通信工程專業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 17F的輸出頻率。由于采用了集成芯片，電路設計簡單， 系統可靠性高，并且利用鎖相環頻率合成技術可以使輸出頻率穩定度進一步提高。 所以本設計采用方案二。 頻率合成器的設計方案論證與選擇 頻率合成是整機的核心，為了得到高度穩定的頻率輸出，并且輸出頻率可調，可以采用鎖相環頻率合成技術，輸出頻率穩定度與晶振的穩定度相當，達到 105，頻率可以為任意值。此技術采用 撥碼開關 來實現控制。 方案一：模擬鎖相環路法，通過環式的減法降頻，將 VCO的頻率降低，與參考頻率進行鑒相。優點是：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，帶內帶外噪聲和鎖 定時間易于處理。不需要昂貴的晶體濾波器。頻率穩定度與參考晶振的頻率穩定度相同。缺點是分辨率的提高要通過增加循環次數來實現，電路超小型化和集成化比較困難。 方案二：數字鎖相環路法，如圖 23所示，通過數字邏輯電路，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。除具有方案一的優點外，克服了方案一的缺點，還能與靈活方便的數字電路結合，做成數控可變分頻，得到任意的頻率，并且便于集成化，大大簡化電路連線，縮短電路制作時間，降低整機體積。 綜合考慮，本設計采用方案二。 參考分頻器 晶振 鑒相器 環路濾波器 壓控振蕩器 可編程分頻器 參考 頻率 輸出 頻率 7 圖 數字鎖相環頻率合成原理 功率放大電路方案選擇與論證 方案一：采用集成功放，放大倍數比較理想，性能好，體積小，但是價格比較高 方案二：采用晶體管組建放大電路，放大倍數小，電路復雜，價格低廉。 由于本設計放大倍數要求不高，決定采用方案二。 電源方案選擇與論證 BH1417F 的正常 工作 電壓為 ＋ 5V 直流電壓，運放和三極管則需要＋ 9V直流電壓，所以需對市電進行變壓、整流、濾波、穩壓，為系統提供這兩種直流電壓。 方案一： 采用變壓器將 220V 交流電變換為 12V 交流電，再進行全波整流、濾波，最后用三端穩壓管 LM7809 和 LM7805 進行穩壓，可分別得到＋ 9V 和＋ 5V。 方案二： 采用電源模塊得到 12V 直流電壓輸出，再通過三端穩壓集成芯片進行穩壓，得到兩種輸出電壓。 方案一簡單易行，且成本低， 本設計 采用方案一。 第 3 章 器件及其選擇 本章介紹了調頻發射部分的器件及選擇。 8 調頻 立體聲 (1) 什么是 立體聲 一個雙耳健全的人坐在音樂廳內，可以聽到交響樂隊演奏樂曲的旋律和強弱遠近的變化，并能判斷出是何種樂器發出的聲音，甚至能判斷出各種樂器在舞臺上的位置，即便閉上眼睛，也可以用雙耳判定 聲音發出的大致方位及聲源的遠近距離。由此我們認識到：人們所感覺到的這種層次分明，具有立體感，方位感的音響效果，就是通常所說的立體聲。請注意，上述的“雙耳健全”這幾個字，如果你只用一只耳朵聽音樂會，那絕不會有立體聲的感覺，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的基礎上的。 (2) 調頻立體聲及特點： 用兩個傳聲器分別檢拾左右兩部分聲音信號，并將左右兩個聲道的信號按一定方式進行編碼，然后調制在同一副載波上，再用調頻的方式調制在主載波上并發送出。這樣的廣 播，一個電臺能同時播送左右兩個聲道的信號，稱為調頻立體聲廣播。由于調頻 (FM)方式比調幅(AM)方式具有抗干擾能力強、信噪比高、頻帶寬、音質好、容量大等優點，所以立體聲廣播的主載波采用調頻的方式。按照對副載波和主載波的調制方式，調頻立體聲廣播可分為 AMFM和 FMFM 方式。前者又分為導頻制和極化調制制兩種。但是，不論哪一種制式，都必須考慮能與單聲道調頻廣播兼容，即調頻單聲道收音機可以收聽調頻立體聲廣播，調頻立體聲收音機也可以收聽調頻單聲道廣播 (但沒有立體聲效果 )。只有調頻立體聲收音機收聽調頻立體聲廣播時， 才有聲音的立體感。目前，國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頻制式，我國也采用這種制式。國際調頻廣播的標準頻段規定為 87～ 108MHz，我國、美國、歐洲一些國家就采用了這一標準頻段。也有些國家不采用這一頻段，如蘇聯 (采用 ～ 73MHz)、日本 (采用 76～ 90MHz)及西歐的一些國家 (采用 ～ 104MHz)。 (3) 調頻立體聲廣播的實現： 在導頻制立體聲廣播中，為了實現兼容，廣播電臺須先將左 (L)、右 (R)兩聲道的信號，用矩陣電路變換成和信號 (L+R)和差信號 (LR)。和信號相當于普通單聲道調頻廣播的信號。普通單聲道調頻收音機收到這個和、差信號之后，只能解調出和信號來，和信號已經包括了節目的全部內容，但不是立體聲的，不能把左、右分離開。立體聲收音機收到這個和、差信號，通過的立體聲解調器 (解碼器 )，將左、右信號分離開，聽到的是具有立體感的節目。 9 調頻基本原理 調頻是模擬角度調制的一種，屬于非線性頻率變換。