無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】信領(lǐng)域的次新的革命。無(wú)線調(diào)頻設(shè)備的發(fā)展更是日新月異。較為成熟的應(yīng)用在無(wú)線通信領(lǐng)域，形成了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。然而，調(diào)幅通信在根本上存在。通信不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，對(duì)于調(diào)頻通信而言，這個(gè)代價(jià)就顯得毫無(wú)必要。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于生產(chǎn)環(huán)境限制，工作人員不能隨時(shí)隨地近距離通信，然而。似于這種系統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到民用和軍事領(lǐng)域。或不允許布線的場(chǎng)合都希望能通過無(wú)線方案來(lái)解決。這樣的研究也變得更加有意義了。目前，在工業(yè)通信應(yīng)用領(lǐng)域，都采用無(wú)線方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。線傳輸方式相比，無(wú)線傳輸具有巨大的優(yōu)越性。基于此，本文介紹一種基于調(diào)頻的無(wú)。即時(shí)性與穩(wěn)定性。整個(gè)系統(tǒng)主要分為前級(jí)放大電路，高頻振蕩電路，高頻功率放大電路三大部分，以放大；高頻振蕩電路采用電容三點(diǎn)式的形式，通過合理計(jì)算電容容值與引入反饋，率，提高電路性能。建議，在此表示衷心感謝。由于本人水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，望批評(píng)指

　　

【正文】 高頻振蕩器振蕩的頻率一致，這 樣高頻功率放大器就正好能將高頻波放大。所以其顯示的仿真波形與高頻振蕩器的振蕩波形類似。圖的下半部分為電壓相位隨頻率的變化而變化的結(jié)果。可以看出電壓的相位隨頻率的上升而從正 180 度向負(fù) 180 度的逼近，隨后在 80MHz 時(shí)突然向正 180 度的跳躍，再緩慢下降，于 100MHz 時(shí)再向負(fù) 180度方向跳躍。 整體電路各部分仿真分對(duì)比 圖 3－ 12 為局部電路瞬態(tài)仿真對(duì)比圖。圖中紫色曲線為音頻放大電路交流仿真，綠色曲線為高頻振蕩電路交流仿真曲線，藍(lán)色曲線為高頻功率放大級(jí)交流仿真曲線。圖的上半部分為電壓隨頻率的變化而變化的結(jié) 果，可以看出，音頻放大級(jí)在低頻段的電壓放大能力明顯優(yōu)于其它部分電路在低頻段段的性能，振蕩級(jí)電路的曲線與高頻功率放大級(jí)電路的曲線在 100MHz 時(shí)有共同的電壓幅值最大值點(diǎn)，這就說(shuō)明了這兩部分電路能夠協(xié)同工作在同一頻率點(diǎn)上，各自發(fā)揮效用而不會(huì)彼此間產(chǎn)生不可接受的干擾。圖下半部分為電壓相位隨頻率的變化而變化的結(jié)果。曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系與上述同。可以發(fā)現(xiàn)在低頻段音頻放大電路的電壓相位與振蕩電路和高頻功率放大電器路的相位差異肖方 ：無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 28 很大，而后兩者基本相同，隨著頻率的增大，三者出現(xiàn)了共同向負(fù) 180 度移動(dòng)的趨向，但是在 80MHz 時(shí)高頻功 率放大電路的電壓相位發(fā)生跳變，在 100MHz 時(shí)振蕩電路的電壓相位發(fā)生跳變而高頻功率放大電路電壓相位則向反方向跳變，只有音頻放大電路電壓相位在高頻段一直向負(fù) 180 度逼近。這樣的結(jié)果是有利于電路的正常工作的，因?yàn)橹挥羞@樣電路才不會(huì)產(chǎn)生不必要的自激振蕩。 圖 3－ 12 局部電路瞬態(tài)仿真對(duì)比圖 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第 4 章 電路調(diào)試 前級(jí)放大電路調(diào)試 駐級(jí)體調(diào)試 (1)， 駐極體話筒的兩種接法 源極輸出與漏極輸出。