有線電視高頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目： 有線電視高頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　院 別：物理與機(jī)電工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化

2、</p><p>　　年級(jí)班級(jí)： 2010級(jí)1班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2014年5月18日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b>&

3、lt;/p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1.系統(tǒng)總體方案2</p><p><b>　　1.1方案論證2</b></p><p>　　1.2本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容3</p><p>　　1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3</p><p>&

4、lt;b>　　1.4系統(tǒng)框圖3</b></p><p>　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1矩形波振蕩器3</p><p><b>　　2.2調(diào)制電路7</b></p><p>　　2.3功率放大電路14</p><p>　　2.4選頻濾波放大電路17&

5、lt;/p><p>　　2.5解調(diào)電路20</p><p><b>　　3.結(jié)束語(yǔ)23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　附錄25</b></p><p>　　附錄1：模塊總設(shè)計(jì)電路圖25<

6、/p><p><b>　　致謝26</b></p><p>　　有線電視高頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本設(shè)計(jì)闡述了有線電視高頻信號(hào)模塊的工作原理并對(duì)有線電視高頻信號(hào)進(jìn)行處理，包括調(diào)制模塊，放大模塊，選頻濾波模塊，解調(diào)模塊，通過(guò)振蕩器產(chǎn)生基帶信號(hào)，并對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、放大、選頻濾波、解調(diào)等步驟，經(jīng)仿真最終完成信號(hào)傳輸，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

7、了對(duì)數(shù)字信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸處理，改善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)抗干擾能力弱，噪音累積等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單性價(jià)比較高。</p><p>　　關(guān)鍵字：調(diào)制；放大；選頻濾波；解調(diào)</p><p>　　Cable High-Frequency Signal Module Design</p><p>　　Abstract: This paper describes the workin

8、g principle of cable TV high-frequency signal module and processed on the cable TV signal, including the modulation module, amplifier module, frequency selective filtering module, demodulation module, the baseband signal

9、 through the oscillator, and the baseband signal modulation, amplification, frequency selective filtering, demodulation and other steps, the final completion of signal simulation transmission, this system can realize the

10、 long-distance tran</p><p>　　Key Words: modulation; amplification; frequency selective filter; demodulation</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促使一些機(jī)械的裝置逐步電動(dòng)化、電子化，由此出現(xiàn)了許多

11、新的傳媒工具，如收音機(jī)、電視機(jī)等。研究共用天線系統(tǒng)是在1964年由中央廣播事業(yè)局專門立項(xiàng)開(kāi)始的，中國(guó)發(fā)展有線電視序幕從此被拉開(kāi)了。中國(guó)第一個(gè)共用的天線電視系統(tǒng)是1974年中央廣播事業(yè)局設(shè)計(jì)院等單位在北京飯店安裝的，中國(guó)有線電視終于誕生了。 中國(guó)有線電視發(fā)展大致可以分三個(gè)階段。在1974年到1983年期間由于開(kāi)路電視節(jié)目不斷增多，各居民樓上或者平房屋頂上出現(xiàn)了共用天線。即共用天線階段也是有線電視發(fā)展初級(jí)階段。共用天線階段可以傳輸

12、五套節(jié)目只需要用一個(gè)共用天線系統(tǒng)采用的方法是全頻道隔頻傳輸。在1983年到1990年期間，在1983年北京燕山石化的一萬(wàn)多戶有線電視網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始投入建設(shè)并且得到廣播電影電視部地方宣傳局的大力支持，而在1985年長(zhǎng)沙市的有線電視網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通，標(biāo)志著共用天線階段已經(jīng)成為過(guò)去，我國(guó)的有線電視由此進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段---有線電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段。而在那時(shí)閉路系統(tǒng)是有線電視的主流，大部分地區(qū)和企業(yè)均采用這種系統(tǒng)，我們也可稱這個(gè)階段是閉路系統(tǒng)階段。在這個(gè)階段中

13、，以電纜和光纜建立企業(yè)或者城域網(wǎng)絡(luò)，傳輸節(jié)目套數(shù)也因?yàn)?lt;/p><p>　　鑒于有線電視信號(hào)傳輸易失真，接收信號(hào)不穩(wěn)定，特提出有線電視高頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　該模塊主要針對(duì)高頻信號(hào)在傳輸接受方面，具有強(qiáng)大的控制功能和穩(wěn)定信號(hào)特性。主要組成部分包括調(diào)制部分，放大部分，選頻濾波部分以及再次放大，解調(diào)，通過(guò)基帶信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)進(jìn)行分頻濾波產(chǎn)生不同頻帶的頻道。本次以高頻信號(hào)模塊為選

