fm無(wú)線電課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　一、掌RF通信中基本的電路形</p><p>　　1.NE555集成電路</p><p><b>　　NE555接腳圖</b></p><p>　　NE555 （Timer IC）為8腳時(shí)基集成電路，大約在1971年由Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的Timer IC，在往后的3

2、0年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來(lái)基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前都可直接的代用。</p><p>　　2.NE555的簡(jiǎn)介</p><p>　　NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列I

3、C的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。 </p><p>　　3.NE555的主要特點(diǎn)</p><p>　　1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 </

4、p><p>　　2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。 </p><p>　　3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 </p><p>　　4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 </p><p>　　4.NE555引腳位

5、配置  </p><p>　　Pin 1 (接地) -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 </p><p>　　Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn)) -這個(gè)腳位是觸發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號(hào)上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 </p><p>　　Pin 3 (輸出) -當(dāng)時(shí)間周期開始555的輸出輸出腳位，移至比電源

6、電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。 </p><p>　　Pin 4 (重置) -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會(huì)重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 </p><p>　　Pin 5 (控制) -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)計(jì)時(shí)器經(jīng)營(yíng)在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下，這輸入能用來(lái)改變或

7、調(diào)整輸出頻率。 </p><p>　　Pin 6 (重置鎖定) - Pin 6重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 </p><p>　　Pin 7 (放電) -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為L(zhǎng)OW，對(duì)地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對(duì)地為高阻抗。 </p><p&

8、gt;　　Pin 8 (V +) -這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。 </p><p>　　5.NE555參數(shù)功能特性</p><p>　　·供應(yīng)電壓4.5-18V </p><p>　　·供應(yīng)電流3-6 mA </p><p>　　·輸出電流2

9、25mA (max) </p><p>　　·上升/下降時(shí)間100 ns </p><p>　　6.NE555相關(guān)應(yīng)用</p><p>　　NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Monostable Mutlivibrator）及無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Astable Multivibrator）。 </p><p>

10、　　二、掌握FM通信的電路的原理</p><p>　　1.三點(diǎn)式振蕩電路的定義</p><p>　　定義：三點(diǎn)式振蕩器是指LC回路的三個(gè)端點(diǎn)與晶體管的三個(gè)電極分別連接而組成的反饋型振蕩器。</p><p>　　三點(diǎn)式振蕩電路用電感耦合或電容耦合代替變壓器耦合，可以克服變壓器耦合振蕩器只適宜于低頻振蕩的缺點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用的振蕩電路，其工作頻率可從幾兆赫到幾百兆赫。

11、</p><p>　　2.三點(diǎn)式振蕩器的構(gòu)成原則</p><p>　　圖5 —20 三點(diǎn)式振蕩器的原理圖</p><p>　　圖5 —20是三點(diǎn)式振蕩器的原理電路（交流通路）</p><p><b>　　（5.3.1）</b></p><p>　　3.三點(diǎn)式振蕩器構(gòu)成的一般原則：</p>

12、;<p>　?。?）為滿足相位平衡條件，與晶體管發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件Xbe、Xce必須為同性，而不與發(fā)射極相連的電抗元件Xbe的電抗性質(zhì)與前者相反，概括起來(lái)“射同基反”。此構(gòu)成原則同樣適用于場(chǎng)效應(yīng)管電路，對(duì)應(yīng)的有“源同柵反”。</p><p>　　（2）振蕩器的振蕩頻率可利用諧振回路的諧振頻率來(lái)估算。</p><p>　　若與發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件Xbe、Xce為容性的

13、，稱為電容三點(diǎn)式振蕩器，也稱為考比茲振蕩器(Colpitts)，如圖5 —21（a）所示；</p><p>　　若與發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗元件Xbe、Xc為感性的，稱為電感三點(diǎn)式振蕩器，也稱為哈特萊振蕩器(Hartley)，如圖5 —21（b）所示。</p><p>　　圖5 —21 電容三點(diǎn)式與電感三點(diǎn)式振蕩器電路原理圖</p><p>　　4.三點(diǎn)式振蕩器的性能分

14、析</p><p>　　4.1電容三點(diǎn)式振蕩器—考畢茲（Colpitts）振蕩器</p><p>　　圖1給出兩種電容三點(diǎn)式振蕩器電路。圖中和為分壓式偏置電阻，</p><p>　　圖1 電容三點(diǎn)式振蕩器電路</p><p>　　圖（a）電路中，三極管發(fā)射極通過(guò)交流接地，是共射組態(tài)；</p><p>　　圖（b）電路中

15、，三極管基極通過(guò)交流接地，是共基組態(tài)。</p><p>　　組態(tài)不同，但都滿足“射同基反”的構(gòu)成原則，即與發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，不與發(fā)射極相連的是性質(zhì)相異的電抗。</p><p>　　4.2電容三點(diǎn)式振蕩器電路的起振條件</p><p>　　以圖5 —22（b）所示共基組態(tài)的電容三點(diǎn)式電路為例分析起振條件。</p><p><b

