【畢業(yè)學(xué)位論文】(Word原稿)短波接收機(jī)以二次變頻FM接收芯片MC3362為核心,以鎖相環(huán)頻率合成器MC145152產(chǎn)生第一本振的二次變頻短波調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-控制理論與控制工程

1 短波接收機(jī) 摘 要 本文介紹了以二次變頻 以鎖相環(huán)頻率合成器 由于該設(shè)計(jì)中采用高中頻變頻技術(shù) ,該機(jī)的鏡像抑制比及組合頻率抑制性等指標(biāo)達(dá)到題目的要求奠定了基礎(chǔ) ;利用 現(xiàn)的鎖相環(huán)頻率合成器易與單片機(jī)接口 ,實(shí)現(xiàn)全頻段自動(dòng)調(diào)諧 ,設(shè)定范圍自動(dòng)調(diào)諧 ,手動(dòng)步進(jìn)調(diào)諧等多種調(diào)諧方式 ,并擴(kuò)展了頻率范圍 ;利用雙柵場(chǎng)效應(yīng)管高放管 ,同時(shí)自動(dòng)調(diào)整中心頻率 ,兼顧了窄帶高增益與高放穩(wěn)定性的矛盾 ;人機(jī)交互系統(tǒng)有 4*4 小鍵盤和 122*32 點(diǎn)陣液晶顯示器 , 并利用實(shí)時(shí)鐘芯片 的不掉電 臺(tái) ,同時(shí)可實(shí)時(shí)顯示時(shí)間 ;利用 換芯片實(shí)現(xiàn)電池供電 ,并有電池欠壓報(bào)警 ,使該機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或高于題目要求 . 2 一 . 方案選擇與論證 根據(jù)題目的要求 ,提出幾種系統(tǒng)方案 : (1)如下圖 ): 該方案采用 率合成器產(chǎn)生本振的一次變頻技術(shù) 和 生的第一本振混頻 ,經(jīng)中放調(diào)諧放大后送到 鑒頻器鑒頻 ,然后把解調(diào)后的信號(hào)經(jīng)音頻功放推動(dòng)揚(yáng)聲器 . 本方案的主要特點(diǎn)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,易于實(shí)現(xiàn) . 但本方案不易達(dá)到題目要求的某些指標(biāo) ,如鏡像抑制比 . 3 (2)如下圖 ): 此方案不同于方案一之處在于采用二次變頻技術(shù) ,這樣相對(duì)方案一來(lái)說(shuō)可以明顯提高鏡像抑制比 還可利用其變頻級(jí)的增益 ,提高整機(jī)的靈敏度 . 并利用 D/A 產(chǎn)生的直流電壓自動(dòng)調(diào)整輸入回路中心頻率 ,兼顧了高放增益與帶寬的矛盾 . (3)如下圖 ) : 本方案由于采用 術(shù)產(chǎn)生本振信號(hào) ,可以獲得很高的頻率穩(wěn)定度 ,采 用這種方案可以大大改善系統(tǒng)性能 ,如臺(tái)調(diào)諧頻率可精確步進(jìn)、系統(tǒng)選擇性、頻率穩(wěn)定度、等指標(biāo)都可以做得很高 不易控制 ,實(shí)現(xiàn)起來(lái)技術(shù)難度較大 . 4 綜合考慮以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)、難度和可實(shí)現(xiàn)性 ,我們選擇了方案二 . 系統(tǒng)總原理圖如下頁(yè) : 二 . 