调频信号发射机与接收机的设计毕业论文.doc

1、I调频信号发射机与接收机的设计中 文 摘 要调 频 信 号 发 射 机 是 一 种 将 音 频 、 视 频 信 号 转 化 为 一 定 频 率 的 电 磁信 号 发 射 出 去 的 装 置 ， 而 调 频 接 收 机 是 一 种 将 一 定 频 率 的 电 磁 信 号 转 化为 音 频 、 视 频 信 号 并 接 收 的 装 置 ， 它 们 配 套 组 合 成 一 种 简 单 且 应 用 十 分广 泛 的 通 讯 工 具 。 我 们 身 边 常 见 的 调 频 对 讲 机 就 是 最 典 型 的 例 子 ， 调 频对 讲 机 上 既 有 发 射 机 又 有 接 收 机 ， 通 过 调 节 两

2、个 对 讲 机 的 频 率 一 致 ，就 能 完 成 彼 此 之 间 的 信 息 传 输 。调 频 信 号 发 射 机 是 基 于 BA1404 芯 片 设 计 的 ， 实 现 发 射 100MHz 的调 频 信 号 ； 调 频 信 号 接 收 机 是 基 于 CXA1238M 芯 片 设 计 的 ， 实 现 接 受88 108MHz 的 调 频 信 号 。关键字：调频信号发射机；BA1404；调频信号接收机；CXA1238M；调频IIThe design of FM signal transmitter and receiverABSTRACTFM transmitter is a kind

3、 of audio and video signal conversion for a certain frequency electromagnetic signal is transmitted out of the device, and FM receiver is a certain frequency electromagnetic signals into audio and video signals and receiving device, they assembled into a simple and widely used means of communication

4、. The most typical example is the US around a common FM radio, FM radio on both transmitter and receiver, by adjusting the two radio frequencies are consistent, will be able to complete transfer of information between each other.FM transmitter is designed based on the chip BA1404, transmit 100MHz fr

5、equency modulatio signal;FM signal receiver is designed based on the chip CXA1238M, accepted the 88 108MHz frequency modulation signal.KEY WORD:FM signal transmitter; BA1404; FM signal receiver; CXA1238M;FMIII目 录第一章 前 言 .11.1 课题研究的意义 .11.2 设计目标 .1第二章 无线电发射与接收 .22. 1 无线电发射 .22.1.1 无线电波 .22.1.2 无线电波的划

6、分 .22.1.3 无线电发射基本原理 .32. 2 无线电接收 .32. 3 无线电发射与接收工作原理 .3第三章 调频信号发射机的设计 .53. 1 系统设计 .53.1.1 设计方案 .53.1.2 系统框图 .53.1.3 系统组成 .63.2 系统电路原理图及工作原理 .93.2.1 系统电路原理图 .93.2.2 工作原理 .93.3 系统安装和调试 .103.3.1 PCB 板图设计 .103.3.2 系统安装 .113.3.3 系统调试 .12第四章 调频信号接收机的设计 .154. 1 系统设计 .154.1.1 设计方案 .154.1.2 系统框图 .154.1.3 系统组

7、成 .164.2 系统电路原理图及工作原理 .214.2.1 系统电路原理图 .214.2.1 系统电路原理图 .214.3 系统安装和调试 .224.3.1 PCB 板图设计 .224.3.2 系统安装 .234.3.3 系统调试 .23第五章 总 结 .24参考文献 .251第一章 前 言1.1 课题研究的意义人 类 是 通 过 语 言 来 进 行 信 息 交 换 的 。 在 远 古 时 期 乃 至 现 在 ， 我 认为 人 类 进 行 通 信 最 简 单 的 工 具 就 是 空 气 ， 在 一 定 距 离 内 ， 人 们 直 接 通 过语 言 来 进 行 信 息 的 交 换 。 因 为

8、声 音 通 过 空 气 的 传 输 距 离 是 有 限 的 ， 所 以随 着 距 离 的 增 加 ， 人 们 不 可 能 再 通 过 空 气 来 传 输 信 息 ， 这 时 候 就 需 要 新的 通 信 工 具 了 。 在 古 代 ， 人 们 通 过 飞 鸽 传 书 、 烽 火 、 鸣 钟 鼓 等 方 式 来传 递 信 息 。 随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 各 种 先 进 的 通 讯 工 具 相 继 问 世 ， 如电 脑 、 手 机 、 移 动 电 视 等 ， 这 些 是 通 过 金 属 导 体 和 电 磁 波 来 传 递 信 息 的 。在 一 些 偏 远 的 山 区 、 原 始 森

