技术文件 完成时间：2008-12-27 通信基本电路实验设计报告 项目名称：FM调频收发系统设计 设计小组编号：56 设计小组名单：任政（组长）、张涌、周宇浩崴 上海交遗大学电于信息与电气工程学院电于工程系
技术文件 完成时间：2008-12-27 通信基本电路实验设计报告 项目名称：FM 调频收发系统设计 设计小组编号：5 6 设计小组名单：任政(组长)、张涌、周宇浩崴 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 电子工程系
姓名 班级 学号 具体负责的工作 联系方式 发射机、接收机系统设 任政 F0603008 5060309318 计，参数计算，调试， 13764219557 报告撰写， 发射机、接收机系统设 张涌 13817194983 F0603008 5060309307 计与焊接电路，调试， zyjustice@situ.edu.cn 报告撰写 发射机、接收机系统设 13564747357 周宇浩崴 F0603005 5060109010 计与焊接电路，调试， Raine_jou@yahoo.com. 报告撰写 cn 上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系 地址：东川路800号 邮编：200240
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 电子工程系 地 址：东川路 800 号 邮 编：200240 姓名 班级 学号 具体负责的工作 联系方式 任政 F0603008 5060309318 发射机、接收机系统设 计，参数计算，调试， 报告撰写， 13764219557 张涌 F0603008 5060309307 发射机、接收机系统设 计与焊接电路，调试， 报告撰写 13817194983 zyjustice@sjtu.edu.cn 周宇浩崴 F0603005 5060109010 发射机、接收机系统设 计与焊接电路，调试， 报告撰写 13564747357 Raine_jou@yahoo.com. cn
摘要： 本设计报告包括了通信基本电路实验FM调频收发系统的主要功能、系统框图，电路原理，参 数设计计算，系统的技术指标，调试分析。还有针对用户操作的详细说明，心得体会和实物照片等 等。该系统分为发射机和接收机两部分，发射机采用变容二极管直接调频、三级电路级联为发射电 路的设计方案，而接收机的核心器件是CXA1619BS,通过与外围电路的组合，该芯片能够实现对 调频信号的解调和放大。 关键词： 调频；正弦波振荡：频偏 ABSTRACT This report introduces the design of the FM communication system,the main functions,system schemes,how the circuits worked are included in this report,as well as how to calculate the parameters.It also introduces the techenique index of the system and provides some analysis.Moreover,a users'menu is provided,meanwhile,the pictures of the system are included.The system is divided into two parts transmitter and receiver.The transmitter uses a varactor diode for directly FM,with three circuits cascaded. The receiver's core component is CXA1619BS which can modulate,transmit,receive and demodulate different wave forms with other circuits KEYWORDS FM:Sine-wave Oscillator;Frequency Deviation 上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系 地址：东川路800号 邮编：200240
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 电子工程系 地 址：东川路 800 号 邮 编：200240 摘 要： 本设计报告包括了通信基本电路实验 FM 调频收发系统的主要功能、系统框图，电路原理，参 数设计计算，系统的技术指标，调试分析。还有针对用户操作的详细说明，心得体会和实物照片等 等。该系统分为发射机和接收机两部分，发射机采用变容二极管直接调频、三级电路级联为发射电 路的设计方案，而接收机的核心器件是 CXA1619BS，通过与外围电路的组合，该芯片能够实现对 调频信号的解调和放大。 关键词： 调频；正弦波振荡；频偏 ABSTRACT This report introduces the design of the FM communication system, the main functions, system schemes, how the circuits worked are included in this report, as well as how to calculate the parameters. It also introduces the techenique index of the system and provides some analysis. Moreover, a users’ menu is provided, meanwhile, the pictures of the system are included. The system is divided into two parts transmitter and receiver.The transmitter uses a varactor diode for directly FM, with three circuits cascaded ． The receiver’s core component is CXA1619BS which can modulate, transmit, receive and demodulate different wave forms with other circuits. KEYWORDS FM；Sine-wave Oscillator；Frequency Deviation
目 次 1.概述 1.1编写说明 1.2名词定义 1.3缩略语 2.系统总述 2 2.1系统组成 2 2.1.1调频发射子系统 2 2.1.2调频接收子系统. 2 2.2系统的主要功能 2 3.调频发射机系统设计 3 3.1主要功能 .3 3.2系统设计要求及设计指标) 3.3调频发射机原理 3 3.4调频发射机系统设计) .3 3.5正弦波振荡电路 3.5.1主要功能 4 3.5.2设计指标.… 3.5.3原理简介[) 4 3.5.4振荡电路的设计 5 3.5.5变容二极管调频原理与设计 3.5.6频偏扩展川 14 3.5.7正弦波振荡电路参数计算 15 3.5.8正弦波振荡电路调试 16 3.6缓冲放大器 17 3.6.1主要功能 17 3.6.2缓冲级电路设计与参数计算山 17 3.6.3缓冲放大电路调试 19 3.7谐振功率放大器 19 第1页 上海交通大学电子工程系
