《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書無(wú)線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)

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1、武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 通信0801 指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 無(wú)線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 初始條件： (1)multisim仿真軟件 (2)通信電子線路基礎(chǔ)知識(shí) (3)檢索的相關(guān)信息 要求完成的主要任務(wù): 利用所學(xué)的高頻知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)報(bào)警的無(wú)線防盜報(bào)警器，它包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩大部分。 參考書： (1) 張新喜 《

2、Multisim10電路仿真及應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社出版 2010年2月. (2) 謝自美 《電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試》第三版 華中科技大學(xué)出版社 2006 (3) 劉泉 《通信電子線路》第二版 武漢理工大學(xué)出版社 2005 時(shí)間安排： 1、理論講解，老師布置課程設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)選題開(kāi)始查找資料； 2、課程設(shè)計(jì)時(shí)間為1周。 (1)確定技術(shù)方案、電路，并進(jìn)行分析計(jì)算， 時(shí)間1天； (2)選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計(jì)與分析，時(shí)間2天； (3)總結(jié)結(jié)果，寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，

3、時(shí)間2天。 指導(dǎo)教師簽名： 2010年 12月1 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 1 1 目 錄 摘要 4 Abstract 5 1 引言 6 1．1 Multisim簡(jiǎn)介 6 1．2 設(shè)計(jì)目的及要求 6 2 設(shè)計(jì)方案及論證 8 2.1 發(fā)射機(jī) 8 2.1.1 方案一 8 2.1.2 方案二 9 2.2 接收機(jī) 9 2.2.1 方案一 9 2.2.2 方案二 10 3 單元模塊電路設(shè)計(jì)及分析 11 3.1 發(fā)射機(jī)模塊 11 3.1.1 LC三點(diǎn)式反饋振

4、蕩器 11 3.1.1.1 靜態(tài)工作電流的確定 12 3.1.1.2 確定主振回路元件 13 3.1.1.3 保護(hù)電源電路 13 3.1.2 緩沖級(jí) 14 3.1.3 高頻諧振功率放大器 15 3.1.3.1 確定功放的工作狀態(tài) 15 3.1.3.2基極偏置電路計(jì)算 17 3.1.3.3 計(jì)算諧振回路的參數(shù) 17 3.2 接收機(jī) 17 3.2.1 小信號(hào)諧振放大器 17 3.2.1.1選定電路形式 17 3.2.1.2 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn) 18 3.2.1.3 諧振回路參數(shù)計(jì)算 19 3.2.2 緩沖級(jí) 19 3.2.3 聲光報(bào)警電路 20 4 總體電路圖及仿真結(jié)果

5、 21 4.1 發(fā)射機(jī) 21 4.1.1 總體電路圖 21 4.1.2 仿真結(jié)果 23 4.2 接收機(jī) 24 4.2.1 總體電路圖 24 4.2.2 仿真結(jié)果 26 5 實(shí)物調(diào)試 27 5.1 實(shí)物圖片 27 5.2 調(diào)試的結(jié)果 27 5.3 結(jié)果分析 28 6 總結(jié) 30 7 元器件清單 32 8 參考文獻(xiàn) 33 3 摘要 目前以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信為特征的信息技術(shù)正日新月異的快速發(fā)展，《通信電子線路》書中詳細(xì)介紹了通信系統(tǒng)中電路的基本原理、分析方法和典型應(yīng)用。按照線性電路、非線性電路以及頻率變換電路來(lái)組織教材內(nèi)容。介紹了高頻小信號(hào)放大器，高頻功

6、率放大器，倍頻器，高頻振蕩器，調(diào)幅電路，調(diào)頻電路，混頻電路等一些基本的電路，能夠幫助我們學(xué)習(xí)通信原理。 在此次課程設(shè)計(jì)中，我應(yīng)用高頻課上學(xué)的基本知識(shí)設(shè)計(jì)無(wú)線防盜報(bào)警器。在如今，居民財(cái)產(chǎn)安全得到越來(lái)越多的重視，防盜報(bào)警器能夠幫助居民保護(hù)自己的財(cái)產(chǎn)。我用LC三點(diǎn)式反饋振蕩器、射頻跟隨電路和高頻諧振功率放大器設(shè)計(jì)一了一中心頻率為12MHz的發(fā)射機(jī)，用高頻小信號(hào)放大器的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠有聲光報(bào)警的接收機(jī)，將高頻課上所學(xué)的大部分知識(shí)都用到了，這對(duì)于我們學(xué)習(xí)高頻這門課有很大的幫助，也是很有意義的。 并且我對(duì)所有的電路都采用multisim仿真軟件進(jìn)行仿真，對(duì)仿真軟件的使用也有了一個(gè)鍛煉。 關(guān)

