高频电子课程设计论文.doc

引 言随着当今社会科学技术的不断发展,无线电技术问世以来，它对社会生产和人类生活产生了非常深刻的影响。无线电技术，更广义地说无线电电子学已广泛应用于国民经济、军事和日常生活的各个领域，技术水平也越来越高。无线电技术最早应用于通信,通信技术的发展和现代化，充分反映了无线电技术的发展。自从无线电问世到至今它对人类的生活和社会的生产带来了非常深刻的影响，所以说在人们日常生活中起到了非常重要的作用。现在我们学习的高频电子技术这一门课程，是关于通信方面的知识,通过对高频电子技术课程的学习,可以掌握一定的高频电子理论知识及实践能力,同时又可以加深对通信技术以及无线电广播的理解。将理论与实际结合，达到学以致用的目的。下面是介绍FM调频发射机和FM调频接收机的电路组成，工作原理，技术参数，性能指标等内容；还简要介绍了焊接的基础知识及焊接之后的调试与组装。 小型FM调频收发系统携带方便，使用简单，灵敏度高，选择性好，通频带宽，音质好等特点。利用小型FM调频无线发射机发送电脑，CD，MP3等各种音乐节目；利用调频无线耳机配套接收。1 设计课题：FM调频发射机1.1 总体方案的选择FM调频发射机应包括五个组成部分：音频信号输入部分，音频振荡部分，频率微调部分，功率放大及天线部分，电源及调谐电压部分。1.1.1 音频信号输入的选择由CK1(信号输入插座)和R1，R2及R3，R4组成的信号(衰减器)向振荡电路输入调谐信号；其中衰减器主要是对各类型信号源与振荡电路达到匹配阻抗而设。电路如图1.1所示：图1.1 音频信号输入电路1.1.2 音频振荡部分的选择 振荡电路由BG1(9018)和L1(7K03)及C4、C5、C6、R8、R6、R7等原器件组建而成，其中C4、C5、C6与BG1(三极管)1组成电容三点式振荡电路2；而L1是有磁芯的电感线圈,电量有30uH；另C2、D1、C3是振荡回路的一个部分。电路如图1.2所示：图1.2 音频振荡电路1.1.3 频率微调部分的选择D1是变容二极管,它主要是对振荡频率进行微调；振荡频率是78 MHz-85 MHz。BG2是射极跟随器,其作用是将被调制的振荡信号传输到末端功率放大器。因振荡电路输出能力小,为了降低波形失真，提高电路的稳定性,射极跟随器在这里起关键作用；他的电压增益为1，由电路特性所决定它。电路如图1.3所示:图1.3 频率微调电路1.1.4 功率放大及天线部分的选择BG3和C8，L4，L3及天线，组成一个功率放大的射频电路。C7是耦合电容，C8，L4及天线组成功放输出单元。同时也是一个串联谐振回路,其谐振频率在81MHz左右。我们知道,串联谐振阻抗最小(进入谐振状态),送到天线电压最大，使之与天线单元匹配,使发射功率最大，同时降低了人体感应对天线的干扰。电路如图1.4所示：图1.4 功率放大及天线部分电路1.1.5 电源及调谐电压部分的选择该发射器供电电压为直流4.5伏，由三节7号电池供电。由R11、D2、C11、RV及C1、C10、R5等器件组成调谐电压控制电路。我们知道,变容二级管是随着反向电压的高低其电容量随之发生变化的电池损耗来压降而导致电路各工作电压的变化。为了使振荡电路频率稳定，我们用D2（TL431）来稳定电压。它是一款优秀的稳压集成电路。通过的电流高达100，而电压变化不到0.1V，将源极和控制端相联它将2.5V基准电压，电位器RV是可调分析器，调整电位器RV，就能对D1变容三级管的电量进行控制。从而改变(微调)振荡器的频率。R11是D2及调谐电压电路的限流电阻。C11、C1、C10是滤波电容。D3是普通的发光二极管，作为电源接通的指示，R12是限流电阻。电路如图1.5所示:图1.5 电源及调谐电压部分电路1.1.6 FM调频发射机的整体电路整体原理图如图1.6所示： 图1.6 FM调频发射机整体原理图 整体电路图如图1.7所示：图1.7 FM调频发射机整体电路图1.2 电路的工作原理1.2.1 工作原理 由话筒向振荡电路输入调谐信号； 振荡电路产生振荡信号。