理工大学毕业设计
第4章 系统硬件设计
本章将介绍各单元电路的设计，主要介绍立体声调频发射电路、功率放大电路、电源电路。
4.1 立体声调频发射电路设计
图4.1 立体声调频发射电路原理框图
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图4.2 立体声调频发射电路
4.1.1 立体声调频发射电路
立体声调频电路如图4-2所示，立体声信号通过1、22引脚输入，配合2、3、20、21这几个引脚外部的阻容组合，完成立体声信号的低通滤波、预加重和调制，调制后的复合信号通过5脚输出。15、16、17、18引脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出PLL振荡器的控制信号VCO。此VCO控制外部由分立元件组成的高频振荡电路，产生FM调频的载波信号，并通过两个三极管9018的组合电路对5脚输出的复合立体声信号进行FM频率调制。调制后的信号通过9脚输入到BH1417，经过内部的射频放大器放大后的射频信号由11脚输出。输出后的信号能够直接接到发射天线上进行发射，或输入到射频功率放大器进行放大后发射，以扩大发射距离。13、14脚需要外接7.6MHz的晶体振荡器，提供给BH1417内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟。
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图4.3 FM发射电路
立体声调频广播之所以有强劲的立体声效果，是因为它实际上是进行了两次频率调制，即FM-FM调制方式。我国的调频频率规定范围为88--108MHZ，这是调频广播的主载波范围，但必须先将立体声信号在副载波上进行调制，然后在主载波上再调制一次。最后设计的发射电路如图4-2所示，下面将结合图4-1和4-2，将电路划分为第一次调制和第二次调制来讲解。 4.1.2 第一次调制
第一次调制的目的是产生立体声基带信号。这部分电路主要由预加重电路、低通滤波电路、分频电路、调制电路组成，但是后两者都被集成在模块内部，下面将介绍预加重电路和低通滤波电路的设计。
（1）预加重电路设计
在鉴频电路输出端，噪声功率谱密度与频率平方成正比，即大部分噪声功率分布在高频段，而语音信号中能量大部分集中在低频段，两者正好相反。为了改善信噪比，可以在鉴频电路输出端采用低通网络滤除高频噪声，但是这样信号中的高频成分也同时受到衰减，产生了失真，所以需要在发射机的调制电路之前采用具有高通性质的网络提升调制信号的高频部分，从而使接收机鉴频之后信号的高频部分既不会产生失真，同时又达到抑制噪声功率的目的。这种方法就是预加重、去加重技术。即发射时预先“加重”调制信号的高频分量，接收时去除解调信号中“加重”了的高频分量。
图4-4为本设计中的预加重电路，它由BH1417F芯片内部电路与外围电路构成。音频信号由引脚1、22输入后经过预加重处理，然后输入到低通滤波电路。
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Input2,21R2R11K2200pF22.7KInput1,22To limiter circuitVCC/2R343K
C1图4.4 预加重电路
预加重电路是一个非线性音频放大器，它的内部工作点为1/2 Vcc，其输入阻抗为内部电阻R3=43KΩ，R1=1K是一个限流电阻，防止自激的产生。
预加重时间取决于内部电阻R2=22.7K 和外部电容C1=2200p接在第2、21引脚。时间常数?123?5??CR?2200?10?22.7?10?4.994?10s。 12为：
（2）低通滤波电路设计
C1R3100KFrom limiter circuitR1100KR2100KC250pFTo MPX circuitVCC/2
150pF图4.5 低通滤波电路
低通滤波器允许低频信号通过，将高频信号衰减。该低通滤波电路是个二阶反馈放大电路，因为要求调制的音频信号频率范围是：20~20KHz，所以理论上将它的分频点设计为
fc?20KHz。但是一般的调频广播音频信号小于15KHz，为了保证通信质量，滤除高频干扰，所以本设计还是采用fc?15KHz。
图4-5中C1是第3、20引脚的外接电容，需要根据已知条件进行计算得到，具体过程如下：
Q=0.577，fc?15KHz
R1?R2?R3?Rf?100K?
则 Cf?11??106.10pF ?0Rf2??15K?100KC1?3QCf?3?0.577?106.10pF?183.66pF
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（3）立体声复合信号的形成
音频信号从第1脚和第22脚输入后通过预加重电路、低通滤波电路后送到混合器（MPX）中，另外由第13、14脚接入7.600MHz晶体振荡器，电路通过200分频后产生的38KHz副载波信号，同时38KHz副载波通过2分频产生的19KHz导频信号。音频信号和38KHz的副载波信号被多路复合器进行了平衡调制，产生了一个主信号（L+R）和一个通过DSB调制的38KHz 副载波信号（L-R），并与19KHz导频信号组成复合信号从芯片第5脚输出。
100 80 75 主信道（L+R） 67.5 60 40 33.75 20 7.5 0 50
副信道（L-R）
调制度40 （％）10 0
导频信号 4.1.3 第二次调制
第二次调频的调制信号是第一次调制完成后形成的立体声复合型号。同时如果将调制后的信号直接发送，频率稳定性会很差，所以一定要设计锁相环电路。
锁相环（PLL）电路是一种以消除频率误差为目的的反馈控制系统, 它由鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）三个基本部件组成，其基本原理是利用相位误差电压去消除频率误差，所以当电路达到平衡状态之后，虽然有剩余相位误差存在，但频率误差可以降低到零，实现了无频差的频率跟踪和相位跟踪。
ui(t) PD （1）鉴相器（PD）
15K 19K 23K 调制频率（HZ）
38K 53K
图4.6 导频方式的调频立体声广播频带结构图
ue(t) LPF uc(t) VCO uy(t) 图4.7 锁相环电路组成
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