1、 I 摘 要 本高频电路实训装置结合了经典的高频实用电路，把多个高频电子线路模块集成在一个实训箱里面，应用多种抗干扰技术，使模块各自独立工作而不互相干扰。实验箱 分别由 晶体管振荡电路， AM 发射机电路， AM 接收机电路， FM 发射机电路，FM 接收 机电路， FSK 调制电路， FSK 解调电路， CPLD 频率计电路，系统电源电路模块等组成。每个模块电路的主要信号都引出相应得测试端子，学生可通过观测测试端子的信号参数来近一步理解和学习高频电子线路，每个模块都贴近于实践，具有很强的实践性和应用。每个模块的单元电路都使用跳线的短路端子断 开相应功能的单元，以便能更好的减少后极对前极单元的
2、影响，使学生能更好的理解和掌握高频电子线路的信号流程。该实训装置可为无线电调试技术工种提供职业技能训练和职业技能鉴定使用的教学仪器。 关键词 ： 高频电子线路 实训箱 模块化设计 测试端子 II ABSTRACT The high frequency circuit practical equipment which integrates multi high frequency circuitry combines with classical high frequency practical circuit, and applies multi anti-molestation techn
3、ology, which makes every module works independently. This high frequency circuits, which made up of crystal oscillator circuit, FM transmitter circuit, FSK modulation and demodulation circuits, frequency meter circuit and system power. The main signal of every module has a testing terminal; Students
4、 can use the parameter by observing the testing terminal to make more study. Every module has strong practice and application ability. The cell circuit of every module use jumping line of shot circuit terminal to cut the relevant function, so that reduce the infection of former distinction from latt
5、er distinction, and then students can understand the signal flow of high frequency nicely. This equipment can be used as a teaching equipment of professional technology training and appraisal of wireless debugging technology. Keywords: high frequency circuit communication design jumping line of shot
6、 circuit classical high frequency practical circuit III 目 录 目 录 . I 1 引 言 . 1 2 设计要求 . 3 3 方案论证与比较 . 3 3.1 系统方案论证与选择 . 3 3.2 FM发射电路设计方案论证与选择 . 3 3.3 FM接收 发射电路设计方案论证与选择 . 4 4 系统组成 . 4 5 模块电路设计 . 5 5.1 LC与晶体管振荡电路设计 . 5 5.1.1 单元电路 设计 . 5 5.1.2 安装与调试 . 5 5.2 AM发射机电路设计 . 6 5.2.1 设计思路 . 6 5.2.2 工作原理及组成框图
