无线调频发射接收系统的设计

1、目目 录录第第 1 1 章章 绪论绪论.1 11.1 课题相关技术的发展 .11.2 课题研究的必要性 .2第第 2 2 章章 总体方案设计总体方案设计.3 32.1 无线调频发射机组成框图及设计指标.32.2 无线调频发射机组成框图及设计指标.52.2.1 无线调频接收系统组成框图 .52.2.2 调频接收机的指标如下： .6第第 3 3 章章 无线调频发射电路系统方案设计无线调频发射电路系统方案设计.7 73.1 单元电路方案设计.73.1.1 高频小信号谐振放大器.73.1.2 高频振荡器与变容二极管调频电路设计.103.1.3 高频功率放大器的设计.163.2 MC2833 芯片的调频

2、发射机设计 .243.2.1 MC2833 芯片介绍.243.2.2 MC2833 调频发射机电路设计.25第第 4 4 章章 无线调频接收系统设计无线调频接收系统设计.27274.1 无线调频接收电路框图及其原理.274.1.1 调频接收机的工作原理.274.1.2 单元电路的设计 .274.2 MC3361 调频接收机的设计 .304.2.1 MC2833 芯片介绍.304.2.2 MC3361 调频接收电路 .31第第 5 5 章章 电路仿真电路仿真.33335.1 小功率发射机的调试与测试结果.335.2 接收电路的调试.33第第 6 6 章章 总结与展望总结与展望.3535参考文献参

3、考文献.3636致谢致谢.37371第第 1 1 章章 绪论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

4、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

5、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。1.11.1 课题相关技术的发展课题相关技术的发展从 1912 年阿姆斯特朗发明的朝外差接收方法，为现代无线电接收技术奠定了基础，此后他又发明了频率调制方法，开创了崭新的高质量通信方式，开始了2高保真优质的新时代。1937 年里布斯发明了脉冲编码调制，在第二次世界大战期间，各国都给予了无线电通信足够的重视。在二战结束后无线调频技术也得到了进一步的发展，许多

6、国家建立起无线广播电台，从此广播进入一个全新的高保真时代21 实际末，随着无线广播技术的成熟与发展，以及电子技术尤其是计算机、单片机技术的民用化进程加速，无线广播逐步应用到学校、农村、工厂、小区、医院等场所，作为教学工具、应急广播工具、智能管理工具、安全广播工具等使用，同时无线广播的功能也大大提高，可以实现点对点、分组、统一、定时自动广播等。1.21.2 课题研究的必要性课题研究的必要性现在是一个信息爆炸的新时代。信息关乎着所有人的生活、财产、甚至是生命安全。每天我们都会收看电视节目、收听广播电台、浏览网页等，在做这些事情的时候我们可以得到很多信息，比如：明天会下雨、某国发生地震、物价上涨、股

7、票的涨跌。这些都我们的生活息息相关，无形中我们对信息有了一种割舍不下的依赖。所以如何实现远距离高质量的通信是越来越多的人共同追求的问题，而该系统正好可以解决部分人对通信的需求。3第第 2 章章 总体方案设计总体方案设计2.12.1 无线调频发射机组成框图及设计指标无线调频发射机组成框图及设计指标2.1.12.1.1 无线调频发射机组成框图无线调频发射机组成框图与调幅系统相比，调频系统由于高频振荡器输出的振幅不变，因而具有较强的抗干扰能力与较高的效率，在无线通信、广播电视、遥控遥测等方面获得广泛应用。直接调频发射机组成框图如下图 2.1 所示：高频振荡信频缓冲隔离频率调制高频功放调制信号图 2.

8、1 直接调频发射机组成框图2 2. .1 1. .2 2 调调频频发发射射机的指标机的指标1 1. .发发射射功功率率 AP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f关系为 ：。式中，c为电磁波传播速度，c = 3108ms。若接收机的fc/灵敏度=2V，则通信距离s与发射功率的关系为 AVAP mWAkmPS407. 14表2.1列出了小功率发射机的功率与通信距离s的关系。AP表表2.12.1发射功率发射功率P P。与通信距离。与通信距离s s的关系的关系mWAP50 50100 100200 200300 30

9、0400 400500 500600 600700skm2.84 2843.38 3384.024.454.825.085.275.502 2. .总总效效率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，APCPA即： (2.1)/CAAPP3.工工作作频频率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 6.4.2 所示，对于调频发射机，工作频率一般在超短波范围内。表表 2.32.3 广播通信常用波段划分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100000100003kHz30kHz甚低频

