无线接收发射系统的设计.doc
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1、吉林工程技术师范学院课程设计论文目录第一章 绪论1第二章 系统方案设计2第三章 硬件设计与调试5第四章 各部分设计及原理分析10第五章 总结与展望18第一章 绪论1.1概述电学的发展肇始于18世纪晚期至19世纪早期。在以发明者伏特命名的伏特电池出现之后,开始有了直流电路。不久,即出现了低频交流电路。它利用法拉第感应定律所制造的发电机与变压器,可以更有效的产生与传输交流电能。以后经过斯坦因麦兹、爱迪生、西门子、和特斯拉等科学家的卓越工作,电力的产生与输配电工程发展十分迅速,成为人类生活不可或缺的极重要组成部分。在此基础上,利用电能来传送信息,或成为人们追求的另一目标。1864年英国物理学家麦克斯
2、韦发表了电磁场的动力理论这一著名论文,总结了前人在电磁学方面的工作,得出了电磁场方程,从理论上证明了电磁波的存在,为后来的无线电发明和发展奠定坚实的理论基础。1907年李德福雷斯特发明了电子三极管,用它可组成具有放大、振荡、变频、调制、检波、波形变换等重要功能的电子线路,为现代千变万化的电子线路提供了“心脏”器件。1948年肖克莱等人发明了晶体三极管,它在节约电能、缩小体积与重量、延长寿命等方面远远超过电子管,因而成为电子技术发展史上第二个里程碑。20世纪60年代开始出现的将“管”、“路”结合起来的集成电路,几十年来已取得极其巨大的成就。中、大规模乃至超大规模集成电路的不断涌现,已成为电子线路
3、,特别是数字电路发展的主流,对人类进入信息社会起了不可估量的推动作用。者可以说是电子技术发展史上的三个重要里程碑。从发明无线电开始,传输信息就是无线电技术的首要任务。回顾人类的信息传输史,不难发现调频收音机在这一过程中起了重要的作用,在电视电脑尚未普及的年代调频收音机成为人们获取信息的主要渠道。而调频收音机也为其他同类产品奠定了技术基础。1.2 高频通信系统课设意义 高频通信系统课程设计为广大的学生提供了一个实际动手操作的机会,。在实际的动手操作中将知识与实际结合在一起,为进一步的学习打好了基础。第二章 系统方案设计2.1目的和任务:在修完模拟电路和高频电路课程后,通过高频电路课程的设计性试验
4、的训练,让学生们掌握基本的高频调频发射机、接收机系统的设计方法,加深对所学课程理论的理解,培养学生的工程实践能力,应用能力和创新能力。本课程设计的任务是:通过实践教学使学生巩固理论知识,培养工程设计能力,应用能力和创新能力。2.2 设计过程:在充分理解理论知识的基础上结合实际,理清其工作原理,分析电路图。按照电路图连接电路,插件,焊接,调试,撰写论文2.3调幅收音机电路原理图:图21调频收音机电路原理图2.4调幅收音机工作原理:收音机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波(解调)还原成音频信号,送到耳机变成音波。由于广播事业发展,天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来,
5、音频信号就会象处于闹市之中一样,许多声音混杂在一起,结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目,在接收天线后,有一个选择性电路,它的作用是把所需的信号(电台)挑选出来,并把不要的信号“滤掉”,以免产生干扰,这就是我们收听广播时,所使用的“选台”按钮。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号,利用它直接推动耳机(电声器)是不行的,还必须把它恢复成原来的音频信号,这种还原电路称为解调,把解调的音频信号送到耳机,就可以收到广播。 上面所讲的是最简单收音机称为直接检波机,但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱,直接把它送到检波器不太合适,最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器,把高
6、频信号放大。即使已经增加高频放大器,检波输出的功率通常也只有几毫瓦,用耳机听还可以,但要用扬声器就嫌太小,因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。 高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大,但是选择性还较差,调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍,一般要有几级的高频放大,每一级电路都有一个谐振回路,当被接收的频率改变时,谐振电路都要重新调整,而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样,为了克服这些缺点,现在的收音机几乎都采用超外差式电路。 超外差的特点是:被选择的高频信号的载波频率,变为较低的固定不变的中频(465KHz),再利用中频放大器放大,满足检波的要求,