由变容二极管对振荡频率进行微调；将产生的信号输入BG2射极跟随器,其作用是将被调制的振荡信号传输到末端高频功率放大器。因振荡电路输出能力小,为了降低波形失真。提高电路的稳定性，射极跟随器在这里起关键作用。BG3和C8，L4，L3及天线，组成一个功率放大的射频电路。C7是耦合电容，C8，L4及天线组成功放输出单元，同时也是一个串联谐振回路，其谐振频率在81MHz左右。串联谐振阻抗最小(进入谐振状态)，送到天线的电压最大，使之与天线单元匹配，使发射功率最大，同时降低了人体感应对天线的干扰。组成框图如图1.8所示：图1.8 发送设备组成框图1.2.2 稳压管TL431简介 稳压管TL431：图1.9 稳压管管脚图3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。1.3 技术参数1.3.1 电阻的读法表1.1 电阻彩色带的读法3颜色有效数字乘数允许偏差%银10-210金10-1+5黑0100棕11011红21022橙3103黄4104绿51050.5蓝61060.25紫71070.1灰8108白9109+50，-20无20电阻的允许偏差=1.3.2 电阻的分类按电阻的制作材料：金属膜电阻，碳膜电阻，合成膜电阻按电阻的数值能否变化：固定电阻，可变电阻，电位器按电阻的用途：高频电阻，高温电阻，光敏电阻，热敏电阻1.3.3 公式调制信号： (1.1)载波信号： (1.2)调频信号： (1.3)最大角频偏： (1.4)调频指数： (1.5)1.4 元件表表1.2 FM调频发射机元件型号数量位号音频插座ST-3.5mm1CK1电源插座DC6.31CK2三极管90183BG1，BG2，BG3电池极片AAA(7号)正负1套电位器F-12NP 50K1RV发光管3 红1D3加感线圈1L4中周7K031L1色码电感1002L2，L3电阻3002R7，R11电阻1 K3R8，R9，R12电阻3.3 K1R4电阻22 K4R1，R2，R6，R10电阻47 K1R3电阻200 K1R5瓷片电容10P1C6瓷片电容20P1C5瓷片电容35P1C3瓷片电容1012C4，C7瓷片电容1021C8瓷片电容1032C1，C2瓷片电容1041C9电解电容101C10电解电容1002C11，C12拉杆天线6A6B1单芯联接线190mm3自攻螺丝镍PA2.0*66自攻螺丝黑PA2.6*81电位器钮1 续前页电源开关1电路板1稳压管TL4311D2电池簧片正，负联片1（七号）正极片1（七号）负极片1（七号）螺丝镍PM1.7*41变容管21091D1机壳1套钢支架1传输线11.5 组装与调试只要焊接无误一般通电就能发射，只是频率在指定的范围。（1）把频率计接在拉杆天线上，将电感器调节钮顺时针到底调整中周L1的磁芯，使频率计显示为85就算完成。（2）如果没有频率计也可用我们与之配套的数显耳机调整。方法是：将耳机功能开关置于校台，这时耳机自动开机，将音量开至最大，将接收频率调到85，将发射机的调频钮顺时针到底，调节中周L1的磁芯，使耳机能清晰地收到为止。1.6 性能指标1 发射器电源：三节七号电池或4.5V DC直流电源 2 调制方式：调频（FM） 3 发射频率：7885之间任意可调 4 发射距离：半径10米(360)（开阔地） 5 信号输入：3.5mm插头 6 频偏：75KHz 7 天线状态：全部拉出，垂直于桌面 2 设计课题：FM调频收音机2.1 总体方案的选择 FM调频收音机应包括两部分：调频接收部分，功率放大部分。2.1.1 调频接收部分的选择调频接收电路由集成电路IC19088担任，由它完成调频接收电路的高放、本振（VCO）、混频、二极有源RC中频滤波器、限幅器、正交鉴频器和低放静噪电路以及用来控制静噪电路的中频波形相关器等工作。调频电台的信息从拉杆天线通过耦合电容C30送到天线放大管BG3进行放大后经C1送至IC1的11脚，经IC1内部高放后与5脚来的本振信号进行混频，混频后产生一个差频信号，信号混频后输出中频信号（76KHz），中频信号二级有源滤波器滤波，然后进入限幅放大器，经限幅后的信号一路进入鉴频器解调，另一路进入相关器，相关器将从鉴频器出来的经90度相移的中频信号和来自限幅器的中频信号进行相关比较，用来控制静噪开关，从鉴频器解调出来音频信号由IC1的2脚C16滤波后输出。