兩個(gè)三極管9018的組合電路對(duì)5腳輸出的復(fù)合立體聲信號(hào)進(jìn)行FM頻率調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)通過(guò)9腳輸入到BH1417，經(jīng)

65、過(guò)內(nèi)部的射頻放大器放大后的射頻信號(hào)由11腳輸出。輸出后的信號(hào)能夠直接接到發(fā)射天線上進(jìn)行發(fā)射，或輸入到射頻功率放大器進(jìn)行放大后發(fā)射，以擴(kuò)大發(fā)射距離。13、14腳需要外接7.6MHz的晶體振蕩器，提供給BH1417內(nèi)部的鑒相、立體聲信號(hào)調(diào)制等部分所需要的穩(wěn)定時(shí)鐘。</p><p>　　圖4.3 FM發(fā)射電路</p><p>　　立體聲調(diào)頻廣播之所以有強(qiáng)勁的立體聲效果，是因?yàn)樗鼘?shí)際上是進(jìn)行了兩

66、次頻率調(diào)制，即FM-FM調(diào)制方式。我國(guó)的調(diào)頻頻率規(guī)定范圍為88--108MHZ，這是調(diào)頻廣播的主載波范圍，但必須先將立體聲信號(hào)在副載波上進(jìn)行調(diào)制，然后在主載波上再調(diào)制一次。最后設(shè)計(jì)的發(fā)射電路如圖4-2所示，下面將結(jié)合圖4-1和4-2，將電路劃分為第一次調(diào)制和第二次調(diào)制來(lái)講解。</p><p>　　4.1.2 第一次調(diào)制</p><p>　　第一次調(diào)制的目的是產(chǎn)生立體聲基帶信號(hào)。這部分電路主

67、要由預(yù)加重電路、低通濾波電路、分頻電路、調(diào)制電路組成，但是后兩者都被集成在模塊內(nèi)部，下面將介紹預(yù)加重電路和低通濾波電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）預(yù)加重電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在鑒頻電路輸出端，噪聲功率譜密度與頻率平方成正比，即大部分噪聲功率分布在高頻段，而語(yǔ)音信號(hào)中能量大部分集中在低頻段，兩者正好相反。為了改善信噪比，可以在鑒頻電路輸出端采用低通網(wǎng)絡(luò)濾除高頻噪聲，但是這樣信

68、號(hào)中的高頻成分也同時(shí)受到衰減，產(chǎn)生了失真，所以需要在發(fā)射機(jī)的調(diào)制電路之前采用具有高通性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)提升調(diào)制信號(hào)的高頻部分，從而使接收機(jī)鑒頻之后信號(hào)的高頻部分既不會(huì)產(chǎn)生失真，同時(shí)又達(dá)到抑制噪聲功率的目的。這種方法就是預(yù)加重、去加重技術(shù)。即發(fā)射時(shí)預(yù)先“加重”調(diào)制信號(hào)的高頻分量，接收時(shí)去除解調(diào)信號(hào)中“加重”了的高頻分量。</p><p>　　圖4-4為本設(shè)計(jì)中的預(yù)加重電路，它由BH1417F芯片內(nèi)部電路與外圍電路構(gòu)成。音頻

69、信號(hào)由引腳1、22輸入后經(jīng)過(guò)預(yù)加重處理，然后輸入到低通濾波電路。</p><p>　　圖4.4 預(yù)加重電路</p><p>　　預(yù)加重電路是一個(gè)非線性音頻放大器，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為1/2 Vcc，其輸入阻抗為內(nèi)部電阻R3=43KΩ，R1=1K是一個(gè)限流電阻，防止自激的產(chǎn)生。</p><p>　　預(yù)加重時(shí)間取決于內(nèi)部電阻R2=22.7K 和外部電容C1=2200p接在第