7、然后才进行检波。在超外差接收机中,为了产生变频作用,还要有一个外加的正弦信号,这个信号通常叫外差信号,产生外差信号的电路,习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频,因此在混频器之前的选择电路,和本振采用统一调谐线,如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐,使之差保持固定的中频数值。由于中频固定,且频率比高频已调信号低,中放的增益可以做得较大,工作也比较稳定,通频带特性也可做得比较理想,这样可以使检波器获得足够大的信号,从而使整机输出音质较好的音频信号。调幅收音机由输入回路、本振回路、混频电路、检波电路、自动增益控制电路(AGC)及音频功率放大电路组成输入回路由天线线圈和可变
8、电容构成,本振回路由本振线圈和可变电容构成,本振信号经内部混频器,与输入信号相混合。混频信号经中周和455kHz陶瓷滤波器构成的中频选择回路得到中频信号。至此,电台的信号就变成了以中频455kHz为载波的调幅波。中频信号进行中频放大,再经过检波得到音频信号,经功率放大输出,耦合到扬声器,还原为声音。其中,中放电路增益受AGC自动控制增益控制,以保持在电台信号不同时,自动调节增益,获得一致的收听效果。.其工作原理图如图所示:图22调幅收音机工作原理图第三章 硬件设计与调试3.1元器件的选择: 三极管: 9018F或G 1支, 9018H 2支, 9014C 1支,9013H 2支。发光二极管:
9、1支。 磁棒线圈: 1套。中周:红、白、绿(或黑) 3个。输入变压器:E型六个引脚 1个。扬声器: 1个。 电阻器:11支。电位器:1支。 电解电容:4支。瓷片电容:5支。 双联电容:1支。收音机前盖:1个。 收音机后盖:1个.刻度尺:1块。 双联拨盘:1个。电位器拨盘:1个。 印刷电路板:1块。电原理图及装配说明:1份。 电池正负极簧:1对。连体弹簧:1个。 焊接线:4根。双联及拨片螺丝:3粒。 电位器拨盘螺丝:1粒。自攻螺丝:1粒。 镊子 1把。万用表: 1块。 尖嘴钳子:1把。电烙铁: 1把。 焊锡: 适量。3.2 几种器件简介:3.2.1收音机中周: 是中频变压器(俗称中周),是超外差
10、式晶体管收音机中特有的一种具有固定谐振回路的变压器,但谐振回路可在一定范围内微调,以使接入电路后能达到稳定的谐振频率(465kHz)。微调借助于磁心的相对位置的变化来完成。 收音机中的中频变压器大多是单调谐式,结构较简单,占用空间较小。由于晶体管的输入、输出阻抗低,为了使中频变压器能与晶体管的输入、输出阻抗匹配,初级有抽头,且具有圈数很少的次级耦合线圈。双调谐式的优点是选择性较好且通频带较宽,多用在高性能收音机中。 晶体管收音机中通常采用两级中频放大器,所以需用三只中周进行前后级信号的耦合与传送。实际电路中的中周常用BZ1、BZ2、BZ3等符号表示。在使用中不能随意调换它们在电路中的位置。T2
11、 为振荡线圈的中周型号为LF10-1(红色)T3为第一级中放的中周型号为TF10-1(白色)T4为第二级中放的中周型号为TF10-2(黑色)中周外壳除起屏蔽作用外,还起导线的作用,所以中周外壳必须可靠的接地。3.2.2种常用电容器的结构和特点:电容器是电子设备中常用的电子元件,下面对几种常用电容器的结构和特点作以简要介绍,以供大家参考。 1铝电解电容器:它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质,插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理,做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性,适于电源滤波或低频电路中,使用时,正、负极不要接反。 2钽铌电解电容器
12、:它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是:体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好,用在要求较高的设备中。 3陶瓷电容器:用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是:体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大,但损耗和温度系数较大,适用于低频电路。 4云母电容器:用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是:介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小,适用于高频电路。 5.薄膜电容器:结构相同于纸