14、題，分別從電路和multisim模擬仿真兩方面對(duì)高頻信號(hào)傳輸接受進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論，包括所選器件、原理圖等。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，把自己所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，從實(shí)踐中加深對(duì)有線電視高頻信號(hào)的認(rèn)識(shí)與理解，也從中找到理論的不足之處，具有一定意義。</p><p><b>　　1. 系統(tǒng)總體方案</b></p><p><b>　　1.1 方案論證&

15、lt;/b></p><p>　　高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中很難有適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男诺?，所以需要加載到波上，這就需要基帶信號(hào)加載到波上，變成載波信號(hào)，而且如果基帶信號(hào)在同一個(gè)信道傳輸，頻譜重疊容易干擾，如果調(diào)制到不同載波上，則可以多路同時(shí)傳輸，所以這就需要調(diào)制過(guò)程，調(diào)制的目的是用待傳輸?shù)幕鶐盘?hào)去控制高頻振蕩電路產(chǎn)生的載體信號(hào)的某個(gè)參數(shù)（幅度，頻率或相位），使其參數(shù)隨基帶信號(hào)做線性變化的過(guò)程，為了能提供功率足夠的

16、調(diào)制信號(hào)，我們還需要把信號(hào)進(jìn)一步放大，傳輸出去，而在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些干擾，這些信號(hào)中有一部分是我們需要的有一部分是我們不需要的，這就需要我們進(jìn)行濾波和選頻，在經(jīng)過(guò)解調(diào)處理后變?yōu)槲覀冃枰幕鶐盘?hào)。</p><p>　　1.2 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　本文主要針對(duì)有線電視高頻信號(hào)進(jìn)行處理,設(shè)計(jì)一個(gè)高頻信號(hào)模塊。主要針對(duì)傳輸過(guò)程和接受部分進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，利用multisim軟件對(duì)

17、采集到的信號(hào)仿真，最后得到我們需要的頻率信號(hào)。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本系統(tǒng)主要有兩個(gè)任務(wù)，一是信號(hào)的傳送端，另一個(gè)是信號(hào)的接收端。傳送端將換能器輸出的電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電振蕩，再將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。接收端將空間傳播到其上的電磁波變成高頻電振蕩，再還原成電信號(hào)，最后還原成所傳遞的信息。</p><p>

18、<b>　　1.4 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)信號(hào)源發(fā)出信號(hào)。經(jīng)過(guò)信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)將基帶信號(hào)加載到發(fā)送設(shè)備上，變?yōu)橐颜{(diào)信號(hào)，通過(guò)信道將已調(diào)信號(hào)送到接受設(shè)備上，最后由信號(hào)接收系統(tǒng)將已調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)進(jìn)行接收變成我們需要的信號(hào)系統(tǒng)框圖如圖1。</p>&l

19、t;p><b>　　2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 矩形波振蕩器</p><p>　　2.1.1 矩形波振蕩電路設(shè)計(jì)</p><p>　　矩形波發(fā)生器電路有多種方案，本設(shè)計(jì)以運(yùn)算放大器為核心，由矩形波振蕩電路、幅值調(diào)節(jié)電路兩部分組成。電路設(shè)計(jì)方案和元器件選擇的原則是：工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、安裝調(diào)試方便、性能參

20、數(shù)達(dá)標(biāo)。矩形波振蕩電路（又稱多諧振蕩器）由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。滯回比較器起開(kāi)關(guān)作用，RC電路的作用是產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)程。RC回路既是延遲環(huán)節(jié)亦是反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC充、放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在運(yùn)放輸出端引入限流電阻和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管就組成了如圖2所示的雙向限幅矩形波發(fā)生器[1]。</p><p>　　圖2中滯回比較器的閾值電壓</p><p><b>　　(

21、1)</b></p><p>　　假設(shè)接通電源時(shí),電容C兩端電壓=0輸出電壓則運(yùn)放同相輸入端電壓,二極管VD2導(dǎo)通VD1截止,通過(guò)電阻和給電容C充電,忽略二極管的動(dòng)態(tài)電阻,充電時(shí)間常數(shù)近似為,使運(yùn)放反相輸入端電壓由0逐漸上升,在＜時(shí)，保持不變。當(dāng)≥時(shí)，立即從躍變?yōu)?，同時(shí)從躍變?yōu)槎O管導(dǎo)通,截止,電容C開(kāi)始通過(guò)和放電，放電時(shí)間常數(shù)近似為，使運(yùn)放反相輸入端電壓逐漸下降，在＞時(shí)，保持不變。當(dāng)≤時(shí)，又從躍變?yōu)?/p>