第 1页 上海交通大学 电子工程系 目 次 1. 概述.............................................................................................................................. 1 1.1 编写说明...............................................................................................................1 1.2 名词定义...............................................................................................................1 1.3 缩略语...................................................................................................................1 2. 系统总述...................................................................................................................... 2 2.1 系统组成...............................................................................................................2 2.1.1 调频发射子系统.......................................................................................... 2 2.1.2 调频接收子系统.......................................................................................... 2 2.2 系统的主要功能...................................................................................................2 3. 调频发射机系统设计.................................................................................................. 3 3.1 主要功能...............................................................................................................3 3.2 系统设计要求及设计指标[1]................................................................................3 3.3 调频发射机原理...................................................................................................3 3.4 调频发射机系统设计[1]........................................................................................3 3.5 正弦波振荡电路...................................................................................................4 3.5.1 主要功能...................................................................................................... 4 3.5.2 设计指标...................................................................................................... 4 3.5.3 原理简介[1][3]................................................................................................ 4 3.5.4 振荡电路的设计.......................................................................................... 5 3.5.5 变容二极管调频原理与设计...................................................................... 7 3.5.6 频偏扩展[1]................................................................................................. 14 3.5.7 正弦波振荡电路参数计算........................................................................ 15 3.5.8 正弦波振荡电路调试................................................................................ 16 3.6 缓冲放大器.........................................................................................................17 3.6.1 主要功能.................................................................................................... 17 3.6.2 缓冲级电路设计与参数计算[1]................................................................. 17 3.6.3 缓冲放大电路调试.................................................................................... 19 3.7 谐振功率放大器.................................................................................................19
3.7.1主要功能 19 3.7.2丙类谐振功率放大器原理分析阿 19 3.7.3谐振功率放大电路设计及参数计算 22 3.7.4谐振功率放大电路调试 25 4.调频接收机系统设计… 26 4.1主要功能 26 4.2系统设计要求及设计指标叫 26 4.3调频接收机原理 26 4.4调频接收机系统设计山 27 4.5天线匹配网络 27 4.5.1主要功能 27 4.5.2原理简介[) 27 4.5.3天线匹配网络的设计 28 4.6并联谐振选频网络 28 4.6.1主要功能 28 4.6.2谐振放大器技术指标 28 4.6.3并联谐振选频网络设计与参数计算) 29 4.6.4并联谐振网络调试… 31 4.7本振回路 31 4.7.1主要功能 31 4.7.2本振回路设计与参数计算) 31 4.7.3本振回路调试. 32 4.8混频电路 32 4.8.1主要功能 32 4.8.2原理简介山 32 4.8.3混频器主要性能指标山 34 4.8.4混频电路分类山 35 4.8.5混频器主要干扰叫 35 4.8.6CXA1619. 36 第2页 上海交通大学电子工程系