70、2、21引腳。時(shí)間常數(shù)為：。 </p><p>　?。?）低通濾波電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.5 低通濾波電路</p><p>　　低通濾波器允許低頻信號(hào)通過(guò)，將高頻信號(hào)衰減。該低通濾波電路是個(gè)二階反饋放大電路，因?yàn)橐笳{(diào)制的音頻信號(hào)頻率范圍是：20~20KHz，所以理論上將它的分頻點(diǎn)設(shè)計(jì)為。但是一般的調(diào)頻廣播音頻信號(hào)小于15KHz，為了保證通信質(zhì)量，濾除高

71、頻干擾，所以本設(shè)計(jì)還是采用。</p><p>　　圖4-5中C1是第3、20引腳的外接電容，需要根據(jù)已知條件進(jìn)行計(jì)算得到，具體過(guò)程如下：</p><p><b>　　Q=0.577，</b></p><p>　　則 </p><p>　　（3）立體聲復(fù)合信號(hào)的形成</p>

72、;<p>　　音頻信號(hào)從第1腳和第22腳輸入后通過(guò)預(yù)加重電路、低通濾波電路后送到混合器（MPX）中，另外由第13、14腳接入7.600MHz晶體振蕩器，電路通過(guò)200分頻后產(chǎn)生的38KHz副載波信號(hào)，同時(shí)38KHz副載波通過(guò)2分頻產(chǎn)生的19KHz導(dǎo)頻信號(hào)。音頻信號(hào)和38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制，產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)（L+R）和一個(gè)通過(guò)DSB調(diào)制的38KHz 副載波信號(hào)（L-R），并與19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組成復(fù)

73、合信號(hào)從芯片第5腳輸出。</p><p>　　圖4.6 導(dǎo)頻方式的調(diào)頻立體聲廣播頻帶結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.1.3 第二次調(diào)制</p><p>　　第二次調(diào)頻的調(diào)制信號(hào)是第一次調(diào)制完成后形成的立體聲復(fù)合型號(hào)。同時(shí)如果將調(diào)制后的信號(hào)直接發(fā)送，頻率穩(wěn)定性會(huì)很差，所以一定要設(shè)計(jì)鎖相環(huán)電路。</p><p>　　鎖相環(huán)（PLL）電路是一種以消

74、除頻率誤差為目的的反饋控制系統(tǒng), 它由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）三個(gè)基本部件組成，其基本原理是利用相位誤差電壓去消除頻率誤差，所以當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)之后，雖然有剩余相位誤差存在，但頻率誤差可以降低到零，實(shí)現(xiàn)了無(wú)頻差的頻率跟蹤和相位跟蹤。 </p><p>　　圖4.7 鎖相環(huán)電路組成</p><p>　?。?）鑒相器（PD）</p><p

75、>　　設(shè)R為參考頻率信號(hào)，V為壓控振分頻信號(hào)，f、g為數(shù)字鑒相器兩個(gè)輸出信號(hào)。根據(jù)R和V的不同可以分四種情況，如圖4-8所示。</p><p>　　1.fR<fV時(shí)，f端輸出恒為高電平，g端輸出負(fù)脈沖。</p><p>　　2.fR>fV時(shí)，f端輸出負(fù)脈沖，g端輸出恒為高電平。</p><p>　　以上兩種情況下數(shù)字鑒相器實(shí)際工作在鑒頻模式下，兩個(gè)

76、頻率相差越大，輸出的負(fù)脈沖寬度越大。</p><p>　　圖4.8 數(shù)字鑒相器輸入輸出關(guān)系</p><p>　　3.fR＝fV，R的相位超前V時(shí)，f端輸出負(fù)脈沖，g端輸出恒為高電平。設(shè)</p><p>　　θe為負(fù)脈沖的寬度，Vm為脈沖幅度。</p><p>　　4.fR＝fV，R的相位滯后V時(shí)，f端輸出恒為高電平，g端輸出負(fù)脈沖。</