22、，電容C又開(kāi)始充電,運(yùn)放輸出狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩，輸出端輸出矩形波信號(hào)[2]。圖2所示電路利用二極管的單向?qū)щ娦允闺娙莩洹⒎烹姷耐凡煌?，從而使它們的時(shí)間常數(shù)不同，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓占空比的調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖2矩形波發(fā)生器的輸出電壓幅值等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，電路輸出電壓正、負(fù)幅度對(duì)稱。</p><p><b>　　振蕩周期</b><

23、;/p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　占空比</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　由上述分析可知,調(diào)節(jié)電位器或可改變矩形波發(fā)生器的振蕩頻率及占空比。如果在圖2中電容C處通過(guò)一只多路開(kāi)關(guān)投入不同數(shù)值的電容,則可實(shí)現(xiàn)

24、輸出信號(hào)的頻段控制。在低頻范圍（如10Hz~10kHz）以內(nèi)，對(duì)于固定頻率來(lái)說(shuō)，圖2所示是一個(gè)很好振蕩電路，矩形波發(fā)生器如圖3所示。</p><p>　　圖2 矩形波發(fā)生器電路</p><p>　　圖3 矩形波信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　2.1.2 元件參數(shù)選擇</p><p>　　首先，為提高輸出信號(hào)頻率和占空比的調(diào)節(jié)范圍并減小二極管的

25、動(dòng)態(tài)電阻對(duì)電路參數(shù)的影響，設(shè)計(jì)電路時(shí)和應(yīng)遠(yuǎn)大于。為使電路輸出受頻率影響較小的理想矩形波信號(hào)，電容和取值不宜過(guò)小，并選用具有高轉(zhuǎn)換速率的運(yùn)算放大器，同時(shí)為簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，可選用雙集成運(yùn)放LF353P，其轉(zhuǎn)換速率（）為13V/s。為減小對(duì)矩形波振蕩電路輸出信號(hào)的影響，設(shè)計(jì)幅值調(diào)節(jié)電路時(shí)應(yīng)選用大阻值（可取100k）電壓取樣電位器。因電路為12V雙電源供電，考慮到集成運(yùn)放最大輸出電壓的限制，設(shè)計(jì)同相放大電路的電壓放大倍數(shù)為2倍，時(shí)反饋電阻不宜過(guò)大

26、或過(guò)小（可取10k）。</p><p>　　2.1.3 Multisim10仿真分析</p><p>　　在Multisim10中建立如圖2所示的矩形波信號(hào)發(fā)生器，打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，觀察電路的起振過(guò)程，觀察電路的起振過(guò)程、變化時(shí)電路輸出波形的參數(shù)。</p><p>　　圖4 當(dāng)R5.、R6均為零時(shí)頻率最高</p><p>　　圖5 當(dāng)R5、.R6

27、最大時(shí)頻率最小</p><p>　　該部分頻率調(diào)節(jié)范圍為1.72~23.8kHz，即當(dāng)R5、R6均為零（如圖4所示）和當(dāng)R5、R6最大時(shí)（如圖5所示），電壓幅值調(diào)節(jié)范圍為0~10.5V。</p><p><b>　　2.2 調(diào)制電路</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)的方法有很多，而鎖相環(huán)鑒頻是利用現(xiàn)代鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)鑒頻，具有工作穩(wěn)定

28、，失真小，信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用在通信電路系統(tǒng)中。鎖相環(huán)的原理是先由鑒相器檢測(cè)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的相位差，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，接著用低通濾波器對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行濾波后便形成壓控振蕩器的控制電壓，并且這個(gè)電壓信號(hào)還可以對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。該部分主要采用2FSK的調(diào)制電路，其功能為數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制輸出一個(gè)模擬信號(hào)，最后采用Multisim軟件進(jìn)行仿真。</p><p>　　2.2.1 鎖

