无线调频发射接收系统的设计毕业论文

无线调频发射接收系统的设计毕业论文 目录1章 绪论 111 课题相关技术的发展 112 课题研究的必要性 2第2章 总体方案设计 321无线调频发射机组成框图及设计指标 322 无线调频发射机组成框图及设计指标 5221 无线调频接收系统组成框图 5222 调频接收机的指标如下 6第3章 无线调频发射电路系统方案设计 731单元电路方案设计 7311高频小信号谐振放大器 7312高频振荡器与变容二极管调频电路设计 10313高频功率放大器的设计 1632 MC2833芯片的调频发射机设计 24321 MC2833芯片介绍 24322 MC2833调频发射机电路设计 25第4章 无线调频接收系统设计 2741无线调频接收电路框图及其原理 27411调频接收机的工作原理 27412 单元电路的设计 2742 MC3361调频接收机的设计 30421 MC2833芯片介绍 30422 MC3361调频接收电路 31第5章 电路仿真 3351 小功率发射机的调试与测试结果 3352接收电路的调试 33第6章 总结与展望 35参考文献 36致谢 37第1章 绪论随着无线通信技术的迅速发展无线通讯技术已广泛地在通信计算机自动控制自动测量遥控遥测仪器仪表医疗设备和家用电器等领域中应用无线电路与人们熟知的双向无线电电视广播设备并无不同之处它们中的一些需要高线性调制TV图像一些需要经过中继站工作双相无线电真正的差别在于元件的体积小得多以及在无线电中绝大多数情况下都能使用时分复用扩频或其他能有效提高通信带宽利用率的方法无线通信技术以惊人的速度持续增长几乎每天都有新的应用的报道除了诸如无线电广播和电视等传统的通信应用外射频RF和微波也正在被应用于无绳电话蜂窝移动通信局域网和个人通信系统中无钥匙进门射频识别在医院或疗养院中监控病人计算机的无线鼠标和无线键盘以及家用电器的无线网络化这些都是应用射频技术的其他一些领域其中某些应用传统上采用红外技术然而射频电路由于其卓越的性能正在取而代之在可以预见的将来射频技术有望继续保持当前的增长率设计无线遥控电子系统的根本目的是将信息从一处传到另一处因此无线遥控电子系统可划分为发射电路接收电路和存在发射与接收之中的信息处理和控制过程由于存在地球大气的损耗因而直接传送信息不现实把信息通过载波调制到高频是必要的在本设计中采用FSK调制方式甲乙类功率放大器和耦合天线构成发射电路接收电路采用集成芯片混频器进行高频向低频解调及必要的信息恢复电路本文叙述了发射机编码接收机解调等电路的原理 利用计算机仿真完成了电路形式的选择和性能分析达到了理论与实际相结合的目的提高了分析问题解决问题的能力图21直接调频发射机组成框图212 调频发射机的指标1发射功率 一般是指发射机输送到天线上的功率只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时天线才能有效地把载波发射出去波长与频率的关系为式中c为电磁波传播速度c 3108m／s若接收机的灵敏度 2V则通信距离s与发射功率的关系为 表21列出了小功率发射机的功率与通信距离s的关系表21发射功率P与通信距离s的关系／mW 50 50 100 100 200 200 300 300 400 400 500 500 600 600 700 s／km 284 2．84 338 3．