理工大学毕业设计
目录
第1章 绪论 ...................................................................................................................................................... 1 1.1 概 述 ....................................................................................................................................................... 1 1.2 研究意义 ................................................................................................................................................. 1 1.3 设计要求 ................................................................................................................................................. 1 第2章 系统设计方案 ...................................................................................................................................... 2 2.1 设计流程 ................................................................................................................................................. 2 2.2 系统组成 ................................................................................................................................................. 2 2.3 方案论证 ................................................................................................................................................. 2 第3章 器件及其选择 ...................................................................................................................................... 8
3.1 调频立体声 ......................................................................................................................................... 8 3.2 调频基本原理 ..................................................................................................................................... 9 3.3 调频发射芯片 ..................................................................................................................................... 9 第4章 系统硬件设计 .................................................................................................................................... 20 4.1 立体声调频发射电路设计 ................................................................................................................... 20 4.1.1 立体声调频发射电路 .................................................................................................................... 21 4.1.2 第一次调制 .................................................................................................................................... 22 4.1.3 第二次调制 .................................................................................................................................... 24 4.1.4 频率控制表 .................................................................................................................................... 27 4.2 功率放大电路设计 ............................................................................................................................... 28 4.3 电源电路设计 ....................................................................................................................................... 29 第5章 系统仿真 ............................................................................................................................................ 31 5.1 仿真软件介绍 ..................................................................................................................................... 31 5.2 音频放大部分的仿真 ......................................................................................................................... 31 5.3 振荡调制部分的仿真 ......................................................................................................................... 32 5.4 倍频放大部分的仿真 ......................................................................................................................... 33 第6章 系统调试 ............................................................................................................................................ 35 6.1 系统调试 ............................................................................................................................................... 35 6.2 指标测试与性能分析 ........................................................................................................................... 