7、鍵字：報(bào)警器，射頻跟隨電路，高頻諧振功率放大器，LC三點(diǎn)式反饋振蕩器，高頻小信號(hào)放大器 Abstract Currently with computer network and communication is the characteristic of information technology is changing fast development, the "communication electronic circuit" in the book introduces in detail communication system circ

8、uit, the basic principle of analysis method and the typical application. According to the linear circuits, nonlinear circuits and frequency conversion circuit to organize teaching material contents. Introduces the high frequency amplifier, small signal frequency power amplifiers, frequency multiplic

9、ation device, high frequency oscillators, am circuit, FM circuit, frequency mixing circuit to some basic circuit, can help us learn communication principle. In this course design of high frequency lectures, I used the basic knowledge of design of wireless alarm system. In nowadays, citizens proper

10、ty safety get more and more attention, and alarm system can help people to protect his own possessions. I SanDianShi feedback with LC oscillators, rf follow circuit and high-frequency harmonic power amplifier design one a center frequency for 12MHz transmitter by high-frequency small signal amplifie

11、r related knowledge of design a sound-light alarm can have the receivers, will high-frequency learned in class most knowledge both use the high frequency, this to our learning this course will help a lot, also is very meaningful. And I for all the circuit is adopted by the multisim simulation soft

12、ware, and simulation of simulation software use also had an exercise. Key word: alarm, rf follow circuit, high-frequency harmonic power amplifier, LC SanDianShi feedback oscillators, high-frequency small signal amplifier 1 引言 1．1 Multisim簡(jiǎn)介 Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工

13、具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫(kù)的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級(jí)SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計(jì)流程中提早對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測(cè)量。 Multisim11.0特點(diǎn)有：（1）直觀的圖

14、形界面；（2）豐富的元器件；（3）強(qiáng)大的仿真能力；（4）豐富的測(cè)試儀器；（5）完備的分析手段；（6）獨(dú)特的射頻(RF)模塊；（7）強(qiáng)大的MCU模塊；（8）完善的后處理；（9）詳細(xì)的報(bào)告；（10）兼容性好的信息轉(zhuǎn)換。 1．2 設(shè)計(jì)目的及要求 本次任務(wù)是關(guān)于無(wú)線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)，它包括包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩大部分，當(dāng)有人按下開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)射機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)，接收機(jī)能夠接收到信號(hào)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。聲光報(bào)警部分用發(fā)光二極管和蜂鳴器來(lái)代替。 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)如下： (1)發(fā)射機(jī) 中心頻率 輸出功率 頻率穩(wěn)定度 最大頻偏 35

15、 武漢理工大學(xué)《高頻電子線路》課程設(shè)計(jì) (2)接收機(jī) 諧振頻率：＝12MHz 諧振電壓放大倍數(shù)： 通頻帶： 矩形系數(shù)： 2 設(shè)計(jì)方案及論證 2.1 發(fā)射機(jī) 2.1.1 方案一 下圖1為無(wú)線發(fā)射模塊的電路圖。從圖中可以看出無(wú)線的發(fā)射電路的調(diào)制方式為ASK調(diào)制。Datainput是信號(hào)的輸入，用于數(shù)字信號(hào)的輸入，控制振蕩器的震蕩。電阻R2是一個(gè)基極的偏置電阻，用于確定電路的靜態(tài)工作

16、點(diǎn)。 L1與L2與Y1一起構(gòu)成震蕩電路，由于Y1是帶有聲表面濾波器的震蕩源，所以該電路的頻率穩(wěn)定度很好。C2則將震蕩信號(hào)的電路耦合到天線上發(fā)射出去。這里的Q1選用CS9018，它的放大倍數(shù)HFE雖然不高，但是它的截止頻率卻相當(dāng)?shù)母?，達(dá)1G，是完全能夠滿足315MHz的震蕩頻率的。而且電路中的分布參數(shù)對(duì)于電路的影響也會(huì)因?yàn)槁暠砻鏋V波器而降低。圖中的L1和L2中的3mm表示電感線圈的線圈直徑大小，4T5表示是線圈的匝數(shù)為4.5圈。當(dāng)Datainput為1時(shí)下面的Q2打開(kāi)，電路可以產(chǎn)生震蕩，當(dāng)Datainput為0時(shí)，Q2截止，上面的電路就沒(méi)法震蕩了。所以這個(gè)電路的調(diào)制方式為ASK調(diào)制。 圖1