77、p><p>　　以上兩種情況中，鑒相器輸出的負(fù)脈沖寬度隨著R和V之間的相位差θ變化而變化，θ越大，輸出的負(fù)脈沖寬度越大。</p><p>　　根據(jù)數(shù)字鑒相器的這種特性，在其后加一級(jí)差分放大器，取出f和g電壓的差信號(hào)Vg－Vf，再通過(guò)積分取出其中的有效電壓，此電壓就反映了fR和fV之間的關(guān)系。環(huán)路濾波器前級(jí)的有源網(wǎng)絡(luò)就起到這個(gè)作用。</p><p>　?。?）環(huán)路低通濾波

78、器（LPF）</p><p>　　環(huán)路低通濾波器的作用是取出鑒相器的輸出誤差信號(hào)中的直流成分，以調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出頻率。同時(shí)，壓控振蕩器還有調(diào)頻的作用，調(diào)頻使得輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生偏移。因此，鎖相和調(diào)頻是相互矛盾的。鎖相的目的是使輸出頻率穩(wěn)定，而調(diào)頻則要求輸出頻率隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化。</p><p>　　圖4.9 環(huán)路低通濾波器電路圖</p><p>　　

79、環(huán)路濾波器正是解決這一矛盾的關(guān)鍵。由于振蕩器中心頻率不穩(wěn)主要由溫度、濕度、直流電源等外界因素引起，其變化是緩慢的；而音頻調(diào)制信號(hào)幅度的變化相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種快變化。因此，將環(huán)路濾波器的通帶上限頻率限制在幾Hz內(nèi)，只有緩慢變化因素引起的誤差信號(hào)可以通過(guò)，而調(diào)制信號(hào)引起頻偏時(shí)所產(chǎn)生的誤差信號(hào)要被濾除，不會(huì)作用于鎖相環(huán)，這樣就既可以保證中心頻率的穩(wěn)定度，又不影響調(diào)頻。根據(jù)已知條件可以算出低通濾波器的截止頻率，一般情況下。</p>&

80、lt;p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　鑒相器輸出的兩個(gè)誤差信號(hào)分別是一個(gè)與參考頻率同頻的方波信號(hào)和一個(gè)固定電平。為取出其直流成分，可以先用一級(jí)有源積分網(wǎng)絡(luò)將方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流，此直流中含有較多交流成分，再用一級(jí)無(wú)源低通網(wǎng)絡(luò)濾除，然后加到壓控振蕩器上。</p><p>　　有源積分網(wǎng)絡(luò)由運(yùn)算放大器LM358和一些阻容元件組成。無(wú)源低通

81、網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)則是利用Matlab進(jìn)行計(jì)算、仿真后得到的，仿真結(jié)果如圖4-10所示。</p><p>　　圖4.10 低通濾波器頻率特性曲</p><p>　?。?）壓控振蕩器（VCO）</p><p>　　VCO是設(shè)計(jì)鎖相環(huán)的核心，本設(shè)計(jì)使用變?nèi)荻O管KV1471E與電感并聯(lián)后和內(nèi)部RC電路組成壓控振蕩器，通過(guò)改變變?nèi)荻O管的反偏電壓來(lái)改變振蕩頻率值。由下列公式：&l

82、t;/p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中，，L為電感值。CVD的大小受所加偏置電壓U的控制，而變?nèi)荻O管（KV1471E）的容值變化范圍是：30.16pF~40.99pF，的范圍為：88MHz~108MHz，根據(jù)式（4-2）有：</p><p>　　L＝

83、 （4-3）</p><p>　　取，，得L＝0.080μH</p><p>　　取，，得L＝0.072μH</p><p>　　因此，理論上取L＝0.072μH可滿足要求。 </p><p>　　由此可見，VCO是由第9腳外部的LC回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器從11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第7

84、腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。一但頻率超過(guò)鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第7腳將輸出的電平變高；如果是低于設(shè)定頻率，它將輸出的電平變低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。</p><p>　　4.1.4 頻率控制表</p><p>　　出于成本和使用特點(diǎn)考慮，目前在BH1417上應(yīng)用較多的是固定器件選擇頻率發(fā)射，頻率控制表如表1所示：</p><p>　　表4