38 402 445 482 508 527 5502总效率发射机发射的总功率与其消耗的总功率之比称为发射机的总效率即 21 3工作频率工作频率或波段发射机的工作频率应根据调制方式在国家或地区或有关部门所规定的范围内选取广播通信常用波段的划分如表642所示对于调频发射机工作频率一般在超短波范围内表23 广播通信常用波段划分波段名称 波长范围／m 频率范围 频段名称 超长波 100000～10000 3kHz～30kHz 甚低频 长波 10000～1000 30kHz～300kHz 低频 中波 1000～200 30kHz～15MHz 中频 中短波 200～50 15MHz～6MHz 中高频 短波 50～10 6MHz～30MHz 高频 4非线性失真当最大频偏为75kHz调制信号的频率为1OOHz～7500Hz时要求调频发射机的非线性失真系数应小于1％5杂音电瓶 调频发射机的寄生调幅应小于载波电平的5％～10％杂音电平应小于-65dB6LC振荡与调频电路产生频率 5MHz的高频振荡信号变容二极管线性调频最大频偏 10kHz发射机的频率稳定度由该级决定7缓冲隔离级将振荡级与功放级隔离以减小功放级对振荡级的影响因为功放级输出信号较大工作状态的变化 如谐振阻抗变化 会影响振荡器的频率稳定度或波形失真或输出电压减小为减小级间相互影响通常在中间插入缓冲隔离级8功率激励级为末级功放提供激励功率如果发射功率不大且振荡级的输出功率能够满足末级功放的输入要求则功率激励级可以省去9末级功放将前级送来的信号进行功率放大使负载 天线 上获得满足要求的发射功率如果要求整机效率较高则应采用丙类功放若整机效率要求不高如50％波形失真要小则可以采用甲类功放如果要求50％选用丙类功放较好22 无线调频发射机组成框图及设计指标221 无线调频接收系统组成框图无线调频接收系统采用外插式调频系统框图如22所示图22外差式调频接收机组成框图222 调频接收机的指标如下1 工作频率范围 接收机可以接收到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应如调频广播收音机的频率范围为88MHz～108MHz是因为调频广播发射机的工作频率范围也为88MHz～108MHz2 灵敏度 接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度通常用输入信号电压的大小来表示接收的输入信号越小灵敏度越高调频广播收音机的灵敏度一般为2V～30V3 选择性 接收机从各种信号和干扰信号中选出所需信号 或衰减不需要的信号 的能力称为选择性单位用dB 分贝 表示dB数越高选择性越好一般调幅收音机频偏10kHz的选择性应大于20dB调频收音机的中频干扰比应大于50dB4 频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带调频机的通频带一般为200kHz5 输出功率 接收机的负载上获得的最大不失真 或非线性失真系数为给定值时 功率称输出功率第3章 无线调频发射电路系统方案设计 31单元电路方案设计311高频小信号谐振放大器根据设计任务书的要求因放大器的增益大于20dB且采用单级放大器即可实现拟定高频小信号谐振放大器的电路原理图如图31所示图31 高频小信号谐振放大器参考电路原理图1 电路结构的工作过程1静态工作过程当输入信号ui 0V时放大器处于直流工作状态 静态 理想情况下变压器T1的次级变压器T2的初级视为短路电容器CbCeCf视为开路放大器的直流通路如图32 a 所示此时输出信号为02动态工作过程当输入信号ui不等于0V时放大器处于交直流工作状态 动态 理想情况下电容器CbCeCf视为短路放大器的交流通路如图32 b 所示图32 2 选择晶体管与计算Y参数根据晶体管Y参数等效电路可知为了保证当大气工作稳定应该选择yre小的晶体管为了能在给顶的工作频率上正行工作要求晶体管的频率特性要好一般选用的管子在要求电压增益高的情况下应选取yfe大的晶体管由于设计要求且电压增益不是很大选用晶体管3DG6C在性能上可以满足需要晶体管选定后根据高频小信号谐振放大器应工作于线性区且在满足电压增益要求的前提下应尽量小些以减小静态功率损耗值得注意的是变化会引起Y参数的变化在正常的取值范围内随着的增加yfe变大giegoe略有增加这里采用等于1mA进行Y参数计算看是否能满足增益的需要否则将进行调整3求晶体管的混合参数 