电路如图2.1所示：图2.1 调频接收部分的电路2.1.2 功率放大部分的选择IC1的2脚输出的轻微音频信号经R1音量控制电位器C17送至IC2进行功率放大，IC2是一块双通道低电压功率放大集成电路，本机将它接成BTL工作方式，其输出功率在电池电压3V为120mW，R2是偏置电限，C18为BTL工作的耦合电容。R3、C20、R4、C21为防振电路。电路如图2.2所示：图2.2 功率放大部分的电路2.1.3 FM调频收音机的整体电路整体原理图如图2.3所示：图2.3 FM调频收音机的整体原理图 整体电路图如图2.4所示：图2.4 FM调频收音机的整体电路图2.2 电路的工作原理2.2.1 工作原理 1 前端电路：在中放之前称之为前端电路 变频：变成固定中频 噪声系数：提高灵敏度和信噪比 选择性：减少或消除各种干扰，例如：中频干扰，镜像干扰，交调干 扰，互调干扰 解决方法：选择回路越多越好，选择性能好的混频器2 中放电路：保证整个接收机增益80100dB（4050倍） 保证灵敏度 邻频选择性 合适宽带3 解调：减小失真，抗干扰4 低频信号功率放大：使低频信号输出功率足够大 组成框图如图2.5所示：图2.5 接收机组成框图2.2.2 芯片简介： 芯片CD9088的引脚及其功能： 1脚静音输出（OUTMUTE）； 2脚音频输出（OUTAF）； 3脚音频滤波（LOOP）； 4脚电源（VCC）； 5脚振荡（OSC）； 6脚中频反馈（IFFB）； 7脚低通滤波（FILLP1）； 8脚中频输出（OUTIF）； 9脚限幅中频输出（INIF）； 10脚限幅低通滤波（FILLP2）； 11脚射频输入（INRF）； 12脚射频输入（INRF）； 13脚限幅器偏置滤波（FILLIM）；14脚地（GND）； 15脚全通滤波（FILAP）； 16脚电调/AFC输出（TUNE）图2.6 芯片9088CD9088为FM电调谐收音机集成电路，工作电源电压范围为1.85V，典型值为3V。该电路内包含了FM收音机从天线接收到鉴频输出音频信号的全部功能。CD9088非常适用于电调谐微小型FM收音机。该电路采用16脚双列扁平封装。主要特点：CD9088电路设有搜索调谐电路、信号检测电路、静噪电路以及频率锁定环（FLL）电路。CD9088电路的中频频率为70kHz，外围电路不用中频变压器，其中频选择由电路内部RC中频滤波器来完成。在调谐方式上，CD9088即可采用传统的可变电容机械调谐，也可像数字调谐收音机那样采用电调谐方式来搜索电台。在采用电调谐时，只需操作搜索调谐按钮（RUN），电路便自动地由频率低端向频率高端搜索电台，一旦搜索到电台信号，调谐自动停止。当调谐到FM接收频率最高端时，只需按一下复位按钮(RESET)，本振频率回到最低端，搜索调谐又重新开始。 芯片CD2822的引脚及其功能： 1脚输出端1（OUT1）； 2脚电源（VCC）； 3脚输出端2（OUT2）； 4脚地（GND）； 5脚反向输入端2（IN2-）；6脚反向输入端2（IN2+）； 7脚反向输入端1（IN1-）；8脚反向输出端1（IN1+）； 图2.7 芯片2822 功率放大电路采用功放集成块CD2822双声道输入、输出。工作电压低，静态电流小，失真小，伴音信号由C25耦合到IC2（CD2822）。 6、7脚输入集成场块内部进行功率放大，对应从1、3脚输出，由C29、C30耦合到扬声器发音。