17、無(wú)線發(fā)射模塊圖 2.1.2 方案二 該方案主要有振蕩電路、緩沖電路和高頻功率放大器電路組成。其中振蕩電路主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定且中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)，目前應(yīng)用較為廣泛的是三點(diǎn)式振蕩電路和差分對(duì)管振蕩電路。三點(diǎn)式振蕩電路又可分為電感三點(diǎn)式振蕩電路和電容三點(diǎn)式振蕩電路，由于是固定的中心頻率，因而采用頻率穩(wěn)定度較高的改進(jìn)行電容反饋振蕩器——西勒振蕩電路來(lái)作振蕩級(jí)。緩沖級(jí)采用射極跟隨器，來(lái)減弱放大器與LC正弦波振蕩器之間的影響，以保證頻率的穩(wěn)定性。而功率放大器要做到功率與效率兼?zhèn)?，就采用工作于丙類狀態(tài)的高頻諧振功率放大器。其方框圖如下圖2所示： 圖2 發(fā)射機(jī)方框圖 對(duì)比方案一和

18、方案二：可知方案二原理更加簡(jiǎn)單，容易理解，而且經(jīng)濟(jì)可靠，同時(shí)相關(guān)的電路內(nèi)容同我們上課所學(xué)的高頻知識(shí)基本相似，所以操作起來(lái)會(huì)更加方便。故我采用方案二的發(fā)射機(jī)。 2.2 接收機(jī) 2.2.1 方案一 采用運(yùn)算放大器進(jìn)行控制。運(yùn)算放大器可將由傳感器獲得的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，從而使電路發(fā)出聲、光等報(bào)警信號(hào)。正常情況下，運(yùn)算放大器不工作，直到有信號(hào)時(shí)才工作，將信號(hào)放大后送入NE555時(shí)基電路和阻容組件組成音調(diào)振蕩器，輸出音頻信號(hào)使揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警。其方框圖如下圖3所示： 此方案需要使用運(yùn)算放大器，使電路變得復(fù)雜。 圖3 運(yùn)放控制的接收機(jī)機(jī)方框圖 2.2.2 方案二 采用小信號(hào)放大器

19、的輸出信號(hào)與可控硅進(jìn)行控制，小信號(hào)放大器沒(méi)有接收到信號(hào)時(shí)，則被控器的聲、光信號(hào)產(chǎn)生電路不工作；一旦發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)，小信號(hào)放大器也接收到信號(hào)，被控器的聲、光信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生聲、光報(bào)警信號(hào)。這種方案更加節(jié)省能量，而且也更加方便。 圖4 可控硅控制的接收機(jī)機(jī)方框圖 綜上所述，采用方案二更加經(jīng)濟(jì)可靠，電路設(shè)計(jì)也更加方便。故我采用方案二的接收機(jī)。 3 單元模塊電路設(shè)計(jì)及分析 3.1 發(fā)射機(jī)模塊 3.1.1 LC三點(diǎn)式反饋振蕩器 正弦波振蕩器的任務(wù)是在沒(méi)有外加激勵(lì)的情況下，產(chǎn)生具有某一頻率的等幅正弦振蕩。反饋式正弦波振蕩器有RC、LC和晶體振蕩器三種形式，電

20、路主要由放大網(wǎng)絡(luò)、選頻回路和反饋網(wǎng)絡(luò)三個(gè)部分構(gòu)成。本設(shè)計(jì)中，我們研究的主要是LC三點(diǎn)式振蕩器。所謂三點(diǎn)式振蕩器，是晶體管的三個(gè)電極（B、E、C），分別與三個(gè)電抗性元件相連接，形成三個(gè)接點(diǎn)，故稱為三點(diǎn)式振蕩器，其基本電路如 圖5所示： 圖5 三點(diǎn)式振蕩器的基本電路 其中依靠電容產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器為電容反饋三點(diǎn)式振蕩器，依靠電感產(chǎn)生反饋電壓構(gòu)成的振蕩器為電感反饋三點(diǎn)式振蕩器。電容反饋振蕩器與電感反饋振蕩器相比，振蕩器工作頻率高，輸出波形好。而且經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的西勒振蕩器，克服了電容反饋振蕩器調(diào)整頻率時(shí)會(huì)改變反饋系數(shù)的缺點(diǎn)，因此，本次設(shè)計(jì)我采用的是頻率穩(wěn)定度較高的改進(jìn)行電容反饋振蕩器——西