7、. 6 5.2.3 主要技术指标 . 6 5.2.4 单元电路设计 . 7 5.2.5 安装与调试 . 11 5.3 AM接收机电路设计 . 12 5.3.1 工作原理及组成框图 . 12 5.3.2 主要技术指标 . 12 5.3.3 单元电路设计 . 13 5.3.4 安装与调试 . 14 5.4 FM发射机电路设计 . 17 5.4.1 设计思路 . 17 5.4.2 工作原理及组成框图 . 17 5.4.3 安装与调试 . 18 5.5 FM接收机电路设计 . 20 5.5.1 设计思路 . 20 IV 5.5.2 工作原理及组成框图 . 20 5.5.3 安装与调试 . 22 5.6
8、 FSK 调制电路设计 . 24 5.6.1 FSK 原理及信号产生框图 . 24 5.6.2 单元电路设计 . 25 5.7 FSK 解调电路设计 . 27 5.7.1 FSK 解调原理及信号产生框图 . 27 5.7.2 单元电路设计 . 27 5.8 CPLD 频率计电路设计 . 32 5.8.1 单元电路设计 . 32 5.8.2 程序设计 . 33 5.9 系统电源电路设计 . 38 6 结 论 . 39 参考文献 . 40 附录一 样机图片 . 41 致 谢 . 42 1 1 引 言 “无线电调试技术” 实训课是通信工程和电子信息工程 重要专业基础课。通过无线通信系统的学习使学员能
9、更好的理解和掌握信号系统、通信原理及无线电传送的基本理论知识。 这课程主要 针对通信 工程和 电信工程 专业的学生 进行 职业技能鉴定 训练和考核 ，结合通信原理、仪器仪表 、高频电子线路等相关 知识 ， 是基于 对学员训练 无线电 电路设计、 仪器仪表使用能力 而设计的 无线电调试 实训装置 。 在 过去的 无线电 实训模式 中一般是 学员采用 分立 式 元件和万能 板 对高频实训电路 进行搭接和调试，学员能从中学到 焊接技术、 高频电路的调试方法及解决高频干扰等 很多知识，但 同时也存在一定的不足 ， 比如如学员 对系统不了解， 在实际的实训中只针对某一个高频电路进行训练，学员在有限的时间
10、内无法快速的理解系统原理及组成；有时调试的电路无法应用于实际当中， 只是对电路进行验证， 使得所学知识的跟实际脱节 ，影响学员学习热情和兴趣； 在者就是来自各方面的干扰对无线电影响很大，有时会由于焊接或元器件的参数使电路无法正常工作，学员需要对电路不断的调试和更换电 子元器件的参数来达到对电路的调试，这样往往需要一定的学习周期，以至学员在短时间内无法建立无线电通信系统概念。 目前有关无线电调试技术的新型教学仪器中，大部份是应用于实验场合，而在实训和无线电职业技能培训鉴定 方面尚无理想的教学设备 ， 目前所使用的教学仪器设备不 适合 培训课程 ，在实验箱 上 的电路学员能调试的地方很少， 只能观
11、测系统已设置好的参数的信号模型，而无法根据自己来设定参数； 系统中的功能电路没有模块化，很难实现对单元短路的调试和测试，学员 只能知道验证的结果，而对系统内部的信号流程及工作参数无法获得，这样 学员只能获 得概念上的学习而无法指导实践工作。 通过不断的摸索， 我们 开发和设计了 针对无线电调试技术的 实训装置， 目的是使学生在高频电路原理和安装、调试方法、检测手段、电路稳定、抗干扰等技术要点方面获得实际的经验与体会，从而提高相应的 实践 操作能力。 通过 结合我院 进行的 实习、实训、课程设计、毕业设计 等 四位一体教学模式改革的成功探索， 使学生 的 专业技术能力可以 迅速提 升。学院 对学