16、>　　高頻交流等效電路</b></p><p>　　畫高頻振蕩回路之前應(yīng)仔細(xì)分析每個(gè)電容與電感的作用，應(yīng)處理好以下問(wèn)題：</p><p>　　畫高頻振蕩回路時(shí)，小電容是工作電容， 大電容是耦合電容或旁路電容， 小電感是工作電感， 大電感是高頻扼流圈。畫等效電路時(shí)保留工作電容與工作電感， 將耦合電容與旁路電容短路， 高頻扼流圈開路， 直流電源與地短路，通常高頻振蕩回路是用于

17、分析振蕩頻率的，一般不需畫出偏置電阻。 </p><p>　　圖1（b）的交流等效電路</p><p>　　圖5 —24（a）電容三點(diǎn)式交流等效電路</p><p>　　(b) 起振條件和振蕩頻率</p><p>　　起振條件包括振幅條件和相位條件。</p><p>　　起振的相位條件已由“射同基反”滿足。</

18、p><p>　　判斷能否起振要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是推出反饋放大器的環(huán)路增益。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　振蕩器起振的振幅條件</p><p>　?、?環(huán)路斷開后的等效電路（在這部分將給出一系列推導(dǎo)的等效電路）</p><p>　　本題在圖5 —24 </p>

19、<p>　?、趯⒐不M態(tài)的晶體管用混合型等效電路表示。</p><p>　　如圖5 —25（b）所示的晶體管等效電路。</p><p>　?、劭僧嫵鰯嚅_環(huán)路后的等效電路如下圖（c）所示。</p><p>　　將輸出回路的等效電路簡(jiǎn)化為如圖5 —25（d），</p><p><b>　　，</b></p

20、><p><b>　　圖5 —25（d）</b></p><p>　　工程估算法求起振條件和諧振頻率</p><p>　　通過(guò)上述分析可知，采用工程估算法，可大大簡(jiǎn)化起振條件的分析?，F(xiàn)將基本步驟歸納如下：</p><p>　　①選擇斷開點(diǎn)，畫出推導(dǎo)的高頻等效電路；</p><p>　?、谇蟪鲋C振回路的

21、（近似由諧振回路決定）；</p><p>　?、蹖⑤斎胱杩怪胁糠纸尤腚娮枵鬯愕郊姌O輸出回路中。求出諧振回路諧振時(shí)基本放大器的增益和反饋系數(shù)（通常就是接入系數(shù)），便可得到振幅起振條件；其中，</p><p>　　4.3 電感三點(diǎn)式振蕩器—哈特萊（Hartely）振蕩器</p><p>　　圖5 —26電感三點(diǎn)式振蕩器電路</p><p>　　

22、圖（a）中，三極管發(fā)射極通過(guò)交流接地，是共射組態(tài)；</p><p>　　圖（b）中，三極管基極通過(guò)交流接地，是共基組態(tài)。</p><p>　　盡管兩個(gè)振蕩電路的組態(tài)不同，但都滿足“射同基反”的構(gòu)成原則，即與發(fā)射極相連的兩個(gè)電抗性質(zhì)相同，不與發(fā)射極相連的是性質(zhì)相異的電抗。</p><p>　　4.4克拉潑（Clapp）振蕩電路</p><p>

23、　　因?yàn)榭急绕?Colpitts)振蕩器存在不足，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，所以產(chǎn)生了——克拉潑（Clapp）振蕩電路</p><p>　　考比茲(Colpitts)振蕩器雖然有電路簡(jiǎn)單，波形好的優(yōu)點(diǎn)，在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用，但從提高振蕩器頻率穩(wěn)定性的角度考慮，電容三點(diǎn)式振蕩器存在以下需要完善的不足之處。</p><p>　　原因：晶體管的極間電容直接和諧振回路電抗元件并聯(lián)，極間電容（即結(jié)電容）是隨

24、環(huán)境溫度、電源電壓和電流變化的不穩(wěn)定參數(shù)，它的變化會(huì)導(dǎo)致諧振回路諧振頻率的變化，因?yàn)檎袷幤鞯恼袷庮l率基本上由諧振回路的諧振頻率決定，回路諧振頻率的不穩(wěn)定，將直接影響振蕩器頻率的穩(wěn)定性。</p><p>　　結(jié)果：三點(diǎn)式振蕩電路的頻率穩(wěn)定性不高。一般在量級(jí)，為提高頻率穩(wěn)定度，必須設(shè)法減小晶體管極間電容的不穩(wěn)定性對(duì)振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響，</p><p>　　改進(jìn)的方法：串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振