35 6.2.1 指标测试 ........................................................................................................................................ 35 6.2.2 性能分析 ........................................................................................................................................ 36 总 结 .............................................................................................................................................................. 37 参考文献 .......................................................................................................................................................... 39 附 录1：电路原理图 ................................................................................................................................... 40 附 录2：外文原文，译文 ........................................................................................................................... 42 致 谢 .............................................................................................................................................................. 59
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第1章 绪论
1.1 概 述
调频广播经历了六十多年的发展，技术上已经比较成熟，但大多数调频发射机仍然存在发射频率固定单一的问题。由于国家对无线广播频段的划分和管理，使得不同地区有不同频段的发射权，每个单位所分配的发射频率也是不一样的。因此不同用户对发射频率的要求各不相同，但是厂商不可能生产频率各异的发射机，这样明显不符合工业批量生产的要求。那么就需要使发射机按照使用者的意愿，在一定频带范围内灵活地改变发射频率。这样用户就可以根据具体情况来设定载波频率。本文中设计的数字立体声调频发射机就可以解决这一问题。为了实现精准的数字化控制并达到立体声收音效果，本设计使用了专用发射芯BH1417F。
1.2 研究意义
目前各大中型学校，普遍利用调频发射机进行英语听力训练和考试。如果在发射听力信号前，发现在预置发射频道上受到强烈干扰，使用本文所设计的发射机就可以自由改变载波频率，另外选择一个频道发送信号，操作简单快捷，同时又不会干扰覆盖范围之外的听众正常收音。而且校园广播覆盖的范围较小，没有必要采用大功率的发射机，所以本设计非常适用于校园无线调频广播教学。
该发射机采用立体声调频技术和数字化控制技术，听众能感觉到强劲的立体声效果，并且成本不高，对推广这种产品很有利，所以该题目有一定的研究价值。
1.3 设计要求
本设计的任务是设计一台小功率无线立体声调频发射机，相关技术指标要求如下： 1、基本要求：
（1） 发射信号类型：调频信号，20Hz~20KHz音频信号。 （2） 采用的主要发射技术方案：立体声发射，方式自定； （3） 发射频率范围：88-108MHz，任选一个或多个频点； （4） 频率稳定度：±10ppm； （5） 有效范围： ≥100米；
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第2章 系统设计方案
本章制定了设计流程；提出了系统设计方案，并逐一进行了方案对比论证。
2.1 设计流程
为了能够顺利完成任务，本设计按照以下流程来进行： （1）提出系统设计方案：收集资料，提出系统设计方案。
（2）完成硬件电路设计：掌握调频原理，熟悉相关芯片的数据手册，参考相关电路，完成硬件电路设计。
（3）电路图绘制与硬件调试：绘制原理图，并模拟整机调试。 （4）组建测试系统：模拟测试本设计所要实现的功能和技术指标。
2.2 系统组成
它调频发射机框图如图1所示，该调频发射机是以bh1417锁相环调频立体声发射模块为核心的校园型调频发射机，具备话筒输入和线路输入多种音源的输入方式，因此信号源的取选方式是多样的，输入的信号经过bh1417集成块内部的调制、解码和鉴相后再经过内部的射频放大器放大，信号输出到射频功率放大器放大后发射，并输送至校园内的喇叭。 左声道输入 右声道输入 低通滤波器 BH1417锁相环调频立体 声发射 校园喇叭 高频功率放大
图2.1 系统结构框图
2.3 方案论证
1.立体声调频发射模块的设计方案论证与选择
方案一：采用MAX2606调频发射芯片做调率发射电路方案，MAX2606采用SOT230-6微型封装，应用电路如图2-1所示，它的平均频率由L1设置，390ｎH的电感可将中心频率设定在100MHz。调节电位器RP1则可以在88至108 MHz的FM波段选择一个频道作为发射输出功率。输出功率对50Ω的天线约为-21dB。图中的两个INPUT端接在功放机左右线路（LINE）
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输出端，左右声道音频信号均通过22kΩ相加，并被电位器RP1衰减后，由①脚送入MAX2606
123的内部振荡电路，经过调制后的射频信号从⑥脚输出到发射天线，由于输入信号幅度高于604ｍＶ时将产生失真，因此使用电位器RP2将信号衰减到该电平以下。发射天线可以用一段75cm的电线充当。此时发射距离约为50米。为保证最佳接收效果，它最好与接收天线平行安装。DMAX2606可工作于3至5Ｖ的单电源，但最好采用稳定的电压，尤其是0.01μF的退耦电容不能省略，以减少频率漂移和噪声，所以MAX2606的缺点就是有频率漂移和噪声。 +3 ---5VCinput22k1KRP1100KL1390mHinput22k10ufRP2GND27010KGNDGND2200pFGND23MAX2606INDGNDOUT+VCC+6541000pF1KTUNEOUT-+3V--5V1K0.01uF10uFBGNDGND 图2.2 基于MAX2606调频发射芯片的调率发射电路 方案二：采用BA1404调频发射芯片做立体声调率发射电路方案，应用电路如图2-2所示，ABA1404主要由前置放大器（AMP），立体声调制器（MPX），FM调制器及射频放大器组成。立体Title声前置级分别为两个声道的音频放大器。输入为0.5mV时,增益高达37dB,频带宽度为19KHz,SizeNumber如输入信号存在频率高于19 KHz 成分,则必须在输入端加一个低通滤波器,否则两个声道的Date:16-Aug-2007Sheet of File:H:\\新建文件夹\\max2606\\sj.ddbDrawn By:4123分离度会下降。BA1404对于一般的调频发射已经够了,但它却有一个致命的缺点:没有锁相环A4Revision电路,即PLL,容易跑频。
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1理工大学毕业设计 234 RP1VCC50kC910uFC5220pFR147KL-INC110uF1000pfC6R42.7kR3150KC41000pFGND5KRP2R5100KU1BA1404C155pFVD198765432RF OUTXTALMPX OUTMPX BALANCEOSC BTLAALSXABLASR-CHFI NPUTOSCRF GNDAF GND1C13C1715pFC1247pfMPX BALANCEVCC14151011121316L-CH INPUT17C1010pFC1615pFC14GNDGNDC115pFRF1VREFPIL OUTMOODT INOSCR247KR-INC210uF1000pfC7C810ufXTAL138KHzC31000pFGNDGNDGNDANT118 图2.3 基于BA1404调频发射芯片的立体声调率发射电路 TitleSizeA4NumberRevision方案三：采用BH1417F调频发射芯片做调率发射电路方案，应用电路如图2-4。BH1417FDate:File:16-Aug-2007H:\\调频发射机.ddb123Sheet of Drawn By:4是由提高信噪比（S/N）的预加重电路、防止信号过调的限幅电路、控制输入信号频率的低通滤波电路（LPF）、产生立体声复合信号的立体声调制电路、调频发射的锁相环电路（PLL）组成。BH1417F的频率特性非常出色，它能达到40dB的分离度，传送的音质可与本地调频电台比美，适合用于一些对音频指标很高的系统中。
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