已知晶体管3DG6C的参数为据此可求得1发射结的结电阻2发射结的结电导3晶体管的跨导4发射结电容4由混合参数求Y参数由于可以按下列公式计算1共射晶体管输入导纳 31由此可得2共射晶体管输出导纳 32由此可得 3 共射晶体管正向传输导纳 33由此可得4共射晶体管反向传输导纳 34由此可得5确定静态工作点根据晶体管的混合参数已知条件可知晶体管为3DG6C为了稳定静态工作点晶体管分压式偏置电阻上流过的电流一般需设置为 510 这里取10倍关系并设置则 1 2 取标称值13得到实际的流过偏置电阻上的电流为 3 在实际制作过程中可用30的电阻和50的电位器串联以便调整静态工作点6元件清单表31 元件清单序号 元件及名称 作用 1 变压器T1 耦合元件 2 变压器T2 耦合元件初级线圈与电容器C组成选频回路 3 晶体管T 放大元件 4 电阻Rb1Rb2 分压式偏置电路固定晶体管基极静态电位 5 电阻Re 发射极直流负反馈电阻稳定静态工作点 6 电容器C 与CTT2初级线圈组成晶体管集电极谐振负载起选频作用 7 电容器CT 谐振回路谐振频率调节电容 8 电阻RT 谐振回路可调电阻调节谐振回路品质因素实现阻抗匹配 9 电容器Cf 电源滤波电容 10 电容器Cb 基极旁路电容 11 电容器Ce 发射极旁路电容 12 Vcc 直流电源 312高频振荡器与变容二极管调频电路设计1 电路的基本原理图33所示的为LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路其中晶体管T组成电容三点式振荡器的改进型是路即克拉泼电路它被接成共基组态为基极耦合电容其静态工作点由决定即 35 36 图33 LC高频振荡器与变容二极管调频电路 37 38小功率振荡器的静态工作电流一般为14mＡ偏大振荡幅度增加但波形失真加重频率稳定性变差与组成并联谐振回路其中两端的电压构成振荡器的反馈电压以满足相位平衡条件比值决定反馈电压的大小当时振荡器足振幅平衡条件电路的起振条件为 1为减小晶体管的极间电容对回路振荡频率的影响的取值要大如果选则回路的谐振频率主要由决定即 39如果取为几十皮法则可取几百皮法至几千皮法反馈系数F一般取1812 调频电路由变容二极管DC及耦合电容C组成R1与R2为变容二极管提供静态时的反向直流偏置电压VQ即VQ [R2R1R2]VCC电阻R3称为隔离电阻常取R3 R2R3 R1以减小调制信号对的影响C5与高频扼流圈L2给提供电路C6起高频滤波作用变容二极管DC通过CC部分接入振荡回路有利于提高主振频率的稳定性减小调制失真图34所示的为变容二极管部分接入振荡回路的等效电路接入系数p及回路总电容C∑分别为 图34 变容二极管部分接入的等效电路图 310 311 式中为变容二极管的结电容它与外加电压的关系为 312式中为变容管加零偏压时的结电容VD 为变容管PN结内建电位差硅管VD 07V锗管VD 03V为变容二极管的电容变化指数与频偏的大小有关在小频偏情况下选 1的变容二极管可近似实现线性调频在大频偏情况下必须先 2的超突变结变容二极管才能实现较好的线性调频为变容管两端所加的反向电压 变容二极管的特性曲线如图35所示设电路工作在线性调制状态在静态工作点Q处曲线的斜率为 313图35变容二极管的特性曲线2主要性能参数及其测试方法1 主振频率 LC振荡器的输出频率称为主振频率或载波频率用数字频率计测量回路的谐振频率高频电压表测量谐振电压示波器监测辰荡波形测试点如图33所示即C点测电压E点测波形A点测频率由于数字频率计的输入阻抗较低所以要接入电容一般取等于几十皮法2 