21、勒振蕩電路來(lái)作為振蕩器的主要組成部分。如下圖6所示： 圖6 LC振蕩器電路圖 3.1.1.1 靜態(tài)工作電流的確定 合理地選擇振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)振蕩器的起振，工作的穩(wěn)定性，波形質(zhì)量的好壞有著密切的關(guān)系。－般小功率振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離飽和區(qū)而靠近截止區(qū)的地方。根據(jù)上述原則，一般小功率振蕩器集電極電流ICQ大約在0.8-4mA之間選取，故本實(shí)驗(yàn)電路中： 選ICQ=2mA VCEQ=6V β=100 則有 為提高電路的穩(wěn)定性R8值適當(dāng)增大，取R10=2KΩ則R6＝1KΩ 因：UEQ=ICQR6

22、 則： UEQ =2mA1K=2V 因： IBQ=ICQ/β 則： IBQ =2mA/100=0.02mA 一般取流過(guò)Rb2的電流為5-10IBQ , 若取10IBQ 因： 則： 取適當(dāng)電阻5K?。 因： (公式3-1-1-1-1) 故： 為調(diào)整振蕩管靜態(tài)集電極電流的方便，Rb1由50K?電阻與8.2K電位器串聯(lián)構(gòu)成。 3.1.1.2 確定主振回路元件 回路中的各種電抗元件都可歸結(jié)為總電容C和總電感L兩部分。確定這些元件參量的方法，是根

23、據(jù)經(jīng)驗(yàn)先選定一種，而后按振蕩器工作頻率再計(jì)算出另一種電抗元件量。從原理來(lái)講，先選定哪種元件都一樣，但從提高回路標(biāo)準(zhǔn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，以保證回路電容Cp遠(yuǎn)大于總的不穩(wěn)定電容Cd原則，先選定Cp為宜。若從頻率穩(wěn)定性角度出發(fā)，回路電容應(yīng)取大一些，這有利于減小并聯(lián)在回路上的晶體管的極間電容等變化的影響。但C不能過(guò)大，C過(guò)大，L就小，Q值就會(huì)降低，使振蕩幅度減小，為了解決頻穩(wěn)與幅度的矛盾，通常采用部分接入。反饋系數(shù)F=C1/C2，不能過(guò)大或過(guò)小，適宜1/8—1/2。 因振蕩器的工作頻率為： 當(dāng)LC振蕩時(shí)，f0=12MHz L＝10μH 本電路中，則回路的諧振頻

24、率fo主要由C2、C7決定，即 (公式3-1-1-2-1) 有 。取C4=10pf，C9=12.6pf（5-20Pf的可調(diào)電容），因要遵循C3，C2>>C4,C9，C3/C2=1/8—1/2的條件，故取C3=150pf，則C2=270pf。 3.1.1.3 保護(hù)電源電路 直流電源不能承受交流電的沖擊，用扼流線圈和旁路電容來(lái)分擔(dān)交流電，扼流線圈的取值為330H,旁路電容的取值為0.01-1F。直流饋電電路圖有串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電，如下圖7所示。我在此次設(shè)計(jì)中采用的是并聯(lián)饋電，并聯(lián)饋電的優(yōu)點(diǎn)是回路一端處于直流電位，回路的L、C元件可以接地，方便安裝。 圖

25、7 電源饋電電路 3.1.2 緩沖級(jí) 因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)對(duì)該級(jí)有一定的增益要求，而中心頻率是固定的，因此在LC振蕩器與功率放大器電路之間要加一個(gè)緩沖級(jí)，緩沖級(jí)一般為射極跟隨器。射極跟隨器為共集電極電路，由于其輸入電阻大，輸出電阻小。。射極跟隨器靜態(tài)工作點(diǎn)的確定與LC正弦波振蕩器的靜態(tài)工作類似。緩沖級(jí)與振蕩器相連時(shí)，中間有個(gè)耦合電容，濾除直流，只得到交流信號(hào)，可在1000 pf—0.01uf之間選擇。其電路如下圖8所示： 圖8 振蕩器和緩沖級(jí)電路圖 3.1.3 高頻諧振功率放大器 功率放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，把電源供給的直流能量轉(zhuǎn)化為交流能量，能量轉(zhuǎn)換的能力即為功率放大器的效率。諧