85、-1 頻率控制表</p><p>　　4.2 功率放大電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電路見圖4-11所示，采用大功率發(fā)射管C1972，其參數(shù)如下：175MHZ、4A、25W、功率增益≥8.5db、按圖所示參數(shù)，電路工作中心頻率約為98MHZ，輸入約2W的射頻功率時(shí)，額定輸出可達(dá)15W。為保88~108MHZ內(nèi)的任一頻點(diǎn)時(shí)輸出達(dá)到額定值，可根據(jù)前級(jí)的中心頻率對(duì)部分元件作適當(dāng)調(diào)整。必要時(shí)，可減

86、少低通波波器級(jí)數(shù)，以增大輸出功率。經(jīng)擴(kuò)展后的功率信號(hào)由三級(jí)低通濾波器濾去高次詣波成份饋入了發(fā)射天線。</p><p>　　圖4.11 功率放大電路</p><p>　　元件選擇：除電解電容外，其它用高頻瓷片電容器， C11、C12、C14用高頻特性好，性能穩(wěn)定的可調(diào)電容，扼流電感RFC1、RFC2用成品電感器，必須注意RFC2的電流承載能力，應(yīng)選用線徑較粗的帶磁心的電感器。L1—L6可用?

87、0.8mm的高強(qiáng)度漆包線制，直徑約5MM，圈數(shù)圖中以“T”為單位標(biāo)明。Q1用普通Q9插座，與插頭配套使用。Q2用專用50Ω射頻輸出接頭，接解電阻更小，更有利于阻抗匹配。功率放大管用比較常見的發(fā)射專用管C1972，功率將會(huì)更大。 </p><p>　　調(diào)試電路時(shí)，務(wù)必注意因電路功率大，一定要接上假負(fù)載（本人用30支1W、1500Ω高精度金屬膜電阻并聯(lián)制成），并且要有足夠在的散熱裝置，正常工作時(shí)電源功率不低于2.5A

88、，天線阻抗嚴(yán)格等于50Ω，不能用短棒拉桿天線，否則強(qiáng)烈的射頻回饋電流將使電路造成自身干擾，大部分射頻能量無(wú)法輻到空間而消耗在功率管上，使其過(guò)熱損壞；必須通過(guò)50Ω發(fā)射專用同軸電覽引到室外天線發(fā)射。電路能否正常工作關(guān)鍵在于電路的調(diào)試，整個(gè)過(guò)程都得十分小心。調(diào)試時(shí)，只輸入較小的激勵(lì)功率，電源電壓下降為9V，用高頻電壓表（不能用普通萬(wàn)用表）監(jiān)測(cè)假負(fù)載兩端高頻電壓值，調(diào)節(jié)C12、C14，L3、L4、L5、L6、使電壓幅度達(dá)15—20V左右，再調(diào)

89、節(jié)C11、L1使電壓最大。然后逐步提高電壓，每提高一次電壓都反復(fù)調(diào)整C12、C14和C11、L1使輸出端電壓最高，注意的是電壓應(yīng)與射頻輸入激勵(lì)功率同步增大，以保證調(diào)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。達(dá)到額定值時(shí)，電源電壓13.8V下工作電流約2A左右，50Ω純電阻假負(fù)載兩端電壓≥40V，射頻輸出功率達(dá)15W。</p><p>　　4.3 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)中要使用到＋9V和＋5V直流電壓

90、。首先用變壓器將220V市電變成7.5V交流；然后用四個(gè)二極管D1、D7、D10、D11構(gòu)成的整流電橋進(jìn)行整流，可以得到9V直流電壓；然后用電容C1、C3組成進(jìn)行平滑濾波，將＋9V脈動(dòng)直流電壓變平滑，并抑制高頻干擾；然后輸入到集成穩(wěn)壓電路7809，輸出電壓將穩(wěn)定在＋9V，實(shí)際電壓小于+9V。將＋9V濾波后輸入到三端穩(wěn)壓器7805中，可以得到穩(wěn)定得＋5V。當(dāng)然這些都是理論值，但在誤差范圍內(nèi)實(shí)際值基本能夠滿足設(shè)計(jì)要求。</p>