10、长波10000100030kHz300kHz低频中波100020030kHz1.5MHz中频中短波200501.5MHz6MHz中高频短波50106MHz30MHz高频4.4.非线性失真非线性失真当最大频偏为75kHz，调制信号的频率为 1OOHz7500Hz时，要求调频mf发射机的非线性失真系数应小于1。5 5. .杂杂音音电电瓶瓶 调频发射机的寄生调幅应小于载波电平的 510，杂音电平应小于-65dB。56.LC6.LC振荡与调频电路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0f=10kHz。发射机的频率稳定度由该级决定。mf7.7.缓冲隔离级缓冲隔离级

11、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 8. .功功率率激激励励级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 9. .末末级级功功放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A50，选用丙类功放较好。A2.2 无线调频发

12、射机组成框图及设计指标无线调频发射机组成框图及设计指标2.2.12.2.1 无线调频接收系统组成框图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 2.2 所示：限幅鉴频中频放大混频高频放大本振图 2.2 外差式调频接收机组成框图低频功放62.2.22.2.2 调频接收机的指标如下：调频接收机的指标如下：1 1. . 工工作作频频率率范范围围 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 108M

13、Hz。2 2. . 灵灵敏敏度度 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 30V。3 3. . 选选择择性性 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 50dB。4 4. . 频频率率特特性性 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 200kHz。5 5. . 输输出出功功率率 接收机的负载上

14、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。7第第 3 3 章章 无线调频发射电路系统方案设计无线调频发射电路系统方案设计3.13.1 单元电路方案设计单元电路方案设计3.1.13.1.1 高频小信号谐振放大器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MHzfo20，MHzf427 . 0，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 3.1 所示。图 3.1 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，

15、变压器 T1 的次级、变压器 T2 的初级视为短路，电容器 Cb、Ce、Cf 视为开路，放大器的直流通路如图 3.2(a)所示。此时，输出信号为 0。（2）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 Cb、Ce、Cf 视为短路，放大器的交流通路如图 3.2(b)所示。8图 3.2 2.2. 选择晶体管与计算选择晶体管与计算 Y Y 参数参数根据晶体管 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0)105(ffT的管子。在要求电压增益高的情

16、况下，应选取|yfe|大的晶体管。由于设计要求MHzfo20，MHzf427 . 0，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，EQI应尽量小些以减小静态功率损耗。值得注意的是，EQI变化会引起 Y 参数的变化，在正常的EQI取值范围内，随着EQI的增加，|yfe|变大，gie、goe 略有增加。这里采用EQI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。3.3.求晶体管的混合求晶体管的混合参数参数 已知晶体管 3DG6C 的参数为MHzfT250， 70rb

17、bpFccb3,。据此可求得：mAIEQ1600（1）发射结的结电阻；301056. 1)(/26mAImVrEQbe（2）发射结的结电导；srgebeb31064. 0/1（3）晶体管的跨导；smAmAIgem31046.38)(26/ )(（4）发射结电容。pFFfgCTmeb5 .2412105 .24)2/(94.4.由混合由混合参数求参数求 Y Y 参数参数由于，可以按下列公式计算：pFCc3 bcbebCC（1）共射晶体管输入导纳 （3.1） ，mSjCjgrCjgyebebbbebebie82. 216. 1)(1由此可得：mSgie16. 1。（2）共射晶体管输出导纳 mSjC

18、jgrgrCjebcbbbmbbcboe922. 0185. 0)(1y（3.2） ，由此可得：mSgoe185. 0。(3)共射晶体管正向传输导纳 （3.3） ，mSjcjgrgyebebbbmfe73. 095.34)(1由此可得：mSyfe65.35|，37.11fe。（4）共射晶体管反向传输导纳 （3.4） ，mSjcjgrcjyebebbbcbre347. 007. 0)(1由此可得：mSyre354. 0|，4 .101fe。5.5.确定静态工作点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，mAIEQ1，600，mAIIEQBQ60/1/0。为了稳定静态工

19、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)BQI，这里取 10 倍关系，并设置VVEQ5 . 1，VVCEQ5 . 7，则(1)kmAVIVEQEQ11/5 . 1/Re；(2) kmAVIVVRBQBEQEQb2 .13)1060/1/()7 . 05 . 1 ()10/()(2，取标称值13k，得到实际的流过偏置电阻上的电流为mAkVRVVIbBEQEQRb17. 013/)7 . 05 . 1 (/ )(2210(3) kmAVIVVVccRbRBEQEQb4017. 0/)7 . 05 . 19()/ )(21。在实际制作过程中，1bR可用 30k的电阻和 50k的电

20、位器串联，以便调整静态工作点。6.6.元件清单元件清单表表 3.13.1 元件清单元件清单3.1.23.1.2 高频振荡器与变容二极管调频电路设计高频振荡器与变容二极管调频电路设计1.1. 电路的基本原理电路的基本原理图 3.3 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Rb1、Rb2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 CT、T2 初级线圈组成晶体管集电极谐振负载，起选频作用7电容