源極輸出類似晶體三極管的射極輸出。需用三根引出線。漏極 D 接電源正極。源極 S 與地之間接一電阻 Rs 來(lái)提供源極電 壓，信號(hào)由源極經(jīng)電容 C 輸出。編織線接地起屏蔽作用。源極輸出的輸出阻抗小于 2k，電路比較穩(wěn)定，動(dòng)態(tài)范圍大。但輸出信號(hào)比漏極輸出小。漏極輸出類似晶體三極管的共發(fā)射極放入。只需兩根引出線。漏極 D 與電源正極間接一漏極電阻 RD，信號(hào)由漏極 D 經(jīng)電容 C 輸出。源極 S 與編織線一起接地。漏極輸出有電壓增益，因而話筒靈敏度比源極輸出時(shí)要高，但電路動(dòng)態(tài)范圍略小。 圖 4－ 1 駐級(jí)體靈敏度調(diào)節(jié)電阻上電壓 SR 和 DR 的大小要根據(jù)電源電壓大小來(lái)決定。一般可在 ～ 間選用。例如電源電壓為 6V時(shí)， SR 為 ， DR 為 。圖 3 輸出電路中，若電源為正極接地時(shí)，只須將 SD, 對(duì)換一下，仍可成為源、漏極輸出。一聲控電路前置放大級(jí)中駐極體話筒的源極輸出和漏極輸出的兩種不同的接法，最后要說(shuō)明一點(diǎn)，不管是源極輸出或漏極輸出，駐極體話筒必須提供直流電壓才能工作，因?yàn)樗鼉?nèi)部裝有場(chǎng)效應(yīng)管。 (2)， 駐極體話筒極性的判別 在場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間接有一只二極管，因而可利用二極管的正反向電阻特性來(lái)判別駐極體話筒的漏極 D 和源極 S。 肖方 ：無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 30 將萬(wàn)用表?yè)苤?R1kΩ檔，黑表筆接任一極，紅表筆接另一極。再對(duì)調(diào)兩表筆，比較兩次測(cè)量結(jié)果，阻值較小時(shí)，黑表筆接的是源極，紅表筆接的是漏極。 (3)， 駐極體 電路采集到的實(shí)際聲音波形 圖 4－ 2 為用上述原理圖產(chǎn)采集到的聲音波形圖 .此時(shí)示波 器的縱向刻度為每一刻度代表 V1 ,由圖可知 ,此時(shí)波形的電壓峰值約為 V1 左右，確實(shí)將轉(zhuǎn)化而來(lái)的微弱電信號(hào)有所放大。將圖 3— 2 與仿真部分波形 —— 圖 3－ 1 比較，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際中的聲音信號(hào)波形也為正弦波信號(hào)，所以仿真波形并無(wú)不可接受的失真，能夠完成相應(yīng)功能，符合設(shè)計(jì)要求。 圖 4－ 2 采集實(shí)際聲音波形 音頻放大電路調(diào)試 圖 4－ 3 為音頻放大電路靜態(tài)工作 點(diǎn)實(shí)測(cè)圖。共取得三人個(gè)數(shù)據(jù)，分別為 ， ，這三個(gè)數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)著音頻級(jí)放大三級(jí)管的集電級(jí)，基級(jí)和發(fā)射集。可以看到，圖中顯示該工作電路中三級(jí)管的集電級(jí)電壓 差值為 ，能夠開啟 PNP 型三級(jí)管，并且使三級(jí)管正常工作，因此可以得出結(jié)論：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，音頻放大級(jí)電路正常工作。 圖 4－ 3 音頻放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)測(cè) 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 振蕩器調(diào)試 LC 振蕩器調(diào)試 圖 4－ 4 調(diào)頻用三級(jí)管實(shí)物 圖 4－ 4 為調(diào)頻用三級(jí)管實(shí)物圖，圖中的三級(jí)管型號(hào)均為 9018， 三級(jí)管 9018 是做高頻振蕩使用或是做小功率放大常用器件。它具有較高的截止頻率 ft=300MHz，能夠滿足一般條件下的振蕩電路的振蕩頻率要求，對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)的振蕩頻率為81MHz，因此用 9018 來(lái)完成此次設(shè)計(jì)是可以得到穩(wěn)定的，性能相對(duì)較好的振蕩波的。