9、 林 ， 就 没 有 用 于 通 信 的 电 磁 波 ， 这 时 候 调 频对 讲 机 就 能 满 足 这 些 地 方 的 无 线 通 信 需 求 。 调 频 对 讲 机 上 不 仅 有 发 射机 还 有 接 收 机 ， 将 两 个 对 讲 机 调 在 同 一 频 率 点 上 ， 就 能 完 成 彼 此 之 间的 信 息 传 输 。调 频 信 号 发 射 机 与 接 收 机 在 我 们 现 实 生 活 中 的 应 用 十 分 广 泛 。 一 台发 射 机 、 一 部 电 视 机 和 一 台 接 收 机 就 可 以 组 成 电 视 无 线 耳 机 ， 避 免 在 夜间 收 看 节 目 时 影 响

10、 别 人 ； 一 台 发 射 机 、 一 台 汽 车 （ 接 收 机 ） 和 一 个MP3 就 可 以 组 成 汽 车 MP3 播 放 器 ， 它 可 以 把 MP3 上 的 音 乐 通 过 汽 车 播放 出 来 ； 一 个 发 射 器 ， 一 台 电 脑 和 一 个 接 收 器 可 以 由 无 线 家 庭 音 响 系 统 ，你 可 以 在 家 里 放 一 个 接 收 器 能 听 到 电 脑 上 的 音 乐 ， 没 有 约 束 ， 无 论 在家 里 的 任 何 地 方 都 可 以 听 到 音 乐 。 除 了 在 私 人 空 间 的 使 用 ， 调 频 信 号 发射 机 与 接 收 机 还 可

11、以 应 用 于 工 业 生 产 、 商 业 运 营 、 医 疗 监 护 、 军 事 天 文等 各 个 领 域 。 可 以 说 ， 该 课 题 具 有 一 定 的 研 究 意 义 和 价 值 。1.2 设计目标调 频 信 号 发 射 机 的 设 计 需 要 使 用 信 号 输 入 、 音 频 放 大 、 立 体 声 编码 、 调 制 、 调 频 波 发 射 等 电 路 ， 从 而 实 现 调 频 信 号 发 射 ， 并 可 用 接 收机 接 收 。 发 射 机 的 发 射 距 离 大 于 10 米 ， 发 射 频 率 100MHZ 左 右 。 调 频信 号 接 收 机 的 设 计 要 求 能 接

12、 收 88 108MHz 的 调 频 信 号 。2第二章 无线电发射与接收调 频 信 号 发 射 机 与 接 收 机 之 间 是 以 无 线 电 的 方 式 传 送 信 息 的 。 发 射机 发 出 语 音 、 视 频 等 信 号 ， 由 接 收 机 将 接 收 到 的 由 发 射 机 发 出 的 信 号 经处 理 后 转 换 为 人 们 可 以 识 别 的 相 应 的 信 号 ， 其 中 无 线 电 作 为 信 息 传 输 的载 体 ， 在 中 间 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 。2. 1 无线电发射2.1.1 无线电波无 线 电 波 是 一 种 电 磁 波 ， 而 电 磁 波 是

13、 一 种 人 既 看 不 见 也 摸 不 着 、 传播 不 需 要 通 过 任 何 载 体 的 一 种 特 殊 电 波 ， 其 传 播 速 度 和 光 速 基 本 相 同 。目 前 我 们 使 用 的 所 有 的 无 线 通 信 工 具 都 是 通 过 电 磁 波 来 传 递 信 息 的 ， 应用 范 围 广 。电磁波的频率范围非常宽，不同频率范围的电磁波用途不同，可以分为红外线、紫外线、X 射线、可见光和无线电波等 1。其中无线电的频率范围在几兆赫兹到几十万兆赫兹之间。电磁波的波长（ ） 、波速（C）与频率（ ）之间的对应关系如下：f2 （1）/Cf由于 ，代入上式可得：1/Tf（2）/fT