25、蕩器—克拉潑（Clapp）振蕩電路。圖5 —28克拉潑振蕩電路</p><p>　　圖（a）給出克拉潑振蕩器的實(shí)用電路， </p><p>　　圖（b）是其高頻等效電路。</p><p>　　4.5西勒（Seiler）振蕩電路</p><p>　　在對(duì)Clapp振蕩電路的不足之處進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)，產(chǎn)生了西勒電路。</p><

26、p>　　圖（a）給出Seiler振蕩電路的實(shí)用電路，</p><p>　　Seiler電路是在克拉潑電路中的電感Ｌ兩端并聯(lián)了一個(gè)可變小電容，且滿足、遠(yuǎn)大于，這就是并聯(lián)改進(jìn)型電路命名的來(lái)由。</p><p>　　圖（b）是其高頻等效電路。</p><p>　　圖5 —32 計(jì)算接入系數(shù)與等效負(fù)載的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　結(jié)論：晶體

27、管c、b兩端對(duì)諧振回路A、B兩端的接入系數(shù)與Clap電路的完全相同。因此，Seiler電路適合于更高頻段的振蕩器。 </p><p>　　5.三點(diǎn)式振蕩器性能比較</p><p><b>　　電容三點(diǎn)式的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　由于反饋電壓取自電容，而電容對(duì)晶體管的非線性產(chǎn)生的高次諧波呈現(xiàn)低阻抗，能有效地濾除高次諧波，因而輸出波形好

28、。晶體管的極間電容與回路電容并聯(lián)，可并入回路電容中考慮。若直接用極間電容代替回路電容，工作頻率可大大提高。</p><p>　　其缺點(diǎn)是反饋系數(shù)與回路電容有關(guān)。如果用改變電容的方法來(lái)調(diào)整振蕩頻率，將改變反饋系數(shù)，甚至可能造成電路停振。</p><p>　　電感三點(diǎn)式是通過(guò)改變電容的來(lái)調(diào)整頻率，基本上不會(huì)影響反饋系數(shù)F。但是電路能夠振蕩的最高頻率較低，因?yàn)殡姼腥c(diǎn)式電路中，晶體管的極間電容與

29、回路電感并聯(lián)，高頻工作時(shí)，可能會(huì)改變支路電抗特性，破壞相位平衡條件而無(wú)法振蕩。另外，由于反饋電壓取自電感，而電感線圈對(duì)高次諧波呈高阻抗，使輸出中含有較大的諧波電壓，導(dǎo)致輸出波形失真較大，波形較差。</p><p>　　三、通信電路的基本調(diào)試方法</p><p>　　這個(gè)FM無(wú)線電信號(hào)發(fā)射器可以發(fā)射3~5W高頻無(wú)線電信號(hào)，可使用收音機(jī)FM波段接受，用于長(zhǎng)距離無(wú)線遙控.傳輸距離可達(dá)1km以上。

30、</p><p>　　電路如下圖所示：555構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器，AN是控制開關(guān)。AN開路時(shí)，555按高音頻振蕩。AN連通時(shí)，555按低音頻振蕩。555的振蕩輸出去調(diào)制3DA825構(gòu)成的射頻振蕩電路，產(chǎn)生FM發(fā)射信號(hào)，通過(guò)電線AN完成發(fā)射。</p><p>　　3DA825構(gòu)成共基極射頻振蕩器，L1構(gòu)成負(fù)荷調(diào)諧回路，依靠電容器反饋形成振蕩。其基極偏流受555輸出調(diào)制，從而完成FM信號(hào)的產(chǎn)生。改變

31、L1電感量，就可改變發(fā)射載須的頻率。用FM波段收音機(jī)接收，要求載頻在88~108Mhz接收頻率范圍內(nèi)。</p><p>　　L1可用1.0mm鍍銀硬導(dǎo)線長(zhǎng)40~50mm，繞成直徑3~5mm的線圈制成，電感量大約40HZ，L2可用同樣導(dǎo)線100mm左右也繞成大致同L1直徑的線圈，電感量月100nH。電感量的大小與所繞線全數(shù)、直徑以及匝間距等有關(guān)，也就是與所繞外形有關(guān)。改變外形則改變電感量，用此辦法可微調(diào)發(fā)射頻率。&

32、lt;/p><p>　　1.通信電路的基本調(diào)試方法</p><p>　　熟悉目前通信電路調(diào)試中基本儀器的使用。</p><p>　　2. 電路調(diào)試過(guò)程：</p><p>　　a.根據(jù)原理圖及封裝電路板對(duì)元件進(jìn)行焊接。</p><p>　　b.接通電路的電源。把示波器的正極接在電路的天線上，其負(fù)極接在地線。在示波器觀察電路產(chǎn)