第 2页 上海交通大学 电子工程系 3.7.1 主要功能.................................................................................................... 19 3.7.2 丙类谐振功率放大器原理分析[5]............................................................. 19 3.7.3 谐振功率放大电路设计及参数计算........................................................ 22 3.7.4 谐振功率放大电路调试............................................................................ 25 4. 调频接收机系统设计................................................................................................ 26 4.1 主要功能.............................................................................................................26 4.2 系统设计要求及设计指标[1]..............................................................................26 4.3 调频接收机原理.................................................................................................26 4.4 调频接收机系统设计[1]......................................................................................27 4.5 天线匹配网络[1]..................................................................................................27 4.5.1 主要功能.................................................................................................... 27 4.5.2 原理简介[1][3].............................................................................................. 27 4.5.3 天线匹配网络的设计................................................................................ 28 4.6 并联谐振选频网络.............................................................................................28 4.6.1 主要功能.................................................................................................... 28 4.6.2 谐振放大器技术指标................................................................................ 28 4.6.3 并联谐振选频网络设计与参数计算[1]..................................................... 29 4.6.4 并联谐振网络调试.................................................................................... 31 4.7 本振回路.............................................................................................................31 4.7.1 主要功能.................................................................................................... 31 4.7.2 本振回路设计与参数计算[5]..................................................................... 31 4.7.3 本振回路调试............................................................................................ 32 4.8 混频电路[1]..........................................................................................................32 4.8.1 主要功能[1]................................................................................................. 32 4.8.2 原理简介[1]................................................................................................. 32 4.8.3 混频器主要性能指标[1]............................................................................. 34 4.8.4 混频电路分类[1]......................................................................................... 35 4.8.5 混频器主要干扰[1]..................................................................................... 35 4.8.6 CXA1619....................................................................................................36
4.8.7混频网络调试 36 4.9中频滤波电路) 37 4.9.1主要功能 37 4.9.2中频滤波电路设计叫 37 4.9.3中频滤波电路调试 37 4.10鉴频电路) 37 4.10.1主要功能 37 4.10.2原理简介) 38 4.10.3鉴频电路设计四 39 4.11接收机灵敏度调试四 39 4.11.1接收机灵敏度定义 39 4.11.2接收机灵敏度调试方法与步骤 40 5.致谢 41 6.参考文献 42 7.附录A开发环境. .43 7.1硬件开发 43 7.2软件开发 43 8.附录C系统操作说明书2 .44 8.1系统用途 44 8.2简要技术指标 44 8.3系统使用电路示意图 .…44 8.4操作方法和步骤 45 8.5注意事项 45 9.附录D测试和分析 .46 9.1测试项目和方法 46 9.1.1发射机性能测试 46 9.1.2接收机性能测试. 46 9.2测试的资源 47 9.3测试结果及分析 第3页 上海交通大学电子工程系