設高頻載波 tUu ccmc ?cos? ，調制信號為 )(tu? ， 調頻中 已調信號的頻譜與調制信號頻譜 之間不存在線性對應關系，而是產生出與頻譜搬移不同的新頻率分量，故呈現出非線性特征。 在連續波調制中，未調載波可以表示為： )co s()( ?? ?? tAtC C如果幅度不變，起始相位為 0，而瞬時角頻率是調制信號的線性函數，則這種調制方式稱為頻率調制。 其 瞬時角頻率偏移 為 ： )(tfKFM??? （ 31） 瞬時角頻率 L： )(tfK FMC ???? （ 32） 調頻信號表示為： ])(c os [)( ??? dttfKtAtSFMCFM ? （ 33） 若 tfAtAtf mmmm ?? 2c osc os)( ?? 則 ]s inc os []s inc os [)( m a x ttAttAtSmFMCmmCFM ??????? ????? （ 34） 其中調頻指數： mmmFMmFM ffAK m a xm a x ????? ???? （ 35） 展開（ 34）后再由第一類 n階貝塞爾函數作為三角級數的系數，可以得到 tnJAtS mCn FMnFM )c os ()()( ??? ?? ????? （ 36） 它的傅氏變換即為頻譜 )]()([)()( mCmCn FMnFM nnJAS ??????????? ?????? ????? （ 37） 可見調頻信號的頻譜中含有無窮多個頻率分量。 調頻發射芯片 表 31 BH1417F 引腳屬性表 引腳 屬性 電壓 引腳 屬性 電壓 1 左聲道信號 輸入端 1/2 CCV 22 右聲道信號輸 入端 1/2 CCV 10 21 加重時間調 整端 1/2 CCV 20 低通濾波器調 整端 1/2 CCV 4 濾波器端 1/2 CCV 5 復合信號輸出 端 1/2 CCV 6 地 GND 7 鎖相環輸出端 8 電源正極 CCV 9 高頻振蕩器輸 入端 4/7 CCV 10 高頻地 GND 11 高頻信號輸出 CCV 12 鎖相環電源 正極 CCV 1 14 晶體振蕩器輸 入端 15 傳送使能 CE 16 傳送時鐘 CK 17 傳送內容 DA 18 靜音 MUTE 19 導頻信號調 整端 1/2 CCV 調頻還需要一些輔助電路，才能夠達到較好效果，所以 本設計選用了一款專用發射芯片BH1417F， 因為 它具有下列優點： BH1417F 是一種無線音頻傳輸集成電路，它可以將計算機聲卡、游戲機、 CD、 DVD、 MP調音臺等立體聲音頻信號進行立體聲調制發射傳輸，配合普通的調頻立體聲接收機就可實現無線調頻立體聲傳送。適合用于生產立體聲的無線音箱、無線耳機、 CD、 MP DVD、 PAD、筆記本計算機等的無線音頻適配器開發生產。這個集成電路是由提 高信噪比（ S/N）的預加重電路、防止信號過調的限幅電路、控制輸入信號頻率的低通濾波電路（ LPF）、產生立體聲復合信號的立體聲調制電路、調頻發射的鎖相環電路（ PLL）組成。 1）將預加重電路、限幅電路、低通濾波電路（ LPF）一體化，使音頻信號的質 量比分立元件的電路（如： BA140 NJM2035等）有很大改進。 2）導頻方式的立體聲調制電路。 3）采用了鎖相環鎖頻并與調頻發射電路一體化，合發射的頻率非常穩定。 4）采用了撥碼開關直接頻率設定，可設定 70120MHz頻率，使用上非常方便。 11 圖 BH1417F 結構原理圖 圖 元器件的尺寸以及封裝 表 32 BH1417 個管腳內部結構圖 12 腳位 屬性 電路 電壓 1 左聲道信號輸入端 1/2Vcc 22 右聲道信號輸入端 1/2Vcc 21 加重時間調整端 1/2Vcc 20 低通濾波器調整端 1/2Vcc 4 濾波器端 1/2Vcc 5 復合信號輸出端 1/2Vcc 6 地 —— GND 7 鎖相環輸出端 —— 8 電源正極 Vcc 13 9 高頻振蕩器輸入端 4/7Vcc 10 高頻地 —— GND 11 高頻信號輸出 12 鎖相環電源正極 —— Vcc 1 14 晶體振蕩器輸入端 —— 15 傳送使能 CE —— 16 傳送時鐘 CK 17 傳送內容 DA 18 音頻靜音 MUTE 19 導頻信號調整端 1/2Vcc 14 （ 1）預加重電路 預加重電路是一個非線性音頻放大器，它的內部工作點為 1/2 Vcc，因為它是非線性放大器，所以輸入阻抗取決為內部電阻 R3=43KΩ，預加重時間取決于內部電阻 R2= 和外部電容 C1=2200p。 圖 預加重電路 時間常數τ =C1R2 R1=1K 是一個限流電阻，防止自激的產生。 （ 2）限幅電路 圖 限幅電路 限幅電路是由二極管限幅的反相放大器組成，它的內部工作點為 1/2 Vcc。 （ 3）低通濾波電路 低通濾波電路是 由二階低通反饋放大電路組成，它的分頻點為 15KHz。 15 圖 低通濾波電路 公式如下 : Cf=1/ω 0 Rf （ 38） C1=3Q Cf （ 39） C2=Cf/3Q （ 310） 運算過 程如下： Q=、ω 0= 、 fc=15KHz R1=R2=R3=Rf=100KΩ Cf=1/ω 0 Rf=1/（ 2π ） = C1=3Q Cf ==144pF≈ 150pF C2=Cf/3Q=()=48≈ 50pF （ 4）立體聲調頻 音