29、相環(huán)基本原理</p><p>　　很多電子設(shè)備想要正常工作，通常需要使外部的輸入信號(hào)和內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，而利用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)該目的。鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，所以簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)（PLL）。鎖相環(huán)的主要特點(diǎn)是：利用外部輸入的參考信號(hào)來(lái)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的相位以及頻率。因此鎖相環(huán)在工作的過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率和輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓和輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位已經(jīng)被鎖住。&

30、lt;/p><p>　　鎖相環(huán)通常由三個(gè)部分組成分別是鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO），鎖相環(huán)原理的框圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 鎖相環(huán)基本組成</p><p>　　鎖相環(huán)中的鑒相器是由模擬乘法器組成的，設(shè)從外界輸入的信號(hào)電壓以及壓控振蕩器輸出的信號(hào)電壓為</p><p><b>　　(4)<

31、/b></p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　式中的為電路的固有振蕩角頻率時(shí)，壓控振蕩器在輸入控制電壓為零或者為直流電壓時(shí)的振蕩角頻率。則該模擬乘法器的輸出電壓為：</p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　(7)</b&

32、gt;</p><p>　　上式中包括和頻分量和差頻分量，用低通濾波器LF將前者濾掉，后者作為壓控振蕩器的輸入控制電壓。即為：</p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　式中的為輸入信號(hào)的瞬時(shí)振蕩角頻率，和分別為輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的瞬時(shí)相位，所以由相量的關(guān)系可以得到瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位之間的關(guān)系為：</p>&

33、lt;p><b>　　即</b></p><p>　　則，瞬時(shí)的相位差為，；</p><p>　　兩邊分別求微分，可以得到頻率差的關(guān)系為：</p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　若上式為零時(shí)則說(shuō)明此時(shí)鎖相環(huán)已經(jīng)進(jìn)入了相位鎖定狀態(tài)，輸出與輸入信號(hào)的頻率以及相位都保持不變

34、，其中為恒定值。</p><p>　　由壓控振蕩器的壓控特性可以看出壓控振蕩器的振蕩頻率是以為中心的，隨著輸入信號(hào)電壓的變化而發(fā)生變化。該特性的表達(dá)式為</p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　上式說(shuō)明了當(dāng)與壓控振蕩器的振蕩頻率隨著時(shí)間而變化時(shí)，說(shuō)明鎖相環(huán)已經(jīng)進(jìn)入了“頻率牽引”，開(kāi)始自動(dòng)的跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，此時(shí)鎖

35、相環(huán)便進(jìn)入鎖定狀態(tài)，并保持=的狀態(tài)不變。</p><p>　　2.2.2 2FSK調(diào)制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2FSK信號(hào)產(chǎn)生的方法一般有兩種：直接調(diào)頻法和頻移鍵控法（如圖7所示)。該文采用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)，即用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出（如圖8所示）。</p><p><b>　　圖7 頻移鍵控法</

36、b></p><p>　　2FSK鍵控法的特點(diǎn)包括轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛，但設(shè)備要復(fù)雜些，得出的是2FSK信號(hào)，相位不連續(xù)。</p><p>　　圖8 2FSK調(diào)制原理圖</p><p>　　要將時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)2FSK調(diào)制成為2FSK信號(hào)，我們采用一個(gè)受基帶脈沖控制的開(kāi)關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立的頻率源作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)

37、頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒(méi)有過(guò)度頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快，波形好。</p><p>　　本文在設(shè)計(jì)調(diào)制模塊時(shí)主要用到模擬開(kāi)關(guān)是CD4066， CD4066的引腳如圖9所示。有4個(gè)獨(dú)立的模擬開(kāi)關(guān)在其內(nèi)部，其中每一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)都分別有輸入、輸出和控制這三個(gè)端子，而且輸入端與輸出端可以互換。如果控制端是高電平，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；如果控制端是低電平，開(kāi)關(guān)截止。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通電阻很小；當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常大

38、高的阻抗，可以近似看成開(kāi)路。模擬開(kāi)關(guān)優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號(hào)以及模擬信號(hào)都可以傳輸，其中模擬信號(hào)可傳輸?shù)淖罡哳l率頻率為40MHz而且各開(kāi)關(guān)間的串?dāng)_非常小，典型值為－50dB。</p><p>　　圖9 四雙向模擬開(kāi)關(guān)CD4066</p><p>　　在該設(shè)計(jì)中用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將輸入的基帶信號(hào)分成兩路分別控制f1=32KHz的載頻和經(jīng)倒相來(lái)控制f2=16KHz的載頻。所以當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)