2.3 元件表表2.1 FM调频收音机名称型号数量位号名称型号数量位号集成电路CD90881IC1电阻4.72R3，R4集成电路CD28221IC2电阻101R5三极管90181BG3电阻1501R15线圈12T1L1电阻10K1R2线圈6T1L2电阻22K1R14线圈8T1L3电阻47K1R1波段开关2T3P1K1电阻1K1R13耳机插座ST-3.5mm1CK1电阻200K2R16电池极片AA正负1电阻1.5K1R17电位器不带开关平脚1RV1瓷片电容30P1C1喇叭162瓷片电容2211C2双联CBM2241CA瓷片电容1521C8发光二极管3绿1D1瓷片电容2222C16弹簧天线1瓷片电容3311C7钢条2瓷片电容1031C19支架2瓷片电容1011C30顶带套管2瓷片电容3321C10四芯过线1瓷片电容4711C3尼龙扎带2瓷片电容1048C4.C6.C12.C17上夹片2C20.C21.C31.C14下夹片2瓷片电容1811C9电池仓盒2瓷片电容6831C11小耳套架2瓷片电容5P1C13电池盒盖1电解电容10/10V1C18线路板盒2电解电容100/10V1C23线路板盖1电解电容220/10V2C5.C15透视猫眼1引线90mm长3双联拨盘1跳线1*30mm1调谐拨盘1螺丝镍PM3*141刻度盘1螺丝M3螺母1电位器拨盘1螺丝黑PA2.6*66波段转接头1螺丝黑PA2.6*84波段拨钮1螺丝镍PM2.5*61电路板1螺丝镍PM1.7*41海绵耳套22.4 组装与调试 电路板插焊完成后经查确认无误就可将显示联接上进行通电试验，正常情况下应该是喇叭有声音，然后进行接收频率范围的调整，市台指定频率范围是：88MHz-108MHz，调整这一频段时先调整低端的频率方法是：将双联拨盘反时针方向旋到底，拔动线圈L2的匝距使显示频率稍小于88MHz，然后将双联拨盘顺时针方向旋到底，调整双联相关联上的微调电容使显示频率稍大于108MHz，经过反复调整后应确保低端稍小于88MHz，高端稍大于108MHz，然后将开关拨至校台，校台指定频率范围是：68MHz-88MHz，调整方法同上，低端调L3、高端相关的微调电容，经反复调整后确保低端稍小于68MHz、高端稍大于88MHz，之后无其它调整的地方。2.5 性能指标1 频率范围：一般88108 扩展到681082 灵敏度：优于103 选择性：40dB4 失真：5%5 频率响应：3001500 6 输出功率：100 mW，50 mW3 整机调试3.1 焊接基础知识43.1.1 焊接工具（1）电烙铁：内热式，外热式，恒温式。 常用的为外热式，温度：200300 功率：25W，45W，75W 电压：220V 注：安全检查：外观检查，检查电源是否有破损；固定螺丝是否松动。电烙铁头处理：“上锡”通电加热，边将焊锡放在烙铁头上边沾松香，至烙铁头薄薄地镀上一层锡。（2）尖嘴钳：夹持被焊导体及元件引线，加工成型，打弯。（3）斜口钳：切断导线，剪去过长的引线。（4）剥线钳（5）镊子：夹取微小元器件（6）小刀3.1.2 焊料作用：将被焊物焊接到一起要求：焊料熔点比被焊物熔点低，180290焊锡丝：锡：60%，铅：40%3.1.3 助焊剂作用：除去氧化物，帮助焊料流动，提高焊接的质量3.1.4 手工焊接的方法（1）焊接方法：左手拇指，食指夹住锡丝，右手拿电烙铁，烙铁头随锡丝移走。（2）焊接步骤：准备工作：将被焊物，锡丝，电烙铁准备好。 将烙铁头放在被焊引线上加热，放上焊锡丝，加热到一定程度时，锡丝立刻熔化，熔化一定量时，迅速移开锡丝，移开电烙铁。 焊料多少控制技巧：对焊件表面处理，去除氧化表面；对元件引线镀锡；助焊剂不要使用过量；烙铁头经常擦蹭。3.2 整机调试过程电路板插焊完成无误后，接上发射天线和4.5V电源，电路即能工作。配合接收机调整L2的磁芯，选择自己需要的频率（68-108MHz），从输入插座送入立体声信号源，如CD、DVD、MP3等，即可用接收机收听调频立体声节目了。调整发射频率应避开当地强台的频率。最后调整L3和C21，进行拉距离接收，使发射距离最远，这样一套收发系统就安装调试完毕。图3.1 通信系统基本组成框图结 论本设计为FM调频收发系统。FM调频收发系统由两部分组成：FM调频发射机，FM调频接收机。FM调频发射机：配合接收机调整L2的磁芯，选择自己需要的频率（68-108MHz），从输入插座送入立体声信号源，如CD、DVD、MP3等，将调频信号向空中发射调频电波；FM调频接收机：配合低端调电感，高端调电容，经过前端电路，中放电