频率稳定度 主振频率的相对稳定性用频率稳定度表示虽然调频信号的瞬时频率随调制信号的改变而改变但这种变化是以稳定的载频为基准的若载频不稳则调频信号的频谱有可能落到接收机通带之外因此对于调频电路不公要满足一定频偏要求而且振荡频率必顺保持足够高的频率稳定度测量频率稳定度的方法是在一定的时间范围如1小时内或温度范围内每隔几分钟读一个频率值然后取其范围内的最大值与最小值则频率稳定度 小时 314图33所示克拉泼电路的频率稳定度较低其为10-310-4小时3最大频偏 指在一定的调制电压作用下所能达到的最大频率偏移值称为相对频偏用于调频广播电视伴音移动式电台等的相对频偏较小一般 10-3在频偏在50KHz75KHz之内采用频偏仪测量频偏4变容二极管特性曲线 变容二极管的特性曲线如图35所示变容二极管的性能参数及Q点处的斜率kc等可以通过特性曲线估算测量曲线的方法如下先不接变容二极管参见图33用频率计测量A点的频率再接入变容管及其偏置电路其中R1与一电位器串联以改变变容管的静态直流偏压测出不同时对应的输出频率由式39或下式计算对应的回路总电容 315再由式311计算变容管的结电容然后将VQ与的对应数据列表并绘制曲线不同型号的变容管其曲线相差较大性能参数也不相同使用前一定要测量或查阅手册变容管的曲线图36所示的为变容二极管2CCIC的由图可得时Q处的斜率可由式313求得若取则斜率图36 2CCIC特性曲线5 调制灵敏度 单位电压所的最大频偏称为调制灵敏度以表示单位为kHZV即 316式中为调制信号的幅度为变容管的电容变化 时的最大频偏由于变容管部分接入谐振回路则引起回路总电容的变化量为 317在频偏较小时与的关系可采用下面近似公式计算 318将式318代入式6-2-12得调制灵敏度 319式中为变容二极管结电容的变化引起回路总电容的变化量为静态时谐振回路的总电容 320调制灵敏度可以由变容二极管特性曲线上处的斜率及式319计算越大说明调制信号的控制作用越强产生的频偏越大313高频功率放大器的设计1电路的基本原理利用宽带变压器作藕合的功放称为宽带功放常见宽带变压器有用高频磁芯绕制高频变压器和传输线变压器宽带功放不需要调谐回路可在很宽的平了范围内获得线性放大但效率η比较低一般只有20左右它通常作为发射机的中间级以提供较大的激励功率 利用选频网络作为负载回路的功放称为谐振功放根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类丙类乙类和丁类等功放电流导角θ越小放大器的效率越高如丙类功放的θ 90 但功效可以达到80丙类功放通常作为发射机的末级已获得较大的输出功率和较高的效率1宽带功放①静态工作点如图37所示晶体管T1组成的宽带功放工作在甲类状态亦称为甲类功放其中RB1RB2 为基极偏置电阻RE1 直流负反馈电阻以稳定电路的静态工作点RF 为交流负反馈电阻可以提高放大器的输入阻抗稳定增益电路的静态工作点由下列关系式确定VEQ IEQ RF RE1 ≈I CQ REI 321 式中RF 一般为几欧姆至几十欧姆 ICQ βIBQ 322 VBQ VEQ 07V 323 VCEQ VCC -ICQ RFREI 3 24 ②高频变压器图37所示的高频变压器仍然是应用变压器原理依靠磁芯中的公共磁通将初级线圈的能量传输到次级线圈线圈漏感和分布电容的影响限制了它的高频特性这种宽带变压器一般用在短波段由变压器原理可得宽带功放集电极的输出功率 325 式中为输出负载上的实际功率为变压器的传输效率一般 07508537 高频功放电路 图38所示的是甲类功放的负载特性为获得不失真输出功率静太工作点Q应选在交流负载线AB中点集电极的输出功率 326 图38 甲类功放的负载特性式中为集电极等效负载电阻为集电极交流电压的振幅其表达式为 327 