39、，模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出f1=32KHz，反之當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到2FSK已調(diào)信號(hào)。</p><p><b>　　圖10 模擬開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　變頻電路是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)控制載頻轉(zhuǎn)換成已調(diào)信號(hào)，即2FSK調(diào)制信號(hào)。兩路載頻分別經(jīng)射隨、LC選頻、射隨再送至模擬開(kāi)關(guān)。其中LC選頻

40、電路函數(shù)：</p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　選頻網(wǎng)絡(luò)如圖11所示</p><p><b>　　圖11 變頻電路圖</b></p><p>　　2FSK調(diào)制的整體電路圖的設(shè)計(jì)如圖12所示</p><p>　　圖12 2FSK調(diào)制電路</p

41、><p>　　2.2.3 Multisim仿真</p><p>　　圖13 脈沖信號(hào)輸出波</p><p>　　圖14 變頻電路輸出波形</p><p>　　圖15 2FSK的仿真效果圖</p><p>　　2.2.4 元件參數(shù)選擇</p><p>　　對(duì)于該部分模塊來(lái)說(shuō)，參數(shù)的選擇主要是選頻網(wǎng)絡(luò)來(lái)

42、說(shuō)，對(duì)于射隨中的三極管2N2219A主要參數(shù)為0.8A，O.8V，符合該電路要求，又因?yàn)樵摬糠譃樯潆S，所以電壓放大倍數(shù)近似為1，通過(guò)計(jì)算，并不斷調(diào)試得到選取到合適電阻和電容，對(duì)于選頻部分來(lái)說(shuō)由選取到合適的電感，電容。對(duì)于極性電容來(lái)說(shuō)通過(guò)不斷嘗試不同大小型號(hào)，在47的時(shí)候波形效果最好。</p><p>　　2.3 功率放大電路</p><p>　　2.3.1 OTL放大器</p>

43、<p>　　圖16為OTL功率放大器。其中由晶體三極管Q1組成前置放大級(jí)，Q2、Q3是一對(duì)參數(shù)互相對(duì)稱的NPN和PNP型晶體三極管，這兩個(gè)三極管組成了互補(bǔ)推挽OTL功率放大電路。為了適用于功率放大，所以每一個(gè)三極管都是從射級(jí)輸出，此設(shè)計(jì)還具有輸出電阻較低和負(fù)載能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以作為功率輸出級(jí)。Q1管工作狀態(tài)是甲類狀態(tài)而且其集電極電流IC1是由電位器R6進(jìn)行調(diào)節(jié)大小的。IC1的一部分電流經(jīng)過(guò)電位器R2和二極管D1，給Q2、

44、Q3提供偏壓。為了可以使Q2、Q3得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類狀態(tài)，應(yīng)不斷調(diào)節(jié)R3，并克服產(chǎn)生的交越失真。</p><p>　　靜態(tài)時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)R6來(lái)得到要求輸出端中點(diǎn)A的電位，又由于R6的一端接在A點(diǎn)，因此要在電路中加入交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋，不僅可以使放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)變得穩(wěn)定，還可以改善非線性失真。C2和R7構(gòu)成自舉電路，用于提高輸出電壓正半周的幅度，以得到大的動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)輸入的是正弦波交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)

45、Q1放大和倒相之后同時(shí)作用在Q2、Q3的基極，的負(fù)半周可以使Q2管導(dǎo)通（Q3管截止），此時(shí)有電流流經(jīng)負(fù)載RL，同時(shí)向電容C4充電，在的正半周，Q3導(dǎo)通（Q2截止），則已充好電的電容器C4起著電源的作用，通過(guò)負(fù)載RL放電，這樣在RL上就得到完整的正弦波。最大不失真輸出功率理想情況下在電路中可通過(guò)測(cè)量RL兩端的電壓有效值如圖17所示或測(cè)量流過(guò)RL的電流如圖18所示，來(lái)求得實(shí)際的</p><p><b>　　

46、(12)</b></p><p>　　圖16 OTL功率放大器</p><p><b>　　效率η</b></p><p><b>　　(13)</b></p><p>　　PV—直流電源供給的平均功率理想情況下，ηmax＝78.5％?？蓽y(cè)量電源供給的平均電流如圖19所示，從而求得＝&#

47、183;，負(fù)載上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以計(jì)算實(shí)際效率了。在仿真平臺(tái)上也可用功率表分別測(cè)出最大不失真功率和電源供給的平均功率。</p><p>　　圖17 RL兩端的電壓有效值圖 圖18流過(guò)RL的電流圖 </p><p>　　圖19 電源供給的平均電流</p><p>　　2.3.2 Multisim仿真</p>

