通信系统课程设计报告

《通信系统课程设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信系统课程设计报告（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、通信系统课程设计报告调频无线发射机目录1 绪论 1.1 无线通信技术简介 11.2 开发环境介12 设计需求及应用分析 13 设计方案及工作原理 23.1 设计需求 23.2 设计方案及工作原理 23.2.1 方案比较23.2.2 方案论证23.2.3 方案选择23.2.4 设计总电路33.2.5 工作原理34 电路各模块功能介绍及参数的确定 34.1 预加重电路模块 34.2 音频放大模块 44.3 FM 调频模块44.4 谐振电路模块 54.5 功率放大模块 54.6 发射模块65 电路的仿真与调试 75.1 电路的仿真与调试 75.2 误差分析 116 心得体会 11附录 元件清单 12

2、1 绪论1.1 无线通信技术简介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

3、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1.2开发环境介电子通信类常用的设计软件：Protel 99 SE-PCB 电路板设计Matlab-模块仿真System view-数字通信系统的仿真Proteus单片机及ARM仿真LabVIEW虚拟仪器原理及仿真本设计主要依靠 Multisim 完成。Multisim是加拿大图像交互技术公司（Int

4、eractive Image Technoligics简称IIT公 司）推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它 包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很 快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术， PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测

5、试这样一个完整的综合设计流程。Multisim 可以进行复杂模拟/数字电路的仿2.1 设计目的1）了解无线调频话筒的构成，并设计一小功率调频无线发射机。2）理解和掌握无线调频话筒的主要技术指标和测试方法。3）根据给出的技术条件和指标，设计无线调频话筒。4）能够独立搭接电路、掌握调试技术。5）增强对课本理论知识的理解，并提升到实践制作当中，做到了学以致用。（6）在设计中掌握 multisim 的操作过程，仿真电路板的流程2.2 设计意义（1）小功率无线发射机在生活中应用广泛 : 无线话筒,无线广播, 无线叫卖器, 无线抱警 器, 无线电子门铃等，无线技术的发展给人类带来了极大的便利。（2）针对目

6、前市场上小功率发射机鱼龙混杂，一般消费者消费又无法分别的现状，这次课 程设计专门要设计一款无线发射机，设计采用调频的方法发射信号，频率比较稳定，发射 距离比较远，可以满足各种不同的需求，而且在设计过程中非常重视性价比，这主要是为 低端消费者考虑的。（3）如果本次课程设计可以成功，不仅可以使我们更好地理解调频发射机的原理，也会增 加我们探索无线电的兴趣。如果设计不成功或达不到要求，本次课程设计也会使我们明白 实践与理论的结合需要多加练习，从而认识到自己的不足，在以后的学习中加强实践。总 3之，设这次计课程方设计案会让及我工们提作高很原多理3.1 设计需求设计一台调频（FM）发射机。发射频率在88

7、-108MHz,发射功率大于IOmW。3.2 设计方案及工作原理- lit方案一：图 3.1万案一：输入1预加1三极管三极管LC谐振三极管利用天信号重电音频放FM调频电路进行功线进行1路1大放发射图 3.23.2.1 方案比较从以上的二种方案可以看出，二种方案的基本思想都是:话筒输入（即声音信号转变为电信号）一FM调频一利用天线发射。不同的是方案一中对输入信号进行了预加重处理，但 没进行音频放大，而且没有谐振电路，其发射频率不能随意变换。方案二中虽然有音频放 大和谐振电路，但由于没有预加重处理电路和功率放大电路，所以话音调制的质量不够高。 方案二综合了两种方案的优点，既提高了话音调制质量，又可

8、以改变发射频率。3.2.2 方案论证无线调频发射机的基本原理是：将声音或者图形信号转换成电信号，进行频率调制， 然后利用天线进行发射。以上的二种方案均满足无线调频话筒的基本原理，只是实现各功能的单元电路方的具体方式不同而已。所以二种方案均是可行的。3.2.3 方案选择通过以上的方案比较和论证，我们可以看出，方案二除了符合无线调频话筒的基本原 理外，同时具备预加重电路，谐振电路和功放电路，能够进行高质量的话音调制，发射距 离达到足够远，并且能够改变发射频率。所以选择方案二。3.2.4 设计总电路n即F： I ： 6-V-: .T T.：C111uF1nF2N39042N2369Q211R810Q