式中称为饱和压降约1VIcm为集电极交流电流的振幅其表达式为 328 如果变压器的初级线圈匝数为次级线圈的匝数为则 329 式中RH为变压器次级接入的负载电阻即下级丙类功放的输入阻抗Zi③功率增益与电压放大器不同的是宽带功放应有一定的功率增益对于图37所示电路宽带功放要为下一级丙类功放提供一定的激励功率必须将前级输入的信号进行功率放大功率增益 Ap PcPi 330 式中Pi为宽带功放的输入功率输入功率与宽带功放的输入电压Vim及输入电阻Ri的关系为 331 式中Ri又可以表示为 332 式中为 为晶体管共射电流放大系数即2丙类功放1基本关系式如图37所示丙类功放的基极偏置电压VBE是利用发射极电流的直流分量在射极电阻RE2上产生的压降来提供的故称为自给偏压电路当放大器的输入信号为正弦波时集电极的输出电流为余弦脉冲波利用谐振回路中L2C2的选频作用可输出基波谐振电压电流集电极基波电压的振幅 333 式中 为集电极基波电流的振幅Rp为集电极负载阻抗集电极输出功率 334 直流电源Vcc供给的直流功率 PD VCCICO 335 式中Ico为集电极电流脉冲ic的直流分量电流脉冲ic经傅里叶级数分解可得峰值Icm与分解系数的关系式 336 分解系数与的关系如图39所示图39电流脉冲的分解系数集电极的耗散功率 337 集电极的效率 338 式中称为电压利用系数图310所示的是丙类功放管特性曲线折线化后的输入电压与集电极电流脉冲的波形关系由图可得 339 图310 输入电压VBK与集成电流iC的波形式中Vj为晶体管导通电压硅管约06V锗管约03VVBK为输入电压或激励电压的振幅VB为基极直流偏压 340 当输入电压VBE大于导通电压V1时晶体管导通并工作在放大状态则基极电流脉冲IBm与集电极电流脉冲Icm成线性关系即满足 341 因此基极电流脉冲的基波幅度IBIm及直流分量IBO也可以表示为 342 基极基波输入功率 343 丙类功放的功率增益 344 如图37所示丙类功放的输出回路采用变压器耦合方式其作用一是实现抗阻抗匹配将集电极的输出功率送至负载RL二是与谐振回路配合滤除谐波分量集电极谐振回路为部分接入谐振频率 或 345 由变压器原理可得 346 式中N1为集电极接入初级的匝数N2为初级线圈总匝数N3为次级线圈总匝数QL为初级回路有载品质因数一般取值为210丙类功放的输入回路亦采用变压器耦合方式以使输入阻抗与前级输出阻反抗匹配分析表明这种耦合方式的输入阻抗｜Z1｜ 347 式中 为晶体管基极体电阻2负载特性 当丙类功放的电源电压Vcc基极偏置电压VB输入电压或称激励电压VBm确定后如果电流导通角选定则丙类功放的工作状态只取决于集电极的等效负载阻抗Rq丙类功放的交流负载特性如图635所示由图可见当交流负载线正好穿过静态特性曲线的转折点A时管子的集电极电压正好等于管子的饱和压降VCES集电极电流脉冲接近最大值Icm此时集电极输出的功率Pc和效率都较高称此时丙类功放处于临界工作状态所对应的等效负载电阻 348 图310 丙类功放的负载特性当Rq小于临界值时丙类功放处于欠压工作状态如C点所示集电极输出电流虽然较大但集电极电压较小因此输出功率和效率都较小当Rq大于临界值时丙类功放处于过压工作状态如B点所示集电极电压虽然较大但集电极电流波形凹陷因此输出功率较低但效率较高为了兼顾输出功率和效率的要求丙类功率放大器通常选择在临界工作状态如A点所示判断功放是否为临界工作状态的条件是 VccＶcm＝ＶCes 349 式中Vcm为集电极输出电压的幅度VCES为晶体管饱和压降3主要技术指标及实验测试方法 1 输出功率 高频功放的输出功率是指放大器的负载RL上得到的最大不失真功率在图631所示电路中由于负载RL与丙类功放的谐振回路之间采用变压器耦合方式实现了阻抗匹配则集电极回路的谐振阻抗RO上的功率等于负载RL上的功率所以将集电极的输出功率视为高频功放的输出功率即 