48、<p>　　圖20 OTL功率放大器仿真效果圖</p><p>　　2.3.3 參數(shù)選擇</p><p>　　對(duì)于三極管的選擇來(lái)說(shuō)，三極管2SC2001，,,符合該電路的設(shè)計(jì)要求又因?yàn)?SA952和2SC2001的β值相近，所以可以組成互補(bǔ)推挽放大電路進(jìn)行放大。對(duì)于由電阻R6控制集電極電流，所以適當(dāng)增加阻值以便給Q2、Q3提供偏壓，對(duì)于R3加大一些阻值以便得到合適的靜態(tài)電流工

49、作于甲、乙類狀態(tài)。</p><p>　　2.4 選頻濾波放大電路</p><p>　　在許多電子設(shè)備中，需要用某頻率的信號(hào)控制電路，該信號(hào)有幅度較小并且摻雜噪聲的情況出現(xiàn)時(shí)，我們要對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大以及濾除噪聲，所以這就要求我們?cè)O(shè)計(jì)的信號(hào)放大電路是選頻放大電路，并且電路要有較窄的通頻帶。這種放大電路大多采用了雙T網(wǎng)絡(luò)的帶阻濾波器來(lái)作為反饋網(wǎng)絡(luò)[3-8]。對(duì)這種電路傳輸函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析會(huì)比較繁

50、瑣，如果應(yīng)用Multisim10．0電路仿真軟件可以避開(kāi)繁瑣的數(shù)學(xué)分析對(duì)電路進(jìn)行仿真，通過(guò)測(cè)量?jī)x器觀察各種波形可較好地理解電路傳輸特性，驗(yàn)證電路的設(shè)計(jì)性能。</p><p><b>　　2.4.1電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　采用雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器作為反饋網(wǎng)絡(luò)的選頻放大電路結(jié)構(gòu)如圖21所示[3]。</p><p>　　圖21選頻放大電路

51、結(jié)構(gòu)</p><p>　　其頻率特性由放大器的頻率特性和雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器共同決定。該電路的開(kāi)環(huán)增益為：</p><p><b>　　(14)</b></p><p>　　式中：、分別是放大電路的開(kāi)環(huán)增益和反饋回路的反饋系數(shù)。如果信號(hào)頻率和RC雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器的中心頻率相同時(shí)，雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器的反饋系數(shù)=0，此時(shí)沒(méi)有反饋?zhàn)饔昧?，所以?。，

52、即此時(shí)選頻放大電路的增益與其開(kāi)環(huán)放大電路的增益相等；若信號(hào)頻率與的偏離達(dá)某值(幾到幾十Hz)，雙T網(wǎng)絡(luò)帶阻濾波器的反饋系數(shù)=1最大，即深度負(fù)反饋。</p><p><b>　　》1；(15)</b></p><p><b>　　=(16)</b></p><p>　　即此時(shí)沒(méi)有了放大作用，所以，選頻放大電路僅僅是對(duì)以為

53、中心的很窄頻帶具有很強(qiáng)的放大作用，對(duì)此頻帶范圍之外的信號(hào)沒(méi)有了放大作用。</p><p>　　2.4.2 對(duì)稱雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路</p><p>　　若圖22中的RC帶阻濾波器選用的是對(duì)稱結(jié)構(gòu)形式，則構(gòu)成對(duì)稱雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路。</p><p>　　圖22 對(duì)稱雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路</p><p>　　2.4.3 Multisim仿真&l

54、t;/p><p>　　圖23 選頻放大電路仿真</p><p>　　2.4.4 參數(shù)選擇</p><p>　　圖22中，放大電路采用的是741型通用型集成運(yùn)算放大電路。輸入信號(hào)從反向輸入端輸入，構(gòu)成反向比例放大器，其開(kāi)環(huán)增益為：</p><p><b>　　(17)</b></p><p>　　選頻網(wǎng)

55、絡(luò)由、、、、、組成，其中</p><p>　　==2=,==0.5=,、與，、與分別構(gòu)成T形結(jié)構(gòu)且參數(shù)互相對(duì)稱，稱之為對(duì)稱雙T網(wǎng)絡(luò)濾波器，對(duì)Muhisim10．0軟件仿真得到該濾波器的濾波特性如圖23波形。由圖知，濾波器對(duì)</p><p>　　左右信號(hào)具有非常大的阻礙作用，而且它的阻帶非常窄，但對(duì)于偏離的信號(hào)幾乎沒(méi)有阻礙，其傳輸函數(shù)為對(duì)稱雙T網(wǎng)絡(luò)是帶阻濾波器，在選頻放大電路中作為負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)