9、LDNG；!00nH 50%Key=A22VI50mVpk1kHz Oja :GNDircuitl I 酚 Cirruitl ?图 3.33.2.5 工作原理图 3.3 中，交流信号通过低频放大后耦合经过射极输出器到 Q1 三极管的基极进行音频 放大，为下面的调制做准备。Fm调频三极管采用9018和电容C5、C6、C7、L1,组成一个 振荡器，由三极管集电极的负载C6、L1、L2组成一个谐振器，通过C6正反馈电容形成三 点式谐振振荡器原理，谐振频率就是调频发射机的发射频率，实际上是一个以谐振频率为 基准的高频振荡器。通过调整图中元件L1、L2的参数可以使发射频率可以在99MHZ左右符 合设计要

10、求。发射信号通过C8耦合到高频放大器，由高频放大器进行功率放大后再通过天 线上再发射出去。由于高频振荡器和高频放大器互相独立使得发射频率和发射功率都十分 稳定。 C8 将频率调制好的载波信号传递到 Q4 进行高频放大，仔细调整参数可使输出功率最 大（进，可使喜好发射距离最远44.1 预加重电路模块图 4-1 预加重电路所谓的预加重，是指在发射机调制之前有目的地、人为地改变原信号，使其高频端得 到加强(提升)，以提高调制频率高端的信噪比。由于人耳能分辨的声音频段为3003400Hz，属于低频范围，取C2=1000pF, R3=3.3k Q 1 / (R2C2) =1 / (3.3X 103X 1

11、000X 10-9) =3030Hz,则对 3030Hz 以上的频率进行加强。4.2 音频放大模块这个模块是对信号进行无失真地放大，为下面的调制做准备。为了使低频信号能够正 常的进入调制模块来与本振进行调制，需要将其音频信号来进行适当的放大来达到相关匹 配。另一方面，调频发射机，发出的信号又要经过大自然的无数干扰才会得到接收，若原 始信号的能量就不够强烈，那么接收端的信号就无从谈起了。所以只有对其原始的音频信 号进行充分放大，达到相应要求之后，再发射出去。接收端才能够正常进行解调恢复原始 的音频信号。5 3 R4. VAI W . M 7 . R 4 . IO图 4-2 音频放大模块 三极管9

12、014为低频放大管，其放大倍数为 601000，所以可以利用 9014对预加重后 的音频信号进行放大。取 R4=47kQ ,R3=4.7kQ 则 IcoIeo=R4 X 6/(R3+R4)-0.5/R6 W 0.1,所以 R6 三 0.45Q，取 R6=51Q，由于 Vcbo 最大为 50V, Icbo 为 0.001mA0.01mA，取 Icbo=0.01mA, 则 R5W(Vcbo-Vcc) /Icbo=4.4X106Q，所以取 R5=4.3kQ。4.3 FM 调频模块图 4-43 FM 调制模块 三极管9018组成共基级超高频振荡器，基极于集电极的电压随输入电压的变化而变化， 从而使基极

13、和集电极的结电容发生变化，高频振荡器的频率也发生变化，从而实现频率调 制。9018的放大倍数为29198取放大倍数为80,则R7 X 0.05/80+R8 X 0.05+0.5=6 V,取 R7=6.8kQ，则 R8225Q，取 R8=100Q。4.4 谐振电路模块G7C520pF3Q09L12.300nH50%=：68pF图 4-4 谐振电路模块取发射功率为 88108MHz 则 88MHzW1/(2n VLC) W 108MHz,取C=20pF，则有 108nH WLW163nH。L可以由直径为0.4mm的漆包线在圆珠笔芯上绕6匝，并且在3匝处抽头。4.5 功率放大模块图 4-5 功率放大

14、模块三极管8050为高频功放管，其放大倍数为 85300，作用有两个，一是增大发射功率，扩大发射距离；二是隔离天线与振荡器，减小天线对振荡器震荡频率的影响。其中Q3为甲类功放， Q4 为丙类功放。 T2 参数修改如下图：Edit Model.S U BC KT TS_P WR_1_TR ANS FO R M ER_1 _11 1 2345* *1,2- primary winding, *3,4- secondary terminal, 5- neutural Rs1 1 11 1.0CDe-3R1231 31.CD0e-3R1341 41.CD0e-3L1 11 25.CMe-HKDL2 3

15、15100000)0L3 541 SOOOWDK12 L1 L29.9Me4in1K13 L1 L39.999e4in1K23 L2L39.9Me4lD1.ENDS图 4.6 变压器参数设计4.6 发射模块高频功放后的信号经C送至天线，c的容量不可大于20pF,否则天线的变动会引起频率10 10不稳定xizGND图4-7天线发射模块5 电路的仿真与调试5.1 电路的仿真与调试仿真过程三极管8050、9014、9018分别用2N3904、2N23692、N5551替代,天线用R=51电 阻仿真。原理图确定下来后，接下来进行仿真。在本次设计中我用 Multisim 软件进行仿真。下面是仿真图：图 5