21、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12Vcc直流电源11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 （3.5） （3.6） 图 3.3 LC 高频振荡器与变容二极管调频电路 （3.7） （3.8）小功率振荡器的静态工作电流一般为 14m。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

22、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，12的取值要大。如果选，则回路的谐振频率主要由3121,CCCC决定即 （3.9）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 1/81/2。 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=R2/（R1+R2）VCC。电阻 R3称为隔离电阻，常取 R3 R2,R3R1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

23、制失真。图 3.4 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 3.4 变容二极管部分接入的等效电路图 （3.10） jCjCCCcCCC1（3.11） 13式中，为变容二极管的结电容，它与外加电压的关系为 （3.12）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=0.7V，锗管 VD=0.3V）；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

24、的特性曲线如图 3.5 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 （3.13）图 3.5 变容二极管的特性曲线2.2.主要性能参数及其测试方法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14图 3.3 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

25、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 （3.14）图 3.3 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

26、管特性曲线 变容二极管的特性曲线如图 3.5 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j0CCVjQ、估算。测量曲线的方法如下：先不接变容二极管（参见图 3.3），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（3.9）或下式计算对应的回路总电容：15 （3.15）再由式（3.11）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 3.6 所示的为变容二极管 2CCIC

27、的。由图可得时，Q 处的斜率可由式（3.13）求得。若取，则斜率。图 3.6 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 kHZ/V,即 （3.16）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16 = （3.17）在频偏较小时，与的关系可采用下面近似公式计算： QmCCff210（3.18）将式（3.18）代入式（6-2-12）得调制灵敏度 （3.19）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， （3.20）调制灵敏度可以由变容二极管特性曲

28、线上处的斜率及式（3.19）计算。越大，说明调制信号的控制作用越强，产生的频偏越大。3.1.33.1.3 高频功率放大器的设计高频功率放大器的设计1.1.电路的基本原理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 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 的范围，可分为甲类、丙类、乙类和丁类等功放。电流导角 越小，放大器的效率越高。如丙类功放的 90 ,但功效可以达

29、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17静态工作点如图 3.7 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，RB1、RB2 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 (3.21)式中，RF 一般为几欧姆至几十欧姆。 ICQ =IBQ (3.22) VBQ = VEQ +0.7V (3.23) VCEQ =VCC -ICQ （RF+REI）

30、 (3. 24)高频变压器图 3.7 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 (3.25) 式中，为输出负载上的实际功率；为变压器的传输效率，一般=0.750.85。183.7 高频功放电路 图 3.8 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 (3.26)HcmcmcmCRVIVP22121图 3.8 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

31、交流电压的振幅，其表达式为 (3.27)式中，称为饱和压降，约 1V。Icm 为集电极交流电流的振幅，其表达式为 (3.28)CQCmII如果变压器的初级线圈匝数为，次级线圈的匝数为，则 (3.29)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|Zi|。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 3.7 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=Pc/Pi (3.30)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 19 (3.31)式中，R

32、i 又可以表示为 (3.32)式中，为共发射极接法晶体管的输入电阻，高频工作时，可认为它近似等于晶体管的基极体电阻； 为晶体管共射电流放大系数，即。2.2.丙类功放丙类功放（1）基本关系式如图 3.7 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 L2、C2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： (3.33)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： (3.34)PcpcccCRVRIIVPIm2Im

33、2ImIm212121直流电源 Vcc 供给的直流功率： PD=VCCICO (3.35)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 (3.36)分解系数与的关系如图 3.9 所示。20图 3.9 电流脉冲的分解系数集电极的耗散功率 (3.37)集电极的效率 (3.38) 0101121)()(2121CCCMCQCMCCMCDCVVIIVVPP式中称为电压利用系数图 3.10 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 (3.39)图 3.10 输入电压 VBK与集成电流 iC的波形

34、式中，Vj为晶体管导通电压（硅管约 0.6V，锗管约 0.3V）；VBK为输入电压（或激励电压）的振幅；VB为基极直流偏压 (3.40)VRIVECOB7 . 021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 (3.41)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 (3.42)基极基波输入功率 (3.43)丙类功放的功率增益 (3.44)(lg1000dBppAPPAiPiP或如图 3.7 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

35、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 (3.45) 由变压器原理可得 (3.46) 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= (3.47)22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 R

36、q.丙类功放的交流负载特性如图 6.3.5 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 (3.48)图 3.10 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

37、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 VcccmCes (3.49)式中，Vcm 为集电极输出电压的幅度；VCES为晶体管饱和压降。233.主要技术指标及实验测试方法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 6.3.1 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 (3.50)012012