91、<p>　　圖4.12 電源電路</p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　仿真是按三個(gè)部分進(jìn)行的：音頻放大部分、振蕩調(diào)制部分和倍頻放大部分。</p><p>　　5.1 仿真軟件介紹</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用Multisim10.0進(jìn)行仿真，Multisim是

92、Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，Multisim推出了許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要加以選擇。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Mult

93、isim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　multisim10概述</p><p>　　通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境，輕松

94、設(shè)計(jì)電路。</p><p>　　通過(guò)交互式SPICE仿真，迅速了解電路行為。</p><p>　　借助高級(jí)電路分析，理解基本設(shè)計(jì)特真。</p><p>　　通過(guò)一個(gè)工具鏈，無(wú)縫的集成電路設(shè)計(jì)和虛擬測(cè)試。</p><p>　　通過(guò)改進(jìn)，整合設(shè)計(jì)流程，減少建模錯(cuò)誤并縮短上市時(shí)間。</p><p>　　2.直觀的捕捉和強(qiáng)大的

95、功能仿真</p><p>　　NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了

96、具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。</p><p>　　5.2 音頻放大部分的仿真</p><p>　　話筒輸入信號(hào)用理想正弦波代替，其參數(shù)為Vp-p=12mV，f=1kHZ。用雙蹤示波器觀察音頻輸入與音頻放大輸出端的波形,如下：</p><p><b>　　音頻放大輸出波形：</b></p>&l

97、t;p><b>　　圖5.1 音頻仿真</b></p><p>　　下面的為話筒輸入波形，靈敏度為20mV/div，上面的為音頻放大輸出波形，500mV/div。</p><p>　　可見，在保證輸出波形不失真的情況下，VT1起到了放大作用。</p><p>　　5.3 振蕩調(diào)制部分的仿真</p><p>　　振

98、蕩調(diào)制部分的仿真分為兩部分進(jìn)行。首先，不加入調(diào)制信號(hào)，看振蕩器能否振蕩，且看振蕩頻率是否為理論計(jì)算的46MHz。然后，再加入調(diào)制信號(hào)，看能否看到調(diào)制波形。波形如下：</p><p>　　振蕩輸出(未加調(diào)制信號(hào)）:</p><p>　　圖5.2 振蕩調(diào)制仿真</p><p>　　可見，振蕩器能夠振蕩，且輸出波形較完美。</p><p>　　調(diào)制

99、輸出(已加調(diào)制信號(hào)）:</p><p>　　圖5.3振蕩調(diào)制仿真</p><p>　　5.4 倍頻放大部分的仿真</p><p>　　將已調(diào)制好的FM信號(hào)輸入VT3的基集，觀察LC回路的波形如下：</p><p><b>　　倍頻輸出波形：</b></p><p>　　圖5.4倍頻放大仿真<

100、;/p><p>　　可以看出通過(guò)倍頻器后，已調(diào)信號(hào)的頻率加倍。因?yàn)榉抡鏁r(shí)，LC回路的Q值比較高（較為理想），使得看到的倍頻后的波形有些失真。</p><p><b>　　第6章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　本章主要介紹系統(tǒng)硬件調(diào)試，并進(jìn)行了指標(biāo)測(cè)試和系統(tǒng)性能分析。</p><p><b>　　6.1 系統(tǒng)

101、調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試部分，主要分以下步驟進(jìn)行：</p><p>　?。?）調(diào)試電源電路，測(cè)試輸出電壓為+9.07V和+5.08V，在誤差范圍內(nèi)基本能夠設(shè)計(jì)滿足要求。</p><p>　　（2）調(diào)試BH1417F模塊：通+5V電壓，調(diào)試硬件正常工作。</p><p>　?。?）發(fā)射頻率的調(diào)試：在調(diào)試好硬件后，調(diào)