26、振功率放大器通常用來(lái)放大窄帶高頻信號(hào)(信號(hào)的通帶寬度只有其中心頻率的1%或更小)，其工作狀態(tài)通常選為丙類工作狀態(tài)(c＜90)，為了不失真的放大，它的負(fù)載必須是諧振回路。其電路如下圖9所示： 圖9 高功放電路圖 3.1.3.1 確定功放的工作狀態(tài) 對(duì)高頻功率放大器的基本要求是,盡可能輸出大功率、高效率，為兼顧兩者，通常選丙類且要求在臨界工作狀態(tài)，其電流流通角在650—750范圍?，F(xiàn)設(shè)=700。 由下圖10可得，集電極電流余弦脈沖直流 圖10 尖頂余弦脈沖的分解系數(shù) ICO分解系數(shù)，集電極電流余弦脈沖基波ICM1分

27、解系數(shù)，。設(shè)功放的輸出功率為0.05W。 功率放大器集電極的等效電阻為： (公式3-1-3-1-1) 集電極基波電流振幅為： (公式3-1-3-1-2) 集電極電流脈沖的最大振幅為： (公式3-1-3-1-3) 集電極電流脈沖的直流分量為： (公式3-1-3-1-4) 電源提供的直流功率為： (公式3-1-3-1-5) 集電極的耗散功率為： (公式3-1-3-

28、1-6） 集電極的效率為： (公式3-1-3-1-7) 設(shè)功率放大倍數(shù)為20倍 則：輸入功率： 基極余弦脈沖電流的最大值（設(shè)3DA1的=10） 基極基波電流的振幅為： 得基極輸入的電壓振幅為： 3.1.3.2基極偏置電路計(jì)算 因 (公式3-1-3-2-1) 則有 ： 因 則有 ：(51的電阻與2K電位器串聯(lián))取高頻旁路電容C6=0.1F。 3.1.3.3 計(jì)算諧振回路的參數(shù) 因振蕩器的工作頻率為： 當(dāng)LC振蕩時(shí)

29、，f0=12MHz L＝10μH 本電路中，則回路的諧振頻率fo主要由C13、C14決定，即 (公式3-1-3-2-1) 有 。取C13 =5pf，C147=12.6pf（5-20Pf的可調(diào)電容） 3.2 接收機(jī) 3.2.1 小信號(hào)諧振放大器 3.2.1.1選定電路形式 依設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求，考慮高頻放大器應(yīng)具有的基本特性,可采用共射晶體 管調(diào)諧回路諧振放大器。其電原理如下圖11所示： 圖11 單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器電原理圖 圖中放大管選用2N2222，該電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q主要由R3和R1、R2、R10與Vcc確定。利

30、用和、的分壓固定基極偏置電位，如滿足條件：當(dāng)溫度變化↑→↑→↓→↓→↓，抑制了變化，從而獲得穩(wěn)定的工作點(diǎn)。 由此可知，只有當(dāng)時(shí)，才能獲得恒定，故硅管應(yīng)用時(shí)， 。只有當(dāng)負(fù)反饋越強(qiáng)時(shí)，電路穩(wěn)定性越好，故要求，一般硅管取：。 3.2.1.2 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn) 由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流一般在0.8－2mA之間選取為宜， 設(shè)計(jì)電路中取 ，設(shè)。 因?yàn)椋? 而 所以： 因?yàn)椋?硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7V) 所以： 因?yàn)椋? 所以： 因?yàn)椋? 而 取 則： 取標(biāo)稱電阻8.2K? 因?yàn)椋? 考慮調(diào)整靜態(tài)電流的方便，用5

31、0K?電位器與10K?電阻串聯(lián)。 3.2.1.3 諧振回路參數(shù)計(jì)算 1）回路中的總電容C∑ 因?yàn)椋? (公式3-2-1-3-1) 則: (公式3-2-1-3-2) 2） 回路電容 因有 (公式3-2-1-3-3) 取C為20Pf,與5-20Pf微調(diào)電容并聯(lián)。 3.2.2 緩沖級(jí) 接收機(jī)中包含的緩沖級(jí)電路與發(fā)射機(jī)內(nèi)的緩沖電路類似，作用也相似。 圖12