350 测量高频功放主要技术指标的电路如图311所示其中高频信号发生器提供激励信号电压与谐振频率示波器监测波形失真直流毫安表mA测量集电极的真流电流高频电压表V测量负载RL的端电压只有在集电极回路处于谐振状态时才能进行各项技术指标的测量可以通过高频电压表V及直流毫安表mA的指针来判断集电极回路是否谐振即电压表V的指标为最大值毫安表mA的指示为最小值时集电极回路处于谐振或用扫频仪测量放大器的输出功率可以由下式计算 351 式中VL为高频电压表V的测量值效率 高频功放的能量转换效率主要由集电极的效率所决定所以常将集电极的效率视为高频功放的效率用表示即 352 图311所示的电路可以用来测量高频功放的效率集电极回路谐振时的值由下式计算 353 式中VL为高频电压表的测量值Ico为直流毫安表的测量值图311高频功放的测试电路 2 功率增益 高频功率的输出功率Po与输入功率Pi之比称为功率增益用Ap单位dB32 MC2833芯片的调频发射机设计321 MC2833芯片介绍1 MC2833是美国MOTOROLA公司同步开发无绳电话和调频通讯设备的FM发射系统内置了话筒放大电路压控振荡器和两级缓冲放大晶体管其主要特性如下2890V宽范围的工作电压低功耗电流典型值为29mA只需少量的外围元器件60MHz频率具有-30dB直接功率输出使用片内放大晶体管输出功率可达10dBm的输出功率可以接入FCCDOTPTT等射频电路表35 MC2833的极限参数 Ta 25 Vcc 40V 名称 标识符 极限值 单位 电源电压 Vcc 10 V DC 工作电压范围 Vcc 2890 V DC 最高结温 TJ 150 ℃ 环境温度 TA -30-75 ℃ 储藏温度 Tstg -65150 ℃ 图312 MC2833引脚图322 MC2833调频发射机电路设计1电路基本原理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的电源电压范围较宽 为28 V～90V当电源电压为40 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 话筒产生的音频信号从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1516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165667MHz的调频信号与晶体串联的33μF电感用于扩展最大线性频偏缓冲器通过14脚外接三倍频网络将调频信号载频提高到497 MHz 同时也将最大线性频偏扩展为原来的三倍 然后从13脚返回片内 经两级放大后从⑨脚输出 MC2833输出的调频信号可以直接用天线发射 也可以接其它集成功放电路后再发射出去2MC2833调频发射电路第4章 无线调频接收系统设计41无线调频接收电路框图及其原理411调频接收机的工作原理一般调频接收机的组成框图如图41所示其工作原理是天线接收到的高频信号经输入调谐回路选频为再经高频放大器放大进入混频器本机振荡器输出的另一高频信号亦进入混频器则混频器的输出为含有 - 等频率分量的信号混频器的输出接有选频回路选出中频信号 - 再经中频放大器放大获得足够高的增益然后经鉴频器解调出低频调制信号再由低频功放级放大驱动扬声器从天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频-故称为超外差式接收机这种接收机的灵敏度较高选择性较好性能也比较稳定图41调频接收机组成框图412 单元电路的设计1．