理論分析與計(jì)算 設(shè)載頻信號(hào)為 : 調(diào)制信號(hào)為 : 則 ,該調(diào)頻波可以描述為 : co s)( c 5 K H 式中 該調(diào)頻波的最大相偏 式中 為最大頻偏 ,接收機(jī)的帶寬 故接收機(jī)的頻率步進(jìn) 我們選頻率步進(jìn)為 4 本題采用超外差式 收機(jī) ,這種方式能使接收機(jī)的性能得到改善 ,但同時(shí)混頻器又會(huì)給接收機(jī)帶來(lái)干擾問(wèn)題 混頻器的輸出只有輸入信號(hào) 本地振蕩的頻率 出的中頻分量 實(shí)際中還有其它的許多頻率分量也會(huì)經(jīng)混頻器輸出 ,這就有可能產(chǎn)生下面的干擾 : (1)有公式 : (p,q 是非負(fù)整數(shù) ) 1)()( 313 KH KH 12 m a x 6 當(dāng) l(或者說(shuō)變頻比 )一定時(shí) ,并能找到合適的 p,q 就會(huì)形成干擾 ,而階數(shù)越小 ,干擾越嚴(yán)重 (p+q1)提高中頻可以減小這種干擾的數(shù)目和階數(shù) . (2)這種干擾是由混頻器的非線性而形成的假中頻 . 如果干擾頻率 滿足上式 ,就能形成干擾 用 代入上式 ,可得 這一類干擾主要有中頻干擾 ,鏡像干擾及其它副波道干擾 . 影響本設(shè)計(jì)的主要是鏡像干擾 . 設(shè)混頻器中 c,當(dāng)外來(lái)干擾頻率 l 共同作用在混頻器的輸入端 ,也會(huì)產(chǎn)生差頻 i,從而會(huì)在接收機(jī)輸出端聽到干擾電臺(tái)的聲音 . 對(duì)于 其工作原理是當(dāng)開始計(jì)數(shù)時(shí) A 和 N 同時(shí)計(jì)數(shù) ,前置分頻器工作在 V+1 模式 ,當(dāng)計(jì)數(shù)器 A 溢出時(shí) ,控制前置分頻器以 V 模式工作 ,同時(shí)令自身停止計(jì)數(shù) ,當(dāng)計(jì)數(shù)器 N 溢出時(shí) ,令前置分頻器以 V+1 模式工作 ,同時(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 A 和 N 重新置數(shù) ,并開始新的計(jì)數(shù) . 分頻比公式如下 : 本機(jī)選用了 司的 40/ 41) 14 前置雙模分頻器及 相環(huán)芯片構(gòu)成吞脈沖頻率合成器 . 片已集成了參考分頻器 ,鑒相器和兩個(gè)計(jì)數(shù)器 ,并采用并行碼輸入易于和單片機(jī)接口 ,且提高了響應(yīng)速度 . 分： 為簡(jiǎn)化 計(jì)，本機(jī)放棄了常用的高電壓 據(jù)變?nèi)荻O管的特點(diǎn)，采用西勒振蕩器的形式，采用這種形式的振蕩器的好處是：電路容易起振，只需較低的壓控電壓即可滿足頻率范圍內(nèi)的要求。 同時(shí)為了提高 負(fù)載能力及減少負(fù)載對(duì) 的影響，我們采用后接射隨器，此時(shí)分兩路信號(hào)，一路去前置變模分頻器 ,另一路去混頻器作第一本振。 環(huán)路濾波器 (如右圖 ): 這是 的重要部分 ,它對(duì)環(huán)路參數(shù)調(diào)整起著決定性的作用 15 其中 由右式?jīng)Q定 其中 為阻尼系數(shù) ,鑒相器增益 ,益 ,N 為反饋環(huán)總分頻比 . 為了確保能鎖定所需頻率 ,同時(shí)捕獲時(shí)間不太長(zhǎng) ,本機(jī)環(huán)路參數(shù)選取 r=30, =1,N=5175. 同時(shí)為了濾除相位噪聲 ,在主濾波器前為 濾波器 ,副濾波器的截止頻率遠(yuǎn)小于主濾波器 . 控制部分 : 如右圖所示 ,為了減少系統(tǒng)資源的占用和控制時(shí)間 ,本機(jī)采用兩片 27和 A 的分頻數(shù) ,用一片 82出地址碼 ,即可同時(shí)往222)1 0 0 010(21V c 16 和 準(zhǔn)確的完成搜索任務(wù) ,大大減輕了系統(tǒng)軟件的負(fù)擔(dān)和確保鎖定時(shí)間 . 