而對(duì)于高頻功率放大器電路而言， 9018 同樣具有比一般三級(jí)管大的最大耗散功率，因此，對(duì)于功率放大要求并不高的電路而言，它同樣能夠滿足要求。此種三級(jí)管不但高頻特性能相對(duì)較好，對(duì)于音頻放大來(lái)說(shuō)，它也不會(huì)出現(xiàn)不可接受的失真，在一般的低頻放大中，也可用此三級(jí)管放大。 9018 三級(jí)管雖然在很多地方都可以應(yīng)用，體現(xiàn)了它在應(yīng)用方面的綜合性，但是與專用的音頻放大，高頻振蕩，高頻功率放大三級(jí)管相比，自然而然就顯示出了它在單一方面性能的劣勢(shì)。在做專業(yè)的局部電路設(shè)計(jì)時(shí)，還是建議使用專用的三級(jí)管，這樣可以更好地提高電路的性能。 圖 4－ 5 高頻振蕩電路 LC 元件三點(diǎn)測(cè)試電壓 圖 4－ 5為高頻振蕩電路 LC 元件三點(diǎn)測(cè)試電壓圖。圖中電壓值 ， ， 分別為振蕩電路中兩個(gè)電容公共級(jí)一端的電壓和電感兩端的電壓，它們均屬于靜態(tài)工作電壓。電感兩端的電壓數(shù)值相同，也從一方面檢測(cè)了 該電感是庸好導(dǎo)通的。需要注意的是，當(dāng)電路處于動(dòng)態(tài)工作時(shí)，電容和電感上的電壓都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這個(gè)變肖方 ：無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 32 化的情況需要根據(jù)電路工作的具體動(dòng)態(tài)狀態(tài)而定，但是可以確定的是這個(gè)動(dòng)態(tài)變化的范圍不會(huì)很大。所有的動(dòng)態(tài)工作的正常進(jìn)行，都是建立在合理的靜態(tài)工作基礎(chǔ)之上的。 圖 4－ 6 高頻振蕩電路實(shí)際波形采集 圖 4－ 6 為該部分電路在示波器上工作產(chǎn)生的波形，并且它的頻率也為 MHz81 ，幅值為 V2 ，與仿真結(jié)果基本一致。至此可以得出結(jié)論：此次設(shè)計(jì)的高頻波振蕩電路能夠產(chǎn)生高頻振蕩的正弦波。 因此，設(shè)計(jì)中起振部分電路效果已達(dá)到，可以工作，并符合設(shè)計(jì)要求。 振蕩器可能出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象 對(duì)于振蕩電路而言，可能出現(xiàn)間歇振蕩，頻率拖曳現(xiàn)象，振蕩器的頻率占據(jù)現(xiàn)象，寄生振蕩等振蕩，這些現(xiàn)象對(duì)于電路的正常工作是有害的，因此我們必須避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。 線圈調(diào)試 空心線圈電感量計(jì)算公式 : l=(*D*N*N)/(L/D+) 線圈電感量 l 單位 : 微亨 線圈直徑 D 單位 : cm 線圈匝數(shù) N 單位 : 匝 線圈長(zhǎng)度 L 單位 : cm 絕大多數(shù)的電子元器件，如電阻器、電容器。揚(yáng)聲器等，都是生產(chǎn)部門根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和系列進(jìn)行生產(chǎn)的成品供選用。而電感線圈只有一部分如阻流圈、低頻阻流圈，2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 振蕩線圈和 LG 固定電感線圈等是按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，絕大多數(shù)的電感線圈是非標(biāo)準(zhǔn)件，往往要根據(jù)實(shí)際的需要，自行制作。由于電感線圈的應(yīng)用極為廣泛，如 LC 濾波電路、調(diào)諧放大電路、振蕩電路、均衡電路、去耦電路等等都會(huì)用到電感線圈。要想正 確地用好線圈，還是一件較復(fù)雜的事情。 在實(shí)際工作中，進(jìn)行線圈的通斷檢查和 Q 值的大小判斷，可先利用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量線圈的直流電阻，再與原確定的阻值或標(biāo)稱阻值相比較，如果所測(cè)阻值比原確定阻值或標(biāo)稱阻值增大許多，甚至指針不動(dòng)（阻值趨向無(wú)窮大 X 可判斷線圈斷線）；若所測(cè)阻值極小，則判定是嚴(yán)重短路如果局部短路是很難比較出來(lái)人這兩種情況出現(xiàn)，可以判定此線圈是壞的，不能用。