混频器电路设计一种简单实用的混频电路如图652所示其中三极管T1实现频率变换将天线接收到的高频调制信号 与三极管T2和晶振组成的本机振荡器的输出信号 进行混频由LC选频网络选出中频信号 - 频率变换的原理是利用三极管集电极电流ic与输入电压之间42混频器电路图的非线性关系实现频率变换变换后的调制参数 调制频率和频率偏移 保持不变仅载波频率变换成中频频率对于图41所示电路由于高频调制信号从混频管的基极输入本机振荡信号从混频管的发射极注入故称这种电路为基极输入发射极注入式混频电路这种电路的特点是信号的相互影响较小不易产生牵引现象但要求本振的输出电压较大以便使三极管T1工作于非线性区实现频率变换 混频管T1的静态工作点由R1R2及R3决定 在电源电压VCC确定时 为使混频管在大信号输入下进入非线性工作区静态工作电流ICQ不能太大否则非线性作用消失混频增益将大大下降但ICQ也不能太小实验表明VCC 6V时ICQ取O3mA～O5mA较合适 三极管T2和晶振JT组成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡电路又称考毕兹电路电路的反馈系数F C7／C5振荡频率丰要由晶振的频率决定因此频率稳定度较高分析表明振荡频率的表达式为 41 式中为晶振的等效电感与频率有关对于频率为几十兆赫的晶振约为几毫亨为谐振回路的总电容由晶振的等效电容与外接电容C4C5及C7共同决定若选C4 C5C4 C7则 42 式中Cq为0005pF～01pFC0为2pF～5pF所以C4的取值比较小才能对晶振的频率实现微调一般C4为几皮法～几十皮法的小微调电容本机振荡电路的静态工作点主要由R4R5R6及R7决定为使本机振荡器输出较大的电压静态工作电流ICQ应较大但也不能太大否则会使振荡输出的波形发生畸变产生高次谐波影响混频级电路的性能实验表明VCC 6V时ICQ取O4mA～O8mA较好电容C3为本机振荡器的输出耦合电容混频管工作在非线性状态易引起各种信号的干扰如中频干扰镜像干扰等采用晶振构成的本机振荡电路可以减小干扰必要时在混频级前加一级高频调谐放大器可大大抑制镜像干扰2．第一本振电路设计 第一本振电路采用晶体振荡器晶体振荡器的电路如图6312所示晶振C1C2C3与T1构成改进型电容三点式振荡电路 克拉波电路 振荡频率由晶振的等效电容和等效电感决定电路中T1的静态工作点由R1R2R3决定在设置静态工作点时应首先设定晶体管的集电极电流ICQ一般取O5mA～4mAICQ太大会引起输出波形失真产生高次谐波设晶体管 60ICQ 2mAVEQ 1／2～2／3 VCC则可算出R1R2R3按图6312所示电路安装调试后测得VBQ 83VVEQ 77V 42 MC3361调频接收机的设计421 MC2833芯片介绍1芯片基本信息MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路主要应用于语音通讯的无线接收机片内包含振荡电路混频电路限幅放大器积分鉴频器滤波器抑制器扫描控制器及静噪开关电路主要应用在二次变频的通讯接收设备其主要特性如下 低功耗在Vcc 40V耗电典型值仅为39mA 极限灵敏度26uV -3bB 典型值 少量的外接元件 工作电压2080V DIP16和SO-16两种封装形式 工作频率60MHz 名称 引脚位置 标识符 极限值 单位 电源电压 4 Vcc 10 V DC 工作电压范围 4 Vcc 48 V DC 检波输入电压 8 - 10 Vp-p 输入电压 16 V16 10 VRMS 静噪功能 14 V14 -0550 Vpk 焊接温度 - Tj 150 ℃ 工作周围温度范围 - TA -3070 ℃ 储藏温度 - Tstg -65150 ℃ 43MC2833引脚图MC336l是Motorola公司生产的窄带单片集成低功耗FM接收机芯片该芯片内部集成有振荡混频相移鉴频有源滤波噪声抑制消声开关等功能电路各引脚功能如表41所示表41 