14、A2.1.2 无线电波的划分无线电波的波长在几百微米到几万微米之间，根据传播的特征和产生、放大等技术的差异，人们通常将无线电波划分为不同的波段或频段。表 1列出了无线电波的划分及其主要应用场合。3表 1 无线电波的划分及其主要应用场合 3通过上表我们可以看出，无线电波可以应用于不同的领域，30kHz 到300MHz 之间频率的无线电波主要用于民用和商业用途，其他频段的无线电波主要应用于军事和天文。2.1.3 无线电发射基本原理人体发出的语音信号频率约为 2020000Hz，通过话筒或麦克风（声电传感器）将语音信号转化为与其频率相同的音频电信号，经过发射机的进一步处理，再通过电磁波发射到更远的地

15、方。2. 2 无线电接收无线电接收的基本原理是，天线感应出许多调频信号，通过谐振电路选出一定频率的已调信号，再通过接收机的进一步处理将无线电信号转化为音频信号，再经放大后推动扬声器将声音播放出来。2. 3 无线电发射与接收工作原理无线电发射与接收工作原理可用如下图 1 方框图来表示。4图 1 无线电发射与接收工作原理方框图5第三章 调频信号发射机的设计3. 1 系统设计调 频 信 号 发 射 机 是 指 将 语 音 、 视 频 等 信 号 以 无 线 电 波 的 形 式 发 送 出去 的 一 种 最 简 单 的 通 信 设 备 ， 其 应 用 十 分 广 泛 ， 可 以 应 用 于 民 生 、

16、 商 业 、军 事 和 天 文 等 各 个 领 域 。 调 频 信 号 发 射 机 可 以 分 为 数 字 调 频 信 号 发 射 机和 模 拟 调 频 信 号 发 射 机 ， 本 次 毕 业 设 计 的 为 模 拟 调 频 信 号 发 射 机 。3.1.1 设计方案本 次 调 频 信 号 发 射 机 设 计 要 求 能 发 射 100MHz 左 右 的 高 频 信 号 ， 因此 我 选 择 集 成 芯 片 BA1404 作 为 核 心 元 器 件 ， 它 能 够 使 发 射 频 率 在85108MHz 内连续可调， 满 足 设 计 要 求 。 通 过 改 变 双 联 可 调 电 容 CV 的

17、值 来 改 变 发 射 频 率 ， 从 而 可 以 覆 盖 接 收 机 的 接 收 频 率 。 其 主 要 电 路 包 括BA1404 内 部 电 路 、 BA1404 基 本 电 路 、 LC 谐 振 回 路 和 高 频 功 率 放 大 电 路等 。 工 作 原 理 为 语 音 信 号 通 过 麦 克 风 或 音 频 传 输 线 到 BA1404 芯 片 中 ，完 成 音 频 信 号 的 放 大 、 解 码 和 调 制 ， 已 调 制 的 调 频 信 号 经 高 频 功 率 放 大器 放 大 后 从 天 线 上 发 射 出 去 。3.1.2 系统框图调 频 发 射 机 系 统 框 图 如 图

18、 2 所 示 ， 从 框 图 上 可 以 直 观 的 看 出 音 频信 号 从 输 入 到 发 射 的 整 个 过 程 。 其 中 音 频 放 大 、 编 码 、 产 生 19KHz 导频 信 号 和 调 制 的 过 程 是 在 集 成 芯 片 BA1404 中 完 成 的 。图 2 调 频 发 射 机 系 统 框 图6由 音 频 输 入 口 输 入 的 音 频 信 号 经 可 变 电 阻 控 制 音 量 后 输 入 集 成 芯 片BA1404 中 进 行 音 频 放 大 ， BA1404 中 的 38KHz 晶 体 振 荡 器 用 于 产 生 立体 声 编 码 所 需 的 38KHz 振 荡

19、 信 号 ， 该 信 号 经 二 分 一 分 频 后 生 成 19KHz的 导 频 信 号 4， 音 频 信 号 经 立 体 声 编 码 后 与 19kHz 的 导 频 信 号 一 起 混合 叠 加 为 立 体 声 复 合 信 号 。 集 成 芯 片 内 部 的 高 频 振 荡 器 产 生 高 频 载 波 ，将 立 体 声 复 合 信 号 与 高 频 载 波 以 调 频 的 方 式 进 行 调 制 5， 已 调 制 的 调 频信 号 经 集 成 芯 片 的 射 频 功 率 放 大 器 放 大 后 输 出 ， 输 出 的 调 频 信 号 经 高频 功 率 放 大 器 放 大 后 经 天 线 向