56、，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)無(wú)反饋,但對(duì)遠(yuǎn)離的信號(hào)進(jìn)行全反饋，所以使放大電路僅僅對(duì)信號(hào)放大，對(duì)遠(yuǎn)離的信號(hào)沒(méi)有進(jìn)行放大,并且通頻帶非常窄，只有幾十HZ。</p><p><b>　　2.5 解調(diào)電路</b></p><p>　　2.5.1 2FSK解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分

57、組成，該文鎖相環(huán)解調(diào)原理框圖如圖24所示。</p><p>　　圖24 解調(diào)原理框圖</p><p>　?。?）相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電</p><p><b>　　路。</b></p><p>　?。?）低通濾波器如圖25所示：</p><p>　　用低通

58、濾波器LF將和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。</p><p><b>　　圖25 低通濾波器</b></p><p>　?。?）壓控振蕩器的壓控特性，該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號(hào)電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達(dá)式為</p><p><b>　　(18)</

59、b></p><p>　　上式說(shuō)明當(dāng)uc（t）與壓控振蕩器的振蕩頻率ωu都隨著時(shí)間而發(fā)生變化，這時(shí)鎖相環(huán)就進(jìn)入了“頻率牽引”狀態(tài)，開(kāi)始自動(dòng)的跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，此時(shí)鎖相環(huán)就進(jìn)入了鎖定狀態(tài)，并保持ω0=ωi的這個(gè)狀態(tài)不變化。壓控振蕩器的電路圖如圖26所示：</p><p><b>　　圖26 壓控振蕩器</b></p><p>　?。?

60、）抽樣判決電路（LM311）</p><p>　　工作原理：LM311是當(dāng)2腳電壓高于3腳電壓時(shí)輸出高電平，反之則輸出低電平。引腳功能如下。</p><p>　　1腳GROUND/GND接地</p><p>　　2腳INPUT+正向輸入端</p><p>　　3腳INPUT-反相輸入端</p><p>　　7腳OUTP

61、UT輸出端</p><p>　　5腳BALANCE平衡</p><p>　　6腳BALANCE/STROBE平衡/選通</p><p>　　8腳V+電源+ 圖27 4V-電源-LM311引腳</p><p>　　圖28 抽樣判決電路圖</p><p>　　2.5.

62、2 2FSK解調(diào)電路的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　圖29 2FSK解調(diào)電路</p><p>　　2FSK解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，2FSK信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。2FSK基于Multisim仿真的解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖29所示。</p><p>　　2.5.3 Multisim仿真</p><p>　　圖30

63、2FSK解調(diào)電路仿真</p><p>　　2.5.4 參數(shù)元件選擇</p><p>　　對(duì)于該模塊，元件的主要選取在于低通濾波器和抽樣判決電路，低通濾波器中C2的值最影響波形的輸出，一開(kāi)始我在C2設(shè)定為10nF，波形出現(xiàn)了嚴(yán)重的失真，經(jīng)過(guò)不斷改變C2的值最后在C2為100nF的時(shí)候可以解調(diào)出很好的波形信號(hào)。對(duì)于抽樣判決來(lái)說(shuō)通過(guò)輸出高低電平解調(diào)出基帶波形。</p><p&

64、gt;<b>　　3. 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本文介紹了有線電視高頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明了有線電視高頻信號(hào)的工作原理，設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)方法。有線電視信號(hào)的產(chǎn)生接受處理分別由振蕩模塊，調(diào)制模塊，放大器模塊，選頻濾波放大模塊，解調(diào)模塊分別對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。當(dāng)振蕩源產(chǎn)生信號(hào)后，按照不同的模塊進(jìn)行處理，同時(shí)伴隨著示波器產(chǎn)生波形以及產(chǎn)生實(shí)時(shí)的信號(hào)。通過(guò)各模塊的電路處理得到原來(lái)的信號(hào)。本文