33、生的正弦波形。如果發(fā)現(xiàn)波形的頻率達(dá)不到要求，可以調(diào)節(jié)L1，L2的匝數(shù)與匝距。如果發(fā)現(xiàn)還不能產(chǎn)生所需的頻率波形，可能三極管9018在焊接過(guò)程中已損壞或者出現(xiàn)虛焊等焊接問(wèn)題?？梢杂脭?shù)字萬(wàn)用表測(cè)試元件的完好性。</p><p>　　c. 把FM收音機(jī)的電源和音量打開，將頻率調(diào)在97MHz左右無(wú)電臺(tái)的地方。給調(diào)試電路板通上電源，對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)，用螺絲刀調(diào)節(jié)振蕩線圈L1，L2的稀疏（線圈匝間距離），直到收音機(jī)傳出尖叫聲。然后用

34、鑷子輕輕彈動(dòng)線圈，如果在收音機(jī)上接收到清晰的而清脆的“砰、砰”，聲響，代表收音機(jī)已選擇出正確的頻道。</p><p>　　d.接著輸入聲頻信號(hào)到調(diào)試電路板中，再慢慢增加調(diào)試電路和收音機(jī)距離，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)收音機(jī)的音量，直到聲音最清晰、距離又最遠(yuǎn)為止。</p><p>　　3.通信電路調(diào)試中基本儀器的使用</p><p>　　a.電源電壓器；提供電源電壓，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)

35、節(jié)電源電壓，9V。</p><p>　　b.示波器；測(cè)試無(wú)線電信的波形。</p><p><b>　　4.測(cè)試的波形</b></p><p>　　5.電路板完成圖如下：</p><p><b>　　四、心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了2011年6月13日至2011

36、年6月17日為期一周的FM無(wú)線信號(hào)發(fā)射器課程設(shè)計(jì)。在這個(gè)星期里，我們?cè)趯I(yè)老師的帶領(lǐng)下進(jìn)行了FM無(wú)線信號(hào)發(fā)射器實(shí)踐學(xué)習(xí)。在這之前，我們已經(jīng)對(duì)射頻這門課程學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期，對(duì)其有了一定的了解，但是也僅僅是停留在了解的范圍，對(duì)里面的好多東西還是很陌生，更多的在運(yùn)用起來(lái)的時(shí)候還是感到很棘手，畢竟，萬(wàn)事開頭難嘛。</p><p>　　在做測(cè)試技術(shù)的實(shí)驗(yàn)前，我以為不會(huì)難做，就像以前做物理實(shí)驗(yàn)一樣。做完實(shí)驗(yàn)，然后兩下子就將實(shí)驗(yàn)

37、報(bào)告做完，直到做完測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)。我才知道其實(shí)并不容易做，但學(xué)到的知識(shí)與難度成正比，使我受益匪淺。在做實(shí)驗(yàn)前，一定要將課本上的知識(shí)吃透，因?yàn)檫@是做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在老師講解時(shí)就會(huì)聽不懂。這將使你在做實(shí)驗(yàn)時(shí)的難度加大。浪費(fèi)做實(shí)驗(yàn)的寶貴時(shí)間，比如做應(yīng)變片的實(shí)驗(yàn)。你要清楚電橋的各種接法，如果你不清楚，在做實(shí)驗(yàn)時(shí)才去摸索。這將使你極大地浪費(fèi)時(shí)間，使你事倍功半。做實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要親力親為，務(wù)必要將每個(gè)步驟。每個(gè)細(xì)節(jié)弄清楚，弄明白，實(shí)驗(yàn)后，還要復(fù)習(xí)，思考，這樣

38、，你的印象才深刻，記得才牢固，否則，過(guò)后不久你就會(huì)忘得一干二凈，這還不如不做。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師還會(huì)根據(jù)自己的親身體會(huì)，將一些課本上沒(méi)有的知識(shí)教給我們，拓寬我們的眼界，使我們認(rèn)識(shí)到這門課程在生活中的應(yīng)用是那么的廣泛。</p><p>　　由于時(shí)間的關(guān)系，我們的這次實(shí)踐課程老師并沒(méi)有給我們?cè)敿?xì)的介紹，只是給我們簡(jiǎn)單的介紹了幾個(gè)比較重要的實(shí)際操作。實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)FM無(wú)線信號(hào)發(fā)射器必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，特別是RF通信中基本的電路

39、形式。對(duì)于射頻的學(xué)習(xí)目的，可以概括為學(xué)習(xí)發(fā)能力，這些都必須通過(guò)充分的實(shí)際操作才能完成。 </p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)無(wú)線電的知識(shí)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力.課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)

40、計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了焊接的方法和技術(shù)。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　《高頻電子線路》電子工業(yè)出版社， 傅佑麟   主編，2004.10.</p><p>　　《無(wú)線射頻識(shí)