38、12m10212121RVRIIVPmCmCmCC测量高频功放主要技术指标的电路如图 3.11 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： (3.51)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

39、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 (3.52)图 3.11 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： (3.53)式中，VL 为高频电压表的测量值；Ico 为直流毫安表的测量值。24图 3.11 高频功放的测试电路(2).功率增益功率增益 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：dB）。3.23.2 MC2833MC2833 芯片的调频发射机设计芯片的调频发射机设计3.2.13.2.1 MC2833MC2833 芯片介绍芯片介绍1. MC2833 是美国 MOTOROLA 公司同步开发无

40、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：（1）2.89.0V 宽范围的工作电压（2）低功耗电流（典型值为 2.9mA）（3）只需少量的外围元器件（4）60MHz 频率具有-30dB 直接功率输出（5）使用片内放大晶体管输出功率可达+10dBm 的输出功率（6）可以接入 FCC、DOT、PTT 等射频电路2. MC2833 的极限参数表表 3.5 MC2833 的极限参数的极限参数(Ta=25 Vcc=4.0V)253.MC2833 引脚图 图 3.12 是 MC2833 的引脚图。图 3.12 MC2833 引脚图3.2.23

41、.2.2 MC2833MC2833 调频发射机电路设计调频发射机电路设计1.电路基本原理电路基本原理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、电容和名称标识符极限值单位电源电压Vcc10V(DC)工作电压范围Vcc2.89.0V(DC)最高结温TJ+150环境温度TA-30-75储藏温度Tstg-65+15026电感。 MC2833 的电源电压范围较宽, 为 28 V90V。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 15HzmV。输出最大功

42、率为10mW(50 负载)。 话筒产生的音频信号从脚输入, 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 15、16 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 16.5667MHz 的调频信号。与晶体串联的 33F 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 49.7 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

43、后再发射出去。2.MC2833 调频发射电路调频发射电路27第第 4 4 章章 无线调频接收系统设计无线调频接收系统设计4.14.1 无线调频接收电路框图及其原理无线调频接收电路框图及其原理4.1.14.1.1 调频接收机的工作原理调频接收机的工作原理一般调频接收机的组成框图如图4.1 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，

44、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。28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图 4.1 调频接收机组成框图4.1.24.1.2 单元电路的设计单元电路的设计1 1混混频频器器电电路路设设计计一种简单实用的混频电路如图6.5.2 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4

45、.2 混频器电路图29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4.1 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 R1、R2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

46、ICQ也不能太小。实验表明 +VCC=+6V 时， IC Q取 O.3mA O.5mA 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=C7C5。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 (4.1)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C4、C5及 C7共同决定。若选 C4C5，C4C7，则 (4.2)式中，Cq为 0.005pF0.1pF，C0为 2pF5pF，所以 C4的取值比较小才能对晶振的频率

47、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 R4、R5、R6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 O.4mAO.8mA 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30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 2第第一一本本振振电电路路设设计计 第一本振电路采用晶体振荡

48、器。晶体振荡器的电路如图6.3.12所示。晶振、C1、C2、C3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R1、R2、R3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 O.5mA4mA，ICQ太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管= 60，ICQ=2mA，VEQ=(1223)VCC，则可算出R1、R2、R3。按图6.3.12所示电路安装调试后，测得VBQ=8.3V，VEQ=7.7V。 4 4. .2 2 M MC C3 33 36 61 1 调调频频接接收收机机的的设设计计4.2.14

49、.2.1 MC2833MC2833 芯片介绍芯片介绍1.1.芯片基本信息芯片基本信息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：(1) 低功耗（在 Vcc=4.0V，耗电典型值仅为 3.9mA）(2) 极限灵敏度：2.6uV(-3bB)（典型值）(3) 少量的外接元件(4) 工作电压：2.08.0V(5) DIP16 和 SO-16 两种封装形式(6) 工作频率：60MHz(max)2. MC

50、2833MC2833 的极限参数，如下表的极限参数，如下表 4.14.1 所示所示表表 4.1 MC3361 的极限参数的极限参数313.MC2833 芯片引脚图及功能芯片引脚图及功能 MC2833 引脚如图 4.3 所示4.3MC2833 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4.1所示。表4.1 MC3361各引脚功能引脚名称功能说明引脚名称功能说明1OSCl中频振荡器外接元件端9Demod解调输出2OSC2中频振荡器外接元件端10Fitter-in滤波器输入名称引脚位置标识符极限值单位电源电压4Vcc(max)10V(DC)工作电压范围4Vcc48V(DC)检波输入电压8-1.0Vp-p输入电压16V161.0VRMS静噪功能14V14-0.55.0Vpk焊接温度-Tj1