如果檢測(cè)電阻與原確定的或標(biāo)稱阻值相差不大，可判定此線圈是好的。此種情 況，我們就可以根據(jù)以下幾種情況，去判斷線圈的質(zhì)量即 Q值的大小。線圈的電感量相同時(shí)，其直流電阻越小， Q 值越高；所用導(dǎo)線的直徑越大，其 Q 值越大；對(duì)于高頻線圈電感量 L 由于測(cè)試起來(lái)更為麻煩，一 般都根據(jù)在電路使用效果適當(dāng)調(diào)整，以確定其電感量是否合適。 圖 4－ 7 手工繞制線圈 裝配調(diào)試 對(duì)照原理圖，印刷電路板及元件清單分清各種元件，不要急于動(dòng)手。 1，電阻及陶瓷電容不用分正負(fù)級(jí)，但是必須注意電阻值和電容量不要搞錯(cuò)。請(qǐng)參見電子實(shí)驗(yàn)中的介紹的有關(guān)方法。 圖 4－ 9 設(shè)計(jì)中的重要元件 肖方 ：無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 34 2，板上的駐級(jí)體話筒有正負(fù)級(jí)之分，和鋁制外殼相連接的一級(jí)為負(fù)級(jí)，另一級(jí)為正級(jí)，為了能裝上線路板，請(qǐng)先加焊兩個(gè)引腳。 3，三級(jí)管的三只腳功能完全不同，一定要分清楚，具體請(qǐng)參見相關(guān)三級(jí)管資料。 4，元件中有銅線制作的 線圈，它的外面有一層絕緣漆。它是一個(gè)關(guān)鍵的無(wú)元件，調(diào)節(jié)線圈間距可以改變發(fā)射頻率的發(fā)射距離。 5，元件中含有電路板插針，安裝在關(guān)鍵點(diǎn)后，如果能和其它一些元件適當(dāng)配合，可以做發(fā)射范圍更廣的電子實(shí)驗(yàn)。 6，元件位置請(qǐng)不要裝錯(cuò)，焊接時(shí)間最好控制在 2~3 秒，力求元件安放到位并且美觀，多次檢查無(wú)誤后即可通電調(diào)試，使用。 整機(jī)調(diào)試 先找來(lái) FM 收（錄）音機(jī)，打開電源和音量，將頻率調(diào)在 MHz100 左右無(wú)電臺(tái)的地方。給無(wú)線發(fā)射機(jī)電路板通上電源，對(duì)準(zhǔn)收 音機(jī)，用螺母刀（有條件者請(qǐng)用無(wú)感螺母刀或者自制無(wú)感螺絲刀）調(diào)節(jié)振蕩線圈 1L 的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機(jī)傳出尖叫聲。這時(shí)墼慢慢移動(dòng)無(wú)線發(fā)射機(jī)的和收音機(jī)間的距離，同進(jìn)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量，調(diào)諧旋鈕，直到聲音最清晰，距離又最遠(yuǎn)為止。 建議上述步驟分別在 M H zM H zM H z 1 0 8,98,88 之間都試一試，這樣即使無(wú)線發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率存在較大偏差，收音機(jī)也能夠收到。如果收音機(jī)角收不到，請(qǐng)檢 查元件有沒有裝錯(cuò)，是否有損壞或電源是壞正常。 無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)的線圈 1L 的匝間距離變近和換容量大一點(diǎn)的電容關(guān)聯(lián)會(huì)使發(fā)射頻率變低，要便發(fā)射頻率彎高，就需要采取相反的措施。 和 1L 并聯(lián)的電容的變化范圍不可以太大或者太小，否則了射頻率會(huì)偏得離譜，甚至不會(huì)產(chǎn)生高頻發(fā)射信號(hào)（不起振）。 如果想要達(dá)到更遠(yuǎn)的傳輸距離，請(qǐng)給收音機(jī)或者是無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)增加更好的發(fā)射天線 ，并適當(dāng)提高無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī)的電源電壓。 