MC3361各引脚功能引脚 名称 功能说明 引脚 名称 功能说明 1 OSCl 中频振荡器外接元件端 9 Demod 解调输出 2 OSC2 中频振荡器外接元件端 10 Fitter-in 滤波器输入 3 Mix-out 混频输出端 11 Fitter-out 滤波器输出 4 Vcc 电源正极范围2～8V 12 Sque 静噪输入 5 Lim-in 限幅放大器输入端 13 Scan 扫描控制 6 Decouple 去耦 14 Mute 哑音 7 Decouple 去耦 15 GND 电源负极 8 Quad 正交线圈 16 Mix-out 混频输入端422 MC3361调频接收电路1MC3361调频接收原理由MC3361构成的窄带单片FM接收机内部电路结构如图43所示其中芯片内晶体管与外接在第12脚的晶体和电容构成第二本机振荡器其振荡信号与第一中频信号在片内第二混频器中进行混频第二混频器输出信号 第3脚 当第一中频信号 107MHz第二本振信号 10245MHz时第二中频 455kHz第二混频器输出端 第3脚 接中心频率为455Hz的窄带三端陶瓷滤波器FL2将中的差频分量 455kHz 取出滤波后的第二中频信号加到限幅放大器的输入端 第5脚 进行五级限幅中频放大放大了的中频信号分为两路一路送片内鉴频器一路送第8脚接鉴频器的LC移相网络鉴频器输出即解调信号从第9脚输出第67脚通常接去耦电容第121314脚与外围器件组成静噪触发电路VCC和-VEE端 第415脚 分别为电源端和接地端电压范围为VCC 20～80V图43 MC3361构成的中频接收机电路图第5章 电路仿真51 小功率发射机的调试与测试结果1．调频振荡级与缓冲级相联的调试 调频振荡级与缓冲级相联时可能出现振荡级的输出电压幅度明显减小或波形失真变大的情况产生的主要原因可能是射极跟随器的输入阻抗不够大使振荡级的输出负载加重可通过改变射极电阻RP1提高射极跟随器的输人阻抗 2．功放级与前级级联时的调试 1 输出功率明显减小波形失真增大产生的原因可能是级问相互影响使末级丙类功放谐振回路的阻抗发生变化可以重新调谐使回路谐振 2 主振级的振荡频率改变或停振产生的原因可能是后级功放的输出信号较强经公共地线电源线或连接导线耦合至主振级从而改变了振荡回路的参数或主振级的工作状态可以加电源去耦滤波网络修改振荡回路参数或重新布线减小级52接收电路的调试按电路图所示分级安装与调试混频级除了完成高频调频信号与本机振荡信号的差拍混频外还要有一定的电压增益以电路内部中放与鉴频器的要求本机振荡器由于采用了晶振输出固定频率所以电路不需要反复调谐但要注意的是在电路不起振时可以改变晶体管的静态工作点及有关参数本振的输出电压不能太低一般要大于200mV 指耦合电容C3不接晶体管T1的射极时的测量值 由于MC3361为集成电路电源电压确定后各引脚对地的电压基本固定调整相移网络参数可以改变鉴频S曲线的线性范围观测8脚或12脚的输出波形其波形失真为最小 由于接收机的各项技术指标测量必须按照统一规定的参数和方法进行所以对测试设备测量条件都有一定的要求本课题为调频接收机的实验电路只对其主要技术指标进行估测如灵敏度的测量可以按照下述方法估测将高频信号发生器 输出阻抗为75 的输出接输入回路 移去拉杆天线 使载波信号频率 65MHz调制频率为1kHz频偏为225kHz 即最大频偏75kHz的30％ 调节音量控制电位器RP及高频信号发生器的输出电压使输出功率为标准输出功率50mw则此时接收机所需的输入电压称为输出功率为50mW时的灵敏度3高频振荡信频缓冲隔离频率调制高频功放调制信号低频功放限幅鉴频中频放大混频高频放大本振输入调谐回路高频放大混频中频放大鉴频低频功放本机振荡扬声器 。