12、生的培养进行系统化的分析， 对学生大学职业技能进行职业化的培养，使学生 在大学不仅拥有扎实的理论基础，同时具有较高的专业实践能力，形成学生即引导理论学习，又能指 导实践操作一体化人才，使学生 在毕业时具有很强的适应工作 岗位 的能力。在学院进行的特色教育的同时 ，通过开放实验室 ，举办各类科技 竞赛活动，结合毕业设计对无线电调试技术的实训装置进行开发和设计， 面向相关 培训 和 考核训练 的 平台。 2 该实训装置 在无线通信方面采用 三类无线传输方式，分别是调幅方式，调频方式和 FSK 调制与解调方式，这样 可对无线电通信 的发射与接收进行学习，且可根据自行调试和设计的参数来调制信号发射，再
13、通过本实训装置进行相应的接收，使学员对发设和接收有系统性的理解 。 在一般的高频电子线路实验教学仪器中，主要是结合教材 顺序来安排实验，学员通过实验课的学习和验证进一步加深对理论的理解， 这样只能是单电路模块的学习，而在职业技能训练和鉴定时，要求学员能对整个通信系统的了解和掌握， 这样的教学仪器很难满足要求。 经过对市场调研，目前用于无线电调试的 考工 实训 和职业技能鉴定 的教学仪器相对不完善，开发好 可运用于大、中专院校的实训教学和科研机构的实验设备， 所以 具有很强的实际应用价值和市场前景。 3 2 设计要求 设计并制作适合 无线电调试技术实训 、职业技能训练和职业技能鉴定相应工种 的实
14、训装置，结合经典的 高频电子电路，学生能通过实训更好的掌握所学的理论知识，要求易懂易学，能通过对关键的信号探测点来测量参数，通过分析波形和参数进一步加深加固理论知识，使高频理论知识实践化。 设计过程先采用 万能 实验板搭接各相应的模块电路，通过实验室提供的仪器设备，逐个调出各模块电路，记录电路各参数指标；然后用 Protel DXP 软件画出各模块电路的原理图及 PCB 板图；接着把各模块的PCB 板图合并在一起，并开板加工成印制电路板；对印制板电路按信号的工作流程及各模块特点逐个焊接和调试模块电路；要求调试和修改从而达到各模块的相应技术指标 的要求；并设计箱体的外观及尺寸 大小；最后 完成实
15、训箱 。 3 方案论证与比较 3.1 系统方案论证与选择 方 案一：采用 单元单元电路设计，再用连接导线来组合无线电通信的实训装置，这样的优点是功能模块单元化，学员通过各个单元电路来加深对高频电子电路的学习和理解，信号也易于测试和调节，但在组合成相应的功能模块时，因连接导线较多，一方面给学员感觉较为杂乱，同时也存在一定的干扰，而无线电通信对干扰信号反映较为敏感 。 方案二：采用 单元电路集成 相应的功能模块，每个模块在系统里相对独立，模块之间的连接导线较少，是末级之间的传输关系，对功 能模块内的单元电路不会存在着干扰，同时也使实验系统比较简洁；另一方面我们吸收了方案一的优点，利用短路端子来对功
16、能模块中的单元电路分割开， 这样即可以对单元电路进行测试和设计，也可以用相对独立的功能模块组成特定的无线传输通信系统 。 综上所述，本设计选择方案二，即 采用单元电路集成相应 功能模块 的系统设计方式。 3.2 FM 发射电路设计方案论证与选择 方 案一：采用单片调频发射集成电路 MC2833 及相关电路组成。它可构成发射高频率信号的功率放大器。但由于该芯片涉及到的谐振回路较多，不易统调，因而频率不易控制，导致信号不稳定、容 易跑台，实现较为困难。 4 方案二：采用集成芯片 BA1404 及相关电路构成。它主要由前置音频放大器，立体声调制器、 FM 调制器及射频放大器组成。利用内部参考电压改变
17、变容二极管的电容值，可实现发射频率的调整。典型调频频段为 75-108MHz。 综上所述，本设计选择方案二，即利用集成芯片 BA1404 实现 FM 发射电路。 3.3 FM 接收 发射电路设计方案论证与选择 方案一：采用 美国 MOTOROLA 公司生产 的 芯片 MC3362。该芯片是 单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯和数据传输的无线接收机。 MC3362 片内包含振荡电路、混频 电路、限幅放大器、积分鉴频器、场强指示驱动及载频检波电路等电路。具有低供电电压、低功耗、灵敏度高等特点。但是该电路较多用于调频广播接收，在要求的频段内进行调试相对困难。 方案二：采用集成芯片 CXA123