65、闡述了有線電視高頻信號(hào)模塊的原理以及工作狀態(tài)，首先矩形波發(fā)生電路能產(chǎn)生較理想的可控矩形波信號(hào)具有低失真簡(jiǎn)單實(shí)用調(diào)試方便性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在信號(hào)調(diào)制解調(diào)中數(shù)字濾波器和數(shù)字控制元件對(duì)由老化引起的漂移誤差，工藝變化或溫度變化影響較小。其結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)更抗干擾、造價(jià)低、效率高的設(shè)計(jì)。在功率放大方面先將甲、乙類功率放大電路與濾波網(wǎng)絡(luò)相接可以有效的進(jìn)行放大。在選頻濾波方面雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路對(duì)頻率的信號(hào)有較好的放大作用，其

66、通頻帶較窄、選擇性較好，且R、C器件體積較小、成本低，在設(shè)備小型化要求中比LC濾波電路的選頻放大電路更具有優(yōu)越性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 范寒柏,陳旭升,張春榮.基于塑料光纖的CAN總線設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)通信,2007,28(178): 50-52.</p><p>　　[2] 周曉偉,趙奎

67、,李立漢.短距離塑料光纖通信系統(tǒng)[J].今日電子,2009,17(9): 42-43.</p><p>　　[3] 李林和.采用不對(duì)稱RC雙T反饋電路的選頻放大器分析與設(shè)計(jì)[J].天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,15(3): 35-38.</p><p>　　[4] 吳凌燕.基于Multisim的串聯(lián)諧振電路特性研究[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2011,30(8)： 84-86.</p

68、><p>　　[5] 許志華.Multisim中相位差測(cè)量電路的設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2011,30(12): 63-65．</p><p>　　[6] 紀(jì)明霞,邵紅,,基于Multisim的磁控防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)與仿真[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2011,30(9): 76-78．</p><p>　　[7] 王立華.基于Multisim10的射頻LNA仿真和設(shè)計(jì)

69、[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,20(9): 23-25．</p><p>　　[8] 周傳,肖勇軍.RC有源帶阻濾波器的PSPICE輔助設(shè)計(jì)與仿真[J].孝感學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,21(4):39-41．</p><p>　　[9] 曾興雯.高頻電子線路[M].高等教育出版社,2004.</p><p>　　[10] 郭維芹.模擬電子線路實(shí)驗(yàn)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,

70、1985.</p><p>　　[11] 鄭繼禹,張厥盛,萬(wàn)心平.鎖相環(huán)原理與應(yīng)用[M].人民郵電出版社,1984.</p><p>　　[12] 吳運(yùn)昌.模擬集成電路原理與應(yīng)用[M].華南理工大學(xué)出版社,2000.</p><p>　　[13] 張輝,曹麗娜.現(xiàn)代通信原理與技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2002.</p><p>&l

71、t;b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄1：模塊總設(shè)計(jì)電路圖</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　歲月如梭，轉(zhuǎn)眼間大學(xué)四年時(shí)間已經(jīng)所剩無(wú)幾了，在這四年里，有失敗，有彷徨，但更多的是感恩，感謝這四年幫助過(guò)我的同學(xué)和老師，在論文寫作期間，我對(duì)論文一竅不懂，**老師非常耐心的指導(dǎo)我們，

72、從選題，查閱文獻(xiàn)，到開(kāi)題報(bào)告，再到論文初稿、中稿、終稿的每一個(gè)過(guò)程**老師都和我們一起，并針對(duì)我的設(shè)計(jì)提出合理的要求與建議，并根據(jù)不同時(shí)段給我提出任務(wù)，督促我認(rèn)真完成整個(gè)論文設(shè)計(jì)。正是有了**老師的熱情解答、指導(dǎo)以及幫我審查文檔才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能較為順利的完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益，謝謝。</p><p>　　經(jīng)歷這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程有了進(jìn)一步了解和掌

73、握，同時(shí)在這期間我也鍛煉了遇到問(wèn)題查閱資料并設(shè)計(jì)出自己需要的模塊。雖然我還有很多地方做的不夠好，但是我認(rèn)真地努力去做了，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，爭(zhēng)取做得更好。這些都將成為我踏入工作崗位后不可或缺的經(jīng)驗(yàn)和財(cái)富。</p><p>　　最后，我要衷心的感謝我的母校。在這大學(xué)四年里，是母校培育了我們，她傳授給我們知識(shí)，教會(huì)我們?nèi)绾巫鋈?。轉(zhuǎn)眼大學(xué)生活即將結(jié)束，我們即將離開(kāi)培育我們的母校，在此祝愿母校的明天更加美好!&l