无线调频发射接收系统的设计讲解

目录第1章绪论 (1)1.1课题相关技术的发展 (1)1.2课题研究的必要性 (2)第2章总体方案设计 (3)2.1无线调频发射机组成框图及设计指标 (3)2.2无线调频发射机组成框图及设计指标 (5)2.2.1 无线调频接收系统组成框图 (5)2.2.2 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 (7)3.1单元电路方案设计 (7)3.1.1高频小信号谐振放大器 (7)3.1.2高频振荡器与变容二极管调频电路设计 (10)3.1.3高频功率放大器的设计 (16)3.2MC2833芯片的调频发射机设计 (24)3.2.1 MC2833芯片介绍 (24)3.2.2 MC2833调频发射机电路设计 (25)第4章无线调频接收系统设计 (27)4.1无线调频接收电路框图及其原理 (27)4.1.1调频接收机的工作原理 (27)4.1.2 单元电路的设计 (27)4.2MC3361调频接收机的设计 (30)4.2.1 MC2833芯片介绍 (30)4.2.2 MC3361调频接收电路 (31)第5章电路仿真 (33)5.1小功率发射机的调试与测试结果 (33)5.2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。

1.1 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。

1.2 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。

第2章 总体方案设计2.1无线调频发射机组成框图及设计指标2.1.1 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：图2.1直接调频发射机组成框图2.1.2 调频发射机的指标1.发射功率A P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λ可比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。

波长λ与频率f 的关系为：f c /=λ。

式中，c 为电磁波传播速度，c = 3×108m ／s 。

若接收机的灵敏度A V =2μV ，则通信距离s 与发射功率A P 的关系为{}{}mW A km P S 407.1⨯=表2.1列出了小功率发射机的功率A P 与通信距离s 的关系。

表2.1发射功率P 。

与通信距离s 的关系2.总效率 发射机发射的总功率A P 与其消耗的总功率'C P 之比称为发射机的总效率A η，即： '/C A A P P =η (2.1)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2.3 广播通信常用波段划分4.非线性失真当最大频偏m f ∆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γ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-65dB 。

6.LC 振荡与调频电路产生频率0f = 5MHz 的高频振荡信号。

变容二极管线性调频，最大频偏m f ∆=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<A η50％，波形失真要小，则可以采用甲类功放。

如果要求>A η50％，选用丙类功放较好。

2.2 无线调频发射机组成框图及设计指标2.2.1 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：图2.2外差式调频接收机组成框图2.2.2 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～108MHz。

2. 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～30V。

3. 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50dB。

4. 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200kHz。

5. 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3.1单元电路方案设计3.1.1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MHz f o 20=，MHz f 427.0=∆，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（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。

图3.22. 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0)10~5(f f T ≥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MHz f o 20=，MHz f 427.0=∆，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，EQ I 应尽量小些以减小静态功率损耗。

值得注意的是，EQ I 变化会引起Y 参数的变化，在正常的EQ I 取值范围内，随着EQ I 的增加，|yfe|变大，gie 、goe 略有增加。

这里采用EQ I 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π参数已知晶体管3DG6C 的参数为MHz f T 250≥，Ω=70r 'bb ，pF c c b 3'=，mA I EQ 1=,600=β。

据此可求得：（1）发射结的结电阻30'1056.1)(/26⨯=⨯=mA I mV r EQ be β；（2）发射结的结电导s r g e b e b 31064.0/1''-⨯==；（3）晶体管的跨导s mA mA I g e m 31046.38)(26/)(-⨯==；（4）发射结电容pF F f g C T m e b 5.2412105.24)2/('=-⨯==π。

4.由混合π参数求Y 参数由于pF C c 3'b =，c b e b C C ''>>，可以按下列公式计算： （1）共射晶体管输入导纳mS j C j g r C j g y e b e b bb eb e b ie 82.216.1)(1'''''+=+++=ωω （3.1），由此可得：mS g ie 16.1=。