32、 射極跟隨電路 3.2.3 聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路是用雙向可控硅來(lái)控制電路的通斷，并用555定時(shí)器產(chǎn)生的方波來(lái)控制蜂鳴器的頻率。 圖13 聲光報(bào)警電路圖 用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器接通電源后，電容充電時(shí)將經(jīng)歷Vcc →R4→R8的上半部→D1→C9→公共端。一直維持到C9兩端的電壓略超過(guò)Vcc。當(dāng)C9兩端的電壓略超過(guò)Vcc時(shí)，晶體管導(dǎo)通，電容放電。電容放電時(shí)將經(jīng)歷C9→R6→D2→R8的上半部→三極管T→公共端。這種情況一直維持到C9的兩端電壓略低于Vcc。此后重新回到上述的充電過(guò)程，如此周而復(fù)始，形成振蕩，產(chǎn)生矩形脈沖波輸出。 可控硅97A6是雙向?qū)ǖ模?dāng)G,K兩

33、端的電壓達(dá)到一定值時(shí)，可控硅就會(huì)導(dǎo)通，A，K之間的電壓近似為0V。電路就會(huì)導(dǎo)通。 4 總體電路圖及仿真結(jié)果 4.1 發(fā)射機(jī) 4.1.1 總體電路圖 發(fā)射機(jī)是由LC反饋振蕩器，中間緩沖級(jí)和高頻諧振功率放大電路組成。其中高頻振蕩級(jí)主要是產(chǎn)生頻率穩(wěn)定、中心頻率符合指標(biāo)要求的正弦波信號(hào)；緩沖級(jí)主要是對(duì)前后級(jí)起有一定的隔離作用，為避免后級(jí)功放的工作狀態(tài)變化而直接影響振蕩級(jí)的頻率穩(wěn)定度；功放級(jí)的任務(wù)是確保高效率輸出足夠大的高頻功率，并饋送到天線進(jìn)行發(fā)射。其總體電路如下圖13所示：

34、 圖14 發(fā)射機(jī)總體電路圖 4.1.2 仿真結(jié)果 圖15 LC振蕩輸出的波形 圖16 緩沖后的波形 圖17 最終輸出的波形 圖18 輸出頻率 4.2 接收機(jī) 4.2.1 總體電路圖 接收機(jī)由小信號(hào)諧振放大器和中間緩沖級(jí)，聲光報(bào)警電路組成。其總體電路如下圖18所示： 圖19 接收機(jī)總體電路圖 4.2.2 仿真結(jié)果 圖20 接收機(jī)總體電路圖

35、 圖21 射極跟隨器輸出波形 圖22 定時(shí)器輸出波形 圖23 輸入信號(hào)的頻率和幅值 仿真結(jié)果表明，小信號(hào)放大器能夠接收到50mv的12Mhz的信號(hào)，并將其放大到2V左右。 5 實(shí)物調(diào)試 5.1 實(shí)物圖片 圖24 發(fā)射機(jī) 圖25 接收機(jī) 5.2 調(diào)試的結(jié)果 （1）發(fā)射機(jī) 經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)試后，發(fā)射機(jī)的各個(gè)三極管靜態(tài)工作點(diǎn)是正常的。電路圖中從左至右，依次將各個(gè)三極管標(biāo)為VT1，VT2，VT3，則其靜態(tài)工作點(diǎn)如下： 表1 發(fā)射機(jī)各靜態(tài)工作點(diǎn) 三極管 VB VC VE VT1 -1.51V

36、 10.22V 1.02V VT2 1.93V 11.99V 1.53V VT3 1.99V 12V 1.98V 并測(cè)得其振蕩頻率可以達(dá)到11.98MHz,可是振蕩的幅度很小。 （2）接收機(jī) 接收機(jī)的工作很正常，二極管也會(huì)發(fā)光，蜂鳴器可以發(fā)聲，小信號(hào)放大器也能正常放大信號(hào)。調(diào)試過(guò)程是輸入70mv的電壓信號(hào)，輸出幅值為1.72V。 下圖為蜂鳴器的輸入波形圖。 圖26 定時(shí)器輸出波形 5.3 結(jié)果分析 本次實(shí)物調(diào)試的過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題，后來(lái)又慢慢的一步一步的解決了這些問(wèn)題，最終的到正確的結(jié)果。 在調(diào)試發(fā)射機(jī)的