13、介电容器,介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介质常数较高,体积小、容量大、稳定性较好,适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器,介质损耗小、绝缘电阻高,但温度系数大,可用于高频电路。 6.纸介电容器:用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大,适用于低频电路。 7金属化纸介电容器:结构基本相同于纸介电容器,它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔,体积小、容里较大,一般用于低频电路。8油浸纸介电容器:它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高
14、,但体积较大。此外,在实际应用中,第一要根据不同的用途选择不同类型的电容器;第二要考虑到电容器的标称容量,允许误差、耐压值、漏电电阻等技术参数;第三对于有正、负极性的电解电容器来说,正、负极在焊接时不要接反。3.2.3瓷片电容:是用瓷片做介质的电容器。电容量小,体积小,耐压较。3.3调试与安装3.3.1焊接元器件:焊接是安装电路的基础,我们必学注意他的技巧和注意事项:焊锡之前应该先插上电烙铁的插头,给电烙铁加热。焊接时,焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度,这样焊锡与电烙铁夹角成90度。焊接时,焊锡与电烙铁接触时间不要太长,以免焊锡过多或是造成漏锡;也不要过短,以免造成虚焊。元件的腿
15、尽量要直,而且不要伸出太长,以1毫米为好,多余的可以剪掉。焊完时,焊锡最好呈圆滑的圆锥状,而且还要有金属光泽。3.3.2安装工艺要求在动手焊接前用万用表将各元件测量一下,做到心中有数,安装时先装低矮和耐热的元件(如电阻),然后再装大一点的元件(如中周,变压器),最后装怕热的元件(如三极管)。电阻的安装:将电阻的阻值(参照前面所说明的电阻值计算示意图)选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装,也可以采用立式安装,高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长度要适中,不要剪的太短,也不要留太长,它们不要超过中周的长度,太高会影响后盖的安装。磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松看焊锡
16、丝来回摩擦几次即可自动镀上锡,四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双连拔盘安装时离电路板很近,所以在它的园周内的高出部分的元件脚在焊接前先用斜口钳剪去,以免安装或调谐时有障碍,影响拔盘调谐的元件有T2和T4的引出脚,电位器的开关脚和一个引脚。耳机插座的安装:焊接时速度要快,以免烫坏插座的塑料部分而导致接触不良。 发光管的安装按照图示弯曲成型,直接插在电路板上焊接。(由于事先没有主要,所以这部分没有弯曲好)。喇叭安放挪位后再用电路铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。3.3.3:调试过程:测量电流,电位器开关关掉,装上电池,用万用表的50mA档表装跨接在电位器
17、开关的两端(黑表笔接电池负极,红表笔接开关的另一端),若电流指示小于10mA,则说明可以通电,将电位器开关(音量旋至最小即测量静态电流)用万用表分别依次测量D,C,B,A四个电流缺口,若被测量的数字在规定的参考值(参考值见图中,在实际测量中,D点的电流很小,小于0.1mA,其他点正常)左右即可用烙铁将这四个缺口依次连通,再把音量开到最大,调双连拔盘即可以到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方,并不要影响调谐拔盘的旋转和避开螺丝桩子,电路板挪位后再上螺丝固定,这样一台自己辛勤劳动制作的收音机就安装完毕。当测量不在规定电流值在右请仔细检查三极管的极性有没有装错,中周,输入变压
18、是否装错位置以及虚假错焊等,若测量哪一级电流不正常则说明哪一级有问题。3.3.4 收音机统调:收音机统调是通过调试收音机的输入回路、本机振荡频率、中放回路的中频频率校正,从而达到在接收的频率范围内机子具有良好的频率跟踪特性。所谓跟踪是指在接收的频率范围内,当接收任一频率的电台时,本机振荡频率与要接收的频率通过混频电路后都应该输出标准的中频频率信号,在超外差AM(调幅)波段中,中频频率为465KHZ。中波的频率范围是在530KHZ-1600KHZ,本机振荡的频率范围在955KHZ-2065KHZ,收音机是通过一个双联可变电容来同时改变输入回路的谐振频率和本机振荡频率的,理想状态下,在选台时在整个
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