18、8S。该芯片内部包含 FM前置放大、立体声解调放大、 FM 中频放大及鉴频等环节，尤其是芯片内采用了锁相技术，因而具有中心稳定，调谐简单、抗干扰性强、电路稳定等优点。 综上所述，本设计选择方案二，即采用 CXA1238S 电路构成 FM 接收机电路。 4 系统组成 系统是由九个 高频实训 电路模块组成，分别 由 晶体管振荡电路， AM 发 射机电路，AM 接收机电路， FM 发射机电路， FM 接收 机电路， FSK 调制电路， FSK 解调电路，CPLD 频率计电路，系统电源电路 模块等组成，其框图如图 4-1 所示。 图 4-1 系统模块框图 FM 接收机电路 CPLD 频率计电路 FM
19、发射机电路 FSK 调制 电路 系统电源 电路 AM 发射机电路 AM 接收机电路 晶体管振荡电路 FSK 解调 电路 5 5 模块电路 设计 5.1 LC 与晶体管振荡电路设计 5.1.1 单元电路设计 LC 与晶体管振荡电路的输出是发射机的载波信号源，要求它的振荡十分稳定。一般使用晶振电路，其中 Q值可达数万，其频率稳定度可达 10-5 10-6。电路如图 5-1所示。在图 1-1中，晶振 JT和 C1、 C2、 C3、 VT1构成电容三点式振荡电路，振荡频率为 3.579MHz。电路中的 R1、 R2、 R3 决定晶体管的静态工作点，其中 R1可以调整。在对静态工作点设置时，先设定集电极
20、电流 ICQ，一般 ICQ 取 0.5 4mA， ICQ 太大会引起输出波形失真，产生高次谐波。设晶体管 =60， ICQ=2mA,UEQ=(1/21/3)Ucc，则可算出 R1， R2， R3。如按图 1-1 所示安装电路，在调试中 UBQ=8.3 V,UEQ=7.7 V。 3 D G 1 0 0V T 1150KR1100R23KR35 3 0 p FC1300pFC2150pFC3C43 .5 7 9 M H ZJTABCo+ 1 2 V图 5-1 晶体振荡电路 5.1.2 安装与调试 调试晶体振荡器时，应先断开晶振，使振荡器不振荡，再用万用表测三极管的各级电压。 UEQ应满足 UEQ/
21、（ R2+R3） ICQ=2mA 若不满足，则可调整 R1 值。将三极管的静态工作点调试正确后，再接上晶振，测量振荡器的振荡频率和输出电压的幅度。测量时要正确选择测试点，使仪器的输入阻抗远大于电路测试点的输出阻抗。在输出端还应接负载电阻 RL， RL应与下一级电路的等效输入阻抗相等。若仪器的输入阻抗较高，则可选择 A 点 测量；若仪器的输入阻抗较低，则应选择 B 点测量，这时耦合电容 Co的取值约为 20pF。 6 5.2 AM 发射机电路设计 5.2.1 设计思路 单频点是指发射和接收的载频为固定值的频率点，这样在发射和接收时不需考虑因波段不同而引起放大器性能 不同的因素，简化了设计难度。单
22、工是指对讲机在发射时就不能接收，在接收时就不能发射，即一次只能进行一种操作，要么发射，要么接收。这样，一个对讲机只是相当于一个发射机和一个接收机的组合，用一个开关来控制发射与接收的转换。为了设计的简便，一般对讲机采用调幅发射与接收。 5.2.2 工作原理及组成框图 其 工作原理是：第一本机振荡产生一个固定频率的中频信号，它的输出送至调制器中；话音放大电路放大来自话筒的信号，其输出也送至调制器中；调制器输出是已调幅的中频信号，该信号经中频放大器放大后与第二本振信号混频；第二本振是一频率可变的信 号源，一般选第二本振频率 o2 是第一本振频率 o1 与发射载频 o1 之和；混频器输出经带通或低通滤波器，使输出载频 c=o2 -o1；功放级将载频信号进行功率放大到所需发射的功率。 点频调幅发射机组成框图如图 5-2 所示。 图 5-2 点频调幅发射机组成框图 5.2.3 主要技术指标 （ 1） 工作频率范围 点频调幅发射机的 工作频率为 3.579MHz。 （ 2） 发射功率 一般是指发射机输送到天线上的功率，只有当天线的长度与发射频率的波长可比拟时，天线才能有效地将 载波发射出去。波长与频率的关系为： = / o1 本振 缓冲 调制器 功率激励 功放 缓冲 o1 、 o2 话音放大