37、時(shí)候，我一連爆了三個(gè)電感，經(jīng)過(guò)再三檢查終于發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題的原因，卻是我不小心將電源和地短接了，不過(guò)我們預(yù)備有有很多的電感，足夠制作實(shí)物的需求。在調(diào)試的過(guò)程中，我還發(fā)現(xiàn)了自己在焊接方面的問(wèn)題，比如這次在焊接LC三點(diǎn)式反饋振蕩器模塊中就出現(xiàn)了忘記焊一些連線，而且我每次總是不記得焊接地線?？傊谡{(diào)試發(fā)射機(jī)時(shí)感覺(jué)困難重重，以后我一定會(huì)在細(xì)節(jié)方面多加注意，以求做的更好！ 在接收機(jī)的調(diào)試過(guò)程中還算比較順利，基本上沒(méi)什么大問(wèn)題，雖然遇到了一些小問(wèn)題，但自己能夠很快找到錯(cuò)誤并改正。 總之本次的實(shí)物制作及調(diào)試過(guò)程算是努力認(rèn)真的完成了！

38、 6 總結(jié) 在本次的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西。 首先在進(jìn)行電原理圖的設(shè)計(jì)與選擇過(guò)程中，我深深感覺(jué)到“學(xué)以致用”的重要性。在本學(xué)期，我們通信專業(yè)開(kāi)設(shè)了通信電子線路（慣用語(yǔ)：高頻）這門課程。我自己覺(jué)得高頻這門課學(xué)起來(lái)并不難，但是很多有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)長(zhǎng)跟我說(shuō)其實(shí)要真正弄懂高頻是比較難的，但一旦你精通這方面的知識(shí)后，就會(huì)受益頗多。似乎有價(jià)值的東西都具有這樣的特點(diǎn)，不容易得到吧！ 在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我根據(jù)上課所學(xué)的理論知識(shí)，利用LC三點(diǎn)式振蕩器、緩沖級(jí)（射極跟隨電路）和高頻諧振功率放大器組成了發(fā)射模塊。利用高頻小信號(hào)諧振放大器、中間緩沖級(jí)（射

39、極跟隨電路）和聲光報(bào)警電路組成了接收模塊。至此完成了電原理圖的設(shè)計(jì)，然后又跟其他方案進(jìn)行對(duì)比，最終得出了價(jià)格經(jīng)濟(jì)、電路簡(jiǎn)單、操作方便的最佳方案。 其次，比較重要的一項(xiàng)是關(guān)于仿真。其實(shí)之前我已經(jīng)試過(guò)兩套方案，但都因?yàn)榉抡娌怀鰜?lái)，最后就都放棄了。之后我也請(qǐng)教過(guò)很多人，后來(lái)看了書才知道這些軟件只適合做數(shù)電和模電仿真，高頻基本都需要做實(shí)物，在實(shí)際中調(diào)試，再加上高頻的元件布局，甚至一個(gè)抗干擾的電容沒(méi)加，就可能導(dǎo)致失敗，仿真不出來(lái)。最后我試著自己設(shè)計(jì)部分電路，再接著進(jìn)行部分仿真，直到將整個(gè)電路圖完整仿出來(lái)為止！ 最后，就是關(guān)于實(shí)物的制作與調(diào)試了。學(xué)校為我們環(huán)境優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)室，在那里我們可以認(rèn)真安心的進(jìn)行

40、實(shí)物的焊接，又一次鍛煉了我的焊工技術(shù)。在調(diào)試的過(guò)程中我犯過(guò)將電源短接的錯(cuò)誤。是電源接上去之后，電源指示燈就滅了，同學(xué)告訴我這是把電源和地短接了，我在仔細(xì)檢查線路后發(fā)現(xiàn)真的是有一根線短接了。把那根線取下來(lái)后，電路還是不正常工作，還有一股很奇怪的氣味。我當(dāng)時(shí)的第一反應(yīng)是我肯定又燒壞了什么東西，于是立刻拔掉電源，仔細(xì)檢查電路板后發(fā)現(xiàn)我的芯片用錯(cuò)了，換了正確的芯片后，電路基本上就能正常工作了，這個(gè)小小的電路給了我一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。在后面的焊接工作中，我也更加小心，再?zèng)]有犯過(guò)這種粗心大意的錯(cuò)誤。 當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)中，我也用到了仿真軟件multisim，我對(duì)這個(gè)仿真軟件并不陌生，在做過(guò)那么多次課程設(shè)計(jì)之后，對(duì)