20、空 中 发 射 。3.1.3 系统组成3.1.3.1 系统主要元器件介绍本 系 统 使 用 集 成 芯 片 BA1404 作 为 核 心 元 器 件 ， 其 他 主 要 元 器 件 在系 统 中 起 到 了 辅 助 作 用 ， 帮 助 调 节 发 射 机 发 射 频 率 、 输 出 功 率 等 参 数 ，下 面 就 着 重 介 绍 这 些 元 器 件 的 工 作 原 理 以 及 功 能 。1.集 成 芯 片 BA1404BA1404 是 一 款 高 度 集 成 的 调 频 发 射 集 成 芯 片 ， 其 内 部 有 音 频 放 大 电路 、 立 体 声 编 码 、 调 制 、 38kHz 晶

21、体 振 荡 器 、 FM 调 制 、 射 频 放 大 器 等电 路 ， 该 芯 片 的 工 作 电 压 为 1 3V 6。 下 图 3 为 BA1404 芯 片 的 结 构框 图 。图 3 BA1404 集 成 芯 片 的 结 构 框 图7从 上 图 可 以 看 出 集 成 芯 片 BA1404 具 有 18 个 引 脚 ， 每 一 个 引 脚 都有 其 各 自 的 功 能 和 作 用 ， 在 设 计 整 个 电 路 原 理 图 时 将 所 有 引 脚 正 确 接 入电 路 中 就 可 以 完 整 实 现 该 芯 片 的 功 能 。 下 表 2 列 出 了 集 成 芯 片 BA1404所 有

22、引 脚 功 能 。表 2 BA1404 集 成 芯 片 引 脚 功 能2.双 联 可 调 电 容双 联 可 调 电 容 一 般 应 用 于 调 频 发 射 机 和 接 收 机 ， 通 过 调 节 双 联 可 调电 容 的 电 容 值 改 变 本 机 振 荡 频 率 和 高 频 振 荡 频 率 ， 从 而 可 以 控 制 调 频发 射 机 的 发 射 频 率 和 接 收 机 的 接 收 频 率 。 在 改 变 调 谐 回 路 的 振 荡 频 率时 ， 必 须 同 时 调 整 谐 振 回 路 的 谐 振 频 率 ， 在 本 次 设 计 中 ， 上 述 两 个 回路 是 采 用 一 只 20140p

23、F 调节范围的双 联 可 调 电 容 进 行 调 节 的 。3.高 频 功 放 管 90189018 是 NPN 型 高 频 硅 三 极 管 ， 在 调 频 发 射 机 和 接 收 机 中 得 到 普 遍使 用 ， 在 低 端 无 线 话 筒 中 也 有 使 用 ， 但 是 由 于 它 的 抗 干 扰 能 力 差 ， 噪 声大 ， 不 应 用 于 高 端 话 筒 。 在 本 次 设 计 中 ， 将 其 应 用 到 高 频 功 率 放 大 电路 中 ， 其 作 用 是 放 大 调 频 信 号 的 发 射 功 率 。3.1.3.2 系统组成电路1.BA1404 集 成 芯 片 内 部 电 路BA1404 集 成 芯 片 内 部 电 路 功 能 为 音 频 信 号 经 麦 克 风 或 音 频 传 输 线 输入 BA1404 的 1 和 18 引 脚 ， 在 音 频 放 大 器 的 作 用 下 放 大 信 号 ， 38kHz晶 体 振 荡 器 用 于 产 生 立 体 声 编 码 所 需 的 38kHz 振 荡 信 号 ， 该 信 号 经 二分 一 分 频 后 产 生 19kHz 的 导 频 信 号 从 13 脚 输 出 ， 放 大 后 的 音 频 信 号 经立 体 声 编 码 后 由 集 成 芯 片 的 第 14 引 脚 输 出 与 19kHz 的 导 频 信 号 一 起 在