102、頻發(fā)射器已經(jīng)正常工作。在BH1415F的11腳加了三級(jí)功率放大電路，再接上一段天線，則可以在80m范圍內(nèi)接收到調(diào)頻廣播。按照原理，在發(fā)現(xiàn)頻率達(dá)不到100MHz以上時(shí)，將振蕩電感減小(減少匝數(shù))；而在低端的頻率不能達(dá)到85MHz以下時(shí)，增加振蕩電感的匝數(shù)，便可以達(dá)到目的。如果沒(méi)有達(dá)到理想的覆蓋頻率范圍，可以改變變?nèi)荻O管，換個(gè)頻率范圍更大的。</p><p>　　6.2 指標(biāo)測(cè)試與性能分析</p>&

103、lt;p>　　6.2.1 指標(biāo)測(cè)試</p><p>　?。?）發(fā)射頻率的范圍</p><p>　　測(cè)量最小和最大的輸出頻率，發(fā)現(xiàn)實(shí)際發(fā)射頻率的范圍發(fā)f：86.0~94.0MHZ。</p><p>　?。?）電壓峰-峰值的測(cè)試</p><p>　　用示波器來(lái)測(cè)量輸出電壓峰-峰值</p><p>　　表6-1 電壓峰

104、-峰值測(cè)量數(shù)據(jù)表</p><p>　?。?） 輸出功率的測(cè)試</p><p>　　首先調(diào)節(jié)LC振蕩器，使其輸出為92MHz的正弦信號(hào)，使用+9V的單直流電源為功率放大器供電，接一個(gè)50Ω的純電阻作為負(fù)載，用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)出該電阻兩端電壓值Um，按照式（6-1）便可計(jì)算出輸出功率。</p><p><b>　?。?-1）</b></p>

105、<p>　　表6-2 功率測(cè)量數(shù)據(jù)表</p><p>　　經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，功率只有這么大，但用接收機(jī)能在幾十米遠(yuǎn)處接收到信號(hào)，且信號(hào)比較清晰。如再接丙類功放會(huì)有更好的效果，距離也可達(dá)到更遠(yuǎn)。</p><p>　　6.2.2 性能分析</p><p>　　我設(shè)計(jì)的數(shù)字立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)可在87.0～94MHz范圍內(nèi)任意設(shè)置發(fā)射頻率；最大不失真輸出功率≥100 m

106、W（負(fù)載阻抗50Ω），發(fā)射距離優(yōu)于50米；PLL鎖相頻率控制發(fā)射；可以用普通的調(diào)頻收音機(jī)收聽節(jié)目；可應(yīng)用于學(xué)校室內(nèi)無(wú)線廣播教學(xué)、電視現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)所。</p><p>　　用BH1417F設(shè)計(jì)的小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且頻率設(shè)定靈活，可有效的避開當(dāng)?shù)卣{(diào)頻臺(tái)的干擾，可應(yīng)用于室內(nèi)廣播、電視伴音轉(zhuǎn)發(fā)等小范圍的無(wú)線調(diào)頻轉(zhuǎn)播。因?yàn)榘l(fā)射的頻率變化范圍較大，而功率放大級(jí)沒(méi)有設(shè)計(jì)選頻回路，因此工作時(shí)功率管較熱。 </p&

107、gt;<p>　　由于變?nèi)荻O管的容值變換范圍小了,所以頻率范圍為: 86MHz ~94MHz。當(dāng)然可以通過(guò)改變與之并聯(lián)的電感器的大小來(lái)改變頻率范圍,但是這樣比較麻煩,而且減小L的值只能使發(fā)射頻率范圍上升到另一個(gè)帶寬一樣的頻段內(nèi)，還是不能覆蓋88~108MHz。所以解決問(wèn)題的最好方法就是換一個(gè)變化范圍大的變?nèi)荻O管。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p&g