41、仿真軟件的基本操作都掌握了。遇到的一點(diǎn)小問(wèn)題就是可控硅，以前都沒(méi)接觸過(guò)它，剛開(kāi)始對(duì)它有一種畏懼心理，在通過(guò)到網(wǎng)上搜搜資料后，對(duì)它也就有點(diǎn)了解了。我做仿真的時(shí)候，并沒(méi)有一開(kāi)始就將可控硅接入到總電路上去，而是對(duì)它的基本功能用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，看是否能都打到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。這樣慢慢的一步一步，就對(duì)可控硅的很多基本性能了解的差不多了。 雖然這次課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，但是還有好多東西要學(xué)習(xí)的。我清醒的意識(shí)到，作為通信專業(yè)的學(xué)生，硬件和軟件我都沒(méi)有進(jìn)行足夠的訓(xùn)練，這樣真的可以說(shuō)是既辜負(fù)了很多人對(duì)我對(duì)我們大學(xué)生的期待，也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了當(dāng)初我們進(jìn)大學(xué)時(shí)的初衷。 我會(huì)在以后的時(shí)間里，注重理論與實(shí)踐、硬件與軟件的同步

42、學(xué)習(xí)，繼續(xù)努力完善自我！ 7 元器件清單 元件名稱 型號(hào) 個(gè)數(shù) 備注 電容 10f 1 極性電容 電容 100nf 4 電容 30pf 3 可變電容 電容 1.5nf 2 電容 20pf 2 電容 47nf 1 電容 10pf 2 電容 10nf 3 電容 5pf 3 電容 270pf 1 電容 150pf 1 電容 24nf 1 電容 110pf 1 電感 330H 2 電感 4.5H 1 電感 1H 2

43、電感 10H 2 電阻 50kΩ 3 電位器 電阻 10kΩ 4 電阻 6.2kΩ 1 電阻 2kΩ 5 電阻 50kΩ 1 電阻 680Ω 2 電阻 5kΩ 1 電位器 電阻 1kΩ 3 電阻 8.2kΩ 1 電阻 5kΩ 1 電阻 51Ω 1 電阻 2kΩ 1 電位器 穩(wěn)壓管二極管 IN4001 3 發(fā)光二極管 LED 1 可控硅 97A6 1 NE555 1 蜂鳴器 1 5V 三極管 2N2222 5

44、 8 參考文獻(xiàn) [1] 劉泉. 《通信電子線路（第2版）》. 武漢理工大學(xué)出版社. 2005 [2] 張肅文. 《高頻電子線路（第4版）》. 西安電子科技大學(xué)出版社. 2006 [3] 謝自美. 《電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試（第3版）》. 華中科技大學(xué)出版社. 2006 [4] 錢聰. 《通信電子線路》. 人民郵電出版社. 2003 [5] 李銀華. 《電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)》. 北京航空航天大學(xué)出版社. 2005 [6]

45、 李晉矩. 《通信電路與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》. 北京理工大學(xué)出版社. 2006 [7] 張新喜. 《 Multisim10電路仿真及應(yīng)用》. 機(jī)械工業(yè)出版社出版社. 2010.02. 本科生基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練成績(jī)?cè)u(píng)定表 姓 名 秦鳳 性 別 女 專業(yè)、班級(jí) 通信0801 題 目：無(wú)線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 答辯或質(zhì)疑記錄： 1 電容反饋三點(diǎn)式振蕩器與電感反饋三點(diǎn)式振蕩器相比有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：輸出波形好，工作頻率高 2 接收機(jī)為什么要采用可控硅來(lái)進(jìn)行控制？ 答：可控硅的一個(gè)性能是一旦導(dǎo)通后就會(huì)一直導(dǎo)通，適合防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的要求 3 緩沖級(jí)的作用 答：緩沖級(jí)能夠減弱前后級(jí)電路的相互影響，提高頻率穩(wěn)定性 成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)： 最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日