控制系統(tǒng)、協(xié)調(diào)系統(tǒng)的其它各部分 用串行 D/動(dòng)改變第一本振頻率 ,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制輸入回路中調(diào)諧放大器的中心頻率并自動(dòng)搜索電臺(tái)的功能 . 本機(jī)采用液晶顯示器和鍵盤作為人機(jī)交互系統(tǒng) ,4*4 鍵盤用來(lái)控制系統(tǒng)的各功能的選擇 , 由液晶顯示當(dāng)前系統(tǒng)的工作信息及鍵盤的部分功能說(shuō)明 (采用中文菜單形式 )右上圖 ),工作在上一次關(guān)機(jī)時(shí)的電臺(tái) , 電臺(tái)信息的保存利用了實(shí)時(shí)鐘芯片 同時(shí)利用它實(shí)時(shí)顯示時(shí)間 , 提高了信息存取的效率 . 17 系統(tǒng)的工作主界面如上圖所示 : 右圖為按下自動(dòng)搜索鍵后的界面 . 若當(dāng)前工作的電臺(tái)沒信號(hào)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)提示 . 本系統(tǒng)采用菜單選擇 ,提供了良好的人機(jī)交互界面 ,并且有幫助顯示 . 軟件流圖如下圖所示 : 18 本系統(tǒng)還用單電源供電 ,采用 司生產(chǎn)的換芯片行電源變換給系統(tǒng)供電 . 工作原理圖如右圖所示 . 可以用電池進(jìn)行供電 作模式 ,工作的開關(guān)頻 率為 170得輸出的紋波比較容易濾掉 ,同時(shí)保證了轉(zhuǎn)換的高效性 ,效率達(dá) 87%用穿芯電容與外圍連接 行電源監(jiān)控 (源監(jiān)測(cè) ). 考慮到題目要求音頻最大不失真輸出功率 100 時(shí)音頻放大器能夠盡量與系統(tǒng)用同一組 +5故選用能 +5V 供電最大不失真功率達(dá) 350 19 作為音頻放大器 . 四 1. 測(cè)試所用儀器 : 頻信號(hào)發(fā)生器 ,字萬(wàn)用表 ,波器 ,流毫伏表 ,8負(fù)載電阻 ,率計(jì) . 2. 整機(jī)測(cè)試指標(biāo) (1)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ,測(cè)試靈敏度必須在無(wú)外界電磁場(chǎng)干擾的屏蔽室內(nèi)進(jìn)行 ,利用環(huán)形天線 ,通過(guò)儀器設(shè)備測(cè)量 無(wú)法采用此方法 測(cè)試最小的輸入信號(hào) 外接一個(gè) 40減探頭 ,接至接收機(jī)天線處 ,由大小逐漸減小輸入調(diào)頻波的幅度 ,直至接收機(jī)輸出信號(hào)的失真度大于 10%. 20 測(cè)試數(shù)據(jù)如下表 : (敏度 ( V) 2)用 并加一個(gè) 40減探頭 ,斷開 455K 陶瓷濾波器的輸出端 ,在輸出端接一 1K 負(fù)載電阻 ,然后用交流毫伏表測(cè)量濾波器的輸出電壓 .當(dāng) 分別記錄電壓值與 并比較 . 輸入頻率 出衰減 200 23 件 3)在輸出最大不失真功率條件下 ,斷開 455K 陶瓷濾波器的輸出端 ,在輸出端接一 1K 負(fù)載電阻 ,然后用信號(hào)源產(chǎn)生一頻偏 3制信號(hào)為 1小信號(hào)調(diào)頻波 ,輸出加 40當(dāng) 10和 fi=得出數(shù)據(jù) . 輸入頻率 0出衰減 440 48 件 21 (4)用 頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一 8等幅 波 接收機(jī)斷開 455瓷濾波器輸出 ,接一