108、t;<p><b>　　1. 主要工作</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以調(diào)頻發(fā)射芯片BH1417F為核心，對(duì)功率放大電路以及電源做了相應(yīng)的研究。主要的工作情況如下：</p><p>　?。?）了解了小功率立體聲調(diào)頻發(fā)射機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，本課題來(lái)源及研究的現(xiàn)實(shí)意義；</p><p>　　（2）提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行方案對(duì)比

109、，提出系統(tǒng)構(gòu)架；</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)了日本東洋公司生產(chǎn)的BH1417F芯片；</p><p>　?。?）著重學(xué)習(xí)了調(diào)頻發(fā)射原理，鎖相環(huán)電路等，包括芯片內(nèi)部原理的理解和外圍電路的構(gòu)建；</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)各單元電路；</p><p>　　使用BH1417F設(shè)計(jì)的小功率調(diào)頻發(fā)射器不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，而且體積小，可靠性高，頻率

110、設(shè)定靈活，可有效德避開當(dāng)?shù)鼗蜞徑恼{(diào)頻臺(tái)干擾，并且非常適合與放音機(jī)、CD、電腦等媒體播放器集成，可制成無(wú)線音響，耳機(jī)，還可廣泛應(yīng)用于學(xué)校教師內(nèi)小范圍的音頻無(wú)線調(diào)頻轉(zhuǎn)播。因?yàn)槠涔ぷ黝l率從變化較寬，其功率放大級(jí)的選頻回路帶通應(yīng)較寬，與市場(chǎng)的單點(diǎn)調(diào)頻發(fā)射器相比，發(fā)射功率不是很高。</p><p><b>　　2. 進(jìn)一步改進(jìn)</b></p><p>　　此發(fā)射機(jī)接上約50c

111、m長(zhǎng)的電線做天線，在開闊地段有效發(fā)射距離大概是100米左右，對(duì)于在家庭房間內(nèi)接收音樂(lè)或使用無(wú)線話筒而言已經(jīng)足夠。但是，如果你要使用在其他場(chǎng)合的話，需要提高發(fā)射功率，也就是在天線輸出的地方加上高頻功率放大器。    另外，由于BH1417F的發(fā)射頻率是調(diào)整15、16、17、18這4個(gè)管腳的電平進(jìn)行控制的。所以，上述電路DIY成的FM調(diào)頻立體聲發(fā)射器在調(diào)整發(fā)射頻率時(shí)不是很方便。為了提高實(shí)用性，可以進(jìn)一步使用常

112、規(guī)數(shù)字電路74HC4040，對(duì)BH1417F的4個(gè)頻率設(shè)管腳的電平進(jìn)行控制。 </p><p><b>　　3. 心得體會(huì)</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺！在設(shè)計(jì)中真正體會(huì)到了理論與實(shí)踐的距離。</p><p>　　器件的選型是一個(gè)比較麻煩而又相當(dāng)關(guān)鍵的過(guò)程。選器件的時(shí)候既要考慮其技術(shù)參數(shù)，還要考慮購(gòu)買難易程度，價(jià)格

113、高低等。特別是有的參考文獻(xiàn)上介紹的經(jīng)典電路，上面的器件可能是很多年前的型號(hào)，有可能是已經(jīng)停產(chǎn)的器件。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，從畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，鍛煉了獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。有的東西看起來(lái)很簡(jiǎn)單，實(shí)踐了才知道難易?？傊ㄟ^(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我深刻的體會(huì)到，理論聯(lián)系實(shí)踐，培養(yǎng)自學(xué)能力跟動(dòng)手能力是很重要的，利用網(wǎng)絡(luò)資源，查找相關(guān)的資料，把其轉(zhuǎn)化為自己有用的知識(shí)，這樣能更好的懂得和應(yīng)用。這次的設(shè)計(jì)

114、，由于時(shí)間較短，很多地方都還不是很完善，不過(guò)，在今后的工作中，我會(huì)更加的嚴(yán)格要求自己，努力做到最好。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)完了，但是學(xué)習(xí)將是一輩子的事，沒(méi)有終點(diǎn)。書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張慶雙.電源應(yīng)用電路集粹[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2.<