第 3页 上海交通大学 电子工程系 4.8.7 混频网络调试............................................................................................ 36 4.9 中频滤波电路[1]..................................................................................................37 4.9.1 主要功能.................................................................................................... 37 4.9.2 中频滤波电路设计[1]................................................................................. 37 4.9.3 中频滤波电路调试.................................................................................... 37 4.10 鉴频电路[1]........................................................................................................37 4.10.1 主要功能.................................................................................................. 37 4.10.2 原理简介[1][3]............................................................................................ 38 4.10.3 鉴频电路设计[1]....................................................................................... 39 4.11 接收机灵敏度调试[1]........................................................................................39 4.11.1 接收机灵敏度定义.................................................................................. 39 4.11.2 接收机灵敏度调试方法与步骤.............................................................. 40 5. 致谢............................................................................................................................ 41 6. 参考文献.................................................................................................................... 42 7. 附录 A 开发环境.................................................................................................... 43 7.1 硬件开发.............................................................................................................43 7.2 软件开发.............................................................................................................43 8. 附录 C 系统操作说明书[2]..................................................................................... 44 8.1 系统用途.............................................................................................................44 8.2 简要技术指标.....................................................................................................44 8.3 系统使用电路示意图.........................................................................................44 8.4 操作方法和步骤.................................................................................................45 8.5 注意事项.............................................................................................................45 9. 附录 D 测试和分析................................................................................................ 46 9.1 测试项目和方法.................................................................................................46 9.1.1 发射机性能测试........................................................................................ 46 9.1.2 接收机性能测试........................................................................................ 46 9.2 测试的资源.........................................................................................................47 9.3 测试结果及分析.................................................................................................47
10.附录E课程学习心得和意见建议 48 11.附录F实物图 .49 第4页 上海交通大学电子工程系
第 4页 上海交通大学 电子工程系 10. 附录 E 课程学习心得和意见建议...................................................................... 48 11. 附录 F 实物图.......................................................................................................49