圖 4－ 10 局部電路電壓輸出值 2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 圖 4－ 10 為局部電路電壓輸出值圖，這一組數(shù)據(jù)分別為 ， ， ，分別對(duì)應(yīng)于天線端的輸出電壓，高頻功率放大級(jí)的輸出電壓和音頻放大級(jí)的輸出電壓。這一組數(shù)據(jù)同樣是電路的靜態(tài)工作測(cè)試數(shù)據(jù)。天線電路為了取得阻抗匹配，電路主要用到了電感與電容元件，電容具有通交流隔址流的作用，因此在測(cè)試靜態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，直流無(wú)法通過電容，最終在天線上形成電壓。音頻放大級(jí)電路與高頻功率放大級(jí)電路的輸出端之所以有相對(duì)高的電壓，是因?yàn)樗牡碾娐吩谠O(shè)計(jì)時(shí) 輸出端與其靜態(tài)工作點(diǎn)相連，如此一來(lái)，輸出端的實(shí)際工作狀況應(yīng)該是在靜態(tài)工作電壓的基礎(chǔ)上又疊加一個(gè)交流動(dòng)態(tài)信號(hào)。 肖方 ：無(wú)線調(diào)頻發(fā)射機(jī) 36 第 5 章 結(jié)論與展望 設(shè)計(jì)總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用分立元件構(gòu)成系統(tǒng)，使電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔性優(yōu)良的特點(diǎn)。 其中前級(jí)采用高性能的駐級(jí)體話筒，精確設(shè)計(jì)偏置電路，從而提高駐級(jí)體電路的靈敏度。音頻放大電路采用溫漂小的優(yōu)質(zhì)音頻放大專用三級(jí)管，駐級(jí)體電路與音頻放大電路經(jīng)計(jì)算由電容耦合，共同構(gòu)成對(duì)高精度與高穩(wěn)定度的前級(jí)音頻信號(hào)采集轉(zhuǎn)化電路。 振蕩級(jí)電路采用高截止頻率的高放大倍數(shù)的三級(jí)管，有效提高振蕩電路的起振效果，并且由于三級(jí)管優(yōu)良的高頻特性，使振蕩電路工作在 100MHz 左右時(shí)依然不會(huì)出現(xiàn)元件性能的惡化現(xiàn)象。 高頻放大級(jí)電路采用特殊的功率放大電路設(shè)計(jì) —— 丙類功率放大電路，此電路具有只對(duì)單一頻率敏感放大而有效抵制其他頻率的良好特性，因此只要合理配置放大電路的元件使放大級(jí)電路的放大頻率與振蕩電器的振蕩頻率在同一頻率點(diǎn)上，就能夠做到功率的最佳傳輸。 天線電路有射頻電路的重要組成部分，天線電路設(shè)計(jì)的優(yōu)略直接影響到系統(tǒng)發(fā)射距離的遠(yuǎn)近。電路采用電感與電容組成天線電路，經(jīng)精確計(jì)算做到阻抗匹配，使電路系統(tǒng)傳輸?shù)教炀€電路上的功率能 夠最大地輻射出去。 系統(tǒng)整體因采用了分立元件設(shè)計(jì)思想，不需要連接其李集成芯片，使得整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)簡(jiǎn)潔、工整，減少了復(fù)雜度。 電路系統(tǒng)采用常規(guī) 6幅直流電源供電，能夠采集自然界的聲音信號(hào)并加以轉(zhuǎn)化，最終將音頻信號(hào)能過調(diào)頻的方式發(fā)射出去。系統(tǒng)發(fā)射距離超過 50米，做移動(dòng)性測(cè)試不會(huì)出現(xiàn)頻率偏移使電路性能惡化的現(xiàn)象，在常溫下工作穩(wěn)定，在常規(guī)建筑的遮蔽下也能夠有效通訊。作品具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開發(fā)成本低，可擴(kuò)展性強(qiáng)，功能靈活等優(yōu)點(diǎn)，并且體積和功耗都很小，可廣泛應(yīng)用于無(wú)線叫賣，校園小范圍廣播，教室無(wú)線授課等領(lǐng)域，以滿足其使用時(shí)間長(zhǎng) 、體積小、功能強(qiáng)大、便于攜帶等要求。 設(shè)計(jì)不足 設(shè)計(jì)雖然解決了無(wú)線通訊的一方面問題，但仍有許多不足之處。在實(shí)際投入使用2021 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 時(shí)可以發(fā)現(xiàn)調(diào)頻廣播只可以解