上游充通大￥ 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University 1.概述 1.1编写说明 此报告为通信基本电路实验FM调频收发系统的设计报告。本报告包括调频无线通信系统总 述、调频发射机的设计、调频接收机的设计、系统调试以及实验心得等内容，是通信基本电路实验 课程的系统总结。可供有兴趣的同学和有一定高频电子线路知识的爱好者阅读学习。 1.2名词定义 调制：在发送端将所要发送的信号附加在高频载波信号上。 解调：调制的逆过程，在接收端从接收信号中获得所发送的有用信号。 振荡器：不需要输入信号就能将直流电能转换为特定频率和振幅的交变电能装置。 正弦波振荡器：产生一个稳定的频率和稳定波形的正弦波的电路。 缓冲放大器：在前后两级电路中加入的放大器，起参数匹配的作用。 谐振放大器：采用谐振回路（串并联及耦合回路）作负载的放大器。 直流偏置：选择合适电阻使三极管工作在某一静态工作点。 选频网络：能够选出需要的频率分量，滤除不需要的频率分量的装置。 功率放大：功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。 1.3缩略语 FM:(Frequency Modulation)调频 BPS:(Band Pass Filter)带通滤波器 AGC:(Automatic Gain Control)自动增益补偿 SSB:(Single Side Band)残边带调制 第1页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 1页 上海交通大学 电子工程系 1. 概述 1.1 编写说明 此报告为通信基本电路实验 FM 调频收发系统的设计报告。本报告包括调频无线通信系统总 述、调频发射机的设计、调频接收机的设计、系统调试以及实验心得等内容，是通信基本电路实验 课程的系统总结。可供有兴趣的同学和有一定高频电子线路知识的爱好者阅读学习。 1.2 名词定义 调制：在发送端将所要发送的信号附加在高频载波信号上。 解调：调制的逆过程，在接收端从接收信号中获得所发送的有用信号。 振荡器：不需要输入信号就能将直流电能转换为特定频率和振幅的交变电能装置。 正弦波振荡器：产生一个稳定的频率和稳定波形的正弦波的电路。 缓冲放大器：在前后两级电路中加入的放大器，起参数匹配的作用。 谐振放大器：采用谐振回路（串并联及耦合回路）作负载的放大器。 直流偏置：选择合适电阻使三极管工作在某一静态工作点。 选频网络：能够选出需要的频率分量，滤除不需要的频率分量的装置。 功率放大：功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。 1.3 缩略语 FM： (Frequency Modulation)调频 BPS： (Band Pass Filter)带通滤波器 AGC：(Automatic Gain Control) 自动增益补偿 SSB：(Single Side Band) 残边带调制
上游充通大 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University 2.系统总述 2.1系统组成 本系统主要由调频发射子系统和调频接收子系统组成，通信系统组成结构图如图2.1所示： 信息 调制器 发射机 ·传输媒介 ·接收机 解调器 信息 图2.1通信系统组成结构框图叫 2.1.1调频发射子系统 调频发射子系统主要由高频振荡电路，缓冲放大电路和高频功放电路组成。调频发射子系统组 结构框图如图2.2. k 调制信号、 高频振荡 ·緩冲放大 高频功放 图2.2调频发射子系统结构框图山 2.1.2调频接收子系统 调频接收子系统主要由输入回路，高频放大，本振回路，混频电路，中频放大，限幅电路，鉴 频电路，低频放大电路和负载组成。调频接收子系统结构框图如图2.3。 输入回路 高频放大→混频→中放→限幅+鉴频→低放→负载 本振 图2.3调频接收子系统结构框图叫 2.2系统的主要功能 本系统的主要功能是实现无线通信。将信息（正弦信号，方波信号，三角波信号等）调制在本 组晶振频点(36.00MHz)上，经过无线传输，在输出端解调出信号。 第2页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 2页 上海交通大学 电子工程系 2. 系统总述 2.1 系统组成 本系统主要由调频发射子系统和调频接收子系统组成，通信系统组成结构图如图 2.1 所示： 图 2.1 通信系统组成结构框图[1] 2.1.1 调频发射子系统 调频发射子系统主要由高频振荡电路，缓冲放大电路和高频功放电路组成。调频发射子系统组 结构框图如图 2.2. 图 2.2 调频发射子系统结构框图[1] 2.1.2 调频接收子系统 调频接收子系统主要由输入回路，高频放大，本振回路，混频电路，中频放大，限幅电路，鉴 频电路，低频放大电路和负载组成。调频接收子系统结构框图如图 2.3。 图 2.3 调频接收子系统结构框图[1] 2.2 系统的主要功能 本系统的主要功能是实现无线通信。将信息（正弦信号，方波信号，三角波信号等）调制在本 组晶振频点（36.00 MHz）上，经过无线传输，在输出端解调出信号
上游充通大￥ 通信基本电路实验第56组FM调频收发系统设计报告 Shanghai Jiao Tong University 3.调频发射机系统设计 3.1主要功能 本子系统是实现调频功能的发射机，根据小组的晶振频率通过振荡电路产生相应频率的正弦波 信号，并将音频信号通过FM调制加载到正弦波信号上，并经过缓冲放大级和谐振功率放大级通过 天线将调频信号发射出去。 3.2系统设计要求及设计指标山 设计要求： (1)采用分立元件设计一个小功率晶体直接调频发射机。设计的主要元件为：晶体管9018、变 容二极管(2CC1B或2CC1F)、电感线圈（自制）等。 (2)通信距离要求大于3m~5m以上。 技术指标： (1)发射功率：≥30mW (2)发射频率：20.0MHz~50.0MHz,共14个频点。大约6组共一个频点。 (3)最大频偏：△f≤10KHz (4)电源电压：10V (5)负载：502与20pF串联 3.3调频发射机原理叫 调频发射机原理框图如图3.1所示 天线发射 ,调制信号 正弦波振荡器 ,缓冲放大器 谐振功率放大 图3.1调频发射子系统原理框图山 调制信号经正弦波振荡电路进行晶体直接调频，得到中心频率在36.000MHz,频偏为8的信 号，在经缓冲放大电路放大，最后由谐振功率放大电路放大，从天线发射出去。 3.4调频发射机系统设计 调频发射机系统总体设计电路图如图32所示 第3页 上海交通大学电子工程系
通信基本电路实验 第 56 组 FM 调频收发系统设计报告 第 3页 上海交通大学 电子工程系 3. 调频发射机系统设计 3.1 主要功能 本子系统是实现调频功能的发射机，根据小组的晶振频率通过振荡电路产生相应频率的正弦波 信号，并将音频信号通过 FM 调制加载到正弦波信号上，并经过缓冲放大级和谐振功率放大级通过 天线将调频信号发射出去。 3.2 系统设计要求及设计指标[1] 设计要求： (1) 采用分立元件设计一个小功率晶体直接调频发射机。设计的主要元件为：晶体管 9018、变 容二极管(2CC1B 或 2CC1F)、电感线圈(自制)等。 (2) 通信距离要求大于 3m～5m 以上。 技术指标： (1) 发射功率： ≥30mW (2) 发射频率：20.0MHz～50.0MHz，共 14 个频点。大约 6 组共一个频点。 (3) 最大频偏：△f≤10KHz (4) 电源电压：10V (5) 负载： 50 与 20pF 串联 3.3 调频发射机原理[1] 调频发射机原理框图如图 3.1 所示 图 3.1 调频发射子系统原理框图 [1] 调制信号经正弦波振荡电路进行晶体直接调频，得到中心频率在 36.000MHz，频偏为δ的信 号，在经缓冲放大电路放大，最后由谐振功率放大电路放大，从天线发射出去。 3.4 调频发射机系统设计[1] 调频发射机系统总体设计电路图如图 3.2 所示