无线电接收与发射设备

第 10 章 无 线 电 接 收 与 发 射 设 备10.1 概 述 10.2 无 线 电 接 收 机10.2.1 无 线 电 接 收 机 的 主 要 技 术 指 标10.2.2 CXA1019芯 片 构 成 的 多 波 段 收 音 机10.2.3 CXA1238芯 片 构 成 的 多 波 段 收 音 机10.2.4 数 字 调 谐 收 音 机10.3 调 谐 发 射 机10.3.1 调 频 发 射 机 的 性 能 指 标10.3.2 FM调 制 器10.3.3 前 级 功 率 放 大 器10.3.4 末 级 功 率 放 大 器10.3.5 直 流 稳 压 电 源 内 容 提 要 无 线 电 接 收 与 发 射 设 备 是 高 频 电 子 线 路 的 综 合 应 用 ，是 现 代 通 信 系 统 、 广 播 与 电 视 系 统 、 无 线 安 全 防 范 系 统 、无 线 遥 控 和 遥 测 系 统 、 雷 达 系 统 、 电 子 对 抗 系 统 、 无 线 电制 导 系 统 等 必 不 可 少 的 设 备 。 本 章 介 绍 了 以 CXA1019芯 片 和 CXA1238芯 片 构 成 的 多波 段 收 音 机 的 组 成 和 电 路 分 析 。 同 时 介 绍 了 数 字 调 谐 收 音机 的 基 本 原 理 和 线 路 分 析 。 介 绍 了 调 频 发 射 机 的 主 要 技 术指 标 ， 电 路 组 成 和 线 路 分 析 。 无 线 电 接 收 与 发 射 设 备 是 高 频 电 子 线 路 的 综 合 应 用 ，是 现 代 通 信 系 统 、 广 播 与 电 视 系 统 、 报 警 系 统 、 遥 控 遥 测系 统 、 雷 达 系 统 、 电 子 对 抗 系 统 、 无 线 电 制 导 系 统 等 必 不可 少 的 核 心 设 备 。 无 线 电 收 发 系 统 按 照 调 制 方 式 可 分 为 调 幅 （ AM） 收 发系 统 、 调 频 （ FM） 收 发 系 统 、 调 相 （ PM） 收 发 系 统 以 及它 们 的 组 合 调 制 系 统 。 实 现 上 述 三 种 基 本 调 制 方 法 可 采 用模 拟 调 制 ， 亦 可 采 用 数 字 调 制 方 法 。 本 章 侧 重 介 绍 模 拟 的调 频 收 发 系 统 。 10.1 概 述 以 调 频 广 播 为 例 ， 其 接 收 和 发 射 的 典 型 框 图 如 图 所 示 。调 频 接 收 机 原 理 图 调 频 发 射 机 原 理 图 无 线 电 接 收 机 经 历 了 电 子 管 、 晶 体 管 、 中 小 规 模 集 成电 路 和 大 规 模 集 成 电 路 四 个 阶 段 。 它 们 的 原 理 框 图 大 同 小异 。 这 里 我 们 以 调 频 广 播 接 收 机 为 例 进 行 介 绍 ， 其 原 理 框图 如 图 所 示 。 它 属 于 典 型 的 超 外 差 收 音 机 ， 由 接 收 天 线 、高 频 带 通 滤 波 器 、 高 频 放 大 器 、 本 地 振 荡 器 、 混 频 、 陶 瓷滤 波 器 、 宽 带 中 频 放 大 器 、 鉴 频 器 （ 检 波 器 ） 、 音 频 放 大器 、 AFC电 路 和 扬 声 器 等 组 成 。 目 前 已 将 高 放 、 本 振 混频 、 中 放 、 鉴 频 、 AFC、 低 放 和 功 放 全 部 集 成 在 一 块 集10.2 无 线 电 接 收 机 成 电 路 内 。 例 如 CXA1019大 规 模 集 成 电 路 20世 纪 80年 代 就进 入 我 国 市 场 ， 90年 代 已 被 推 广 使 用 。 后 来 又 在 CXA1019的 基 础 上 做 了 改 进 ， CXA1191和 CXA1619就 是 它 的 改 进型 。 因 其 改 进 的 部 分 很 小 ， 且 灵 敏 度 还 不 如 CXA1019高 ，所 以 我 们 还 是 以 CXA1019为 例 深 入 介 绍 。 先 介 绍 一 下 接 收机 的 性 能 指 标 。 10.2.1 无 线 电 接 收 机 的 主 要 技 术 指 标信 噪 比 信 噪 比 是 指 在 一 定 的 输 入 信 号 电 平 下 ， 接 收 机 的 输 出 端的 信 号 电 压 与 噪 声 电 压 之 比 。 灵 敏 度 接 收 机 的 灵 敏 度 是 指 在 规 定 的 音 频 输 出 信 杂 比 下 ， 产 生标 称 输 出 功 率 所 需 要 的 最 小 输 入 信 号 电 平 。 接 收 机 抗 干 扰 指 标 双 信 号 选 择 性 双 信 号 选 择 性 是 指 接 收 机 在 有 信 号 存 时 ，对 临 近 信 道 干 扰 信 号 的 抑 制 能 力 。 它 反 应 了 接 收 机 的 实 际 抗干 扰 性 能 ， 故 又 称 为 有 效 选 择 性 。 中 频 抑 制 中 频 抑 制 是 指 为 产 生 相 同 的 音 频 输 出 电 压 或功 率 ， 接 收 机 中 频 频 率 上 的 输 入 信 号 电 平 与 调 谐 频 率 上 信 号电 平 之 比 。 镜 像 抑 制 单 信 号 镜 像 抑 制 是 指 为 产 生 相 同 的 音 频 信 号输 出 电 压 或 功 率 ， 接 收 机 镜 像 频 率 上 的 输 入 信 号 与 调 频 频 率上 的 输 入 信 号 之 比 。 俘 获 比 俘 获 比 是 指 接 收 机 在 接 收 同 频 信 号 时 ， 抑 制 较弱 信 号 选 择 较 强 信 号 的 能 力 。 调 幅 抑 制 调 幅 抑 制 表 示 调 频 接 收 机 对 输 入 信 号 中 调 幅成 分 的 抑 制 能 力 。 整 机 电 压 谐 波 失 真 整 机 电 压 频 率 特 性 是 指 输 出 端 上 的 负 载 电 压 与 调 制 频 率的 关 系 。 去 加 重 国 标 标 准 为 50s。 中 频 频 率 国 标 标 准 要 求 为 10.7MHz 。 整 机 电 压 频 率 特 性 整 机 电 压 频 率 特 性 是 指 输 出 端 上 的 负 载 电 压 与 调 制 频 率的 关 系 。 整 机 电 压 谐 波 失 真 整 机 电 压 谐 波 失 真 是 指 用 一 正 弦 波 调 制 的 信 号 加 到 接 收机 上 时 ， 接 收 机 输 出 端 出 现 的 各 次 谐 波 分 量 的 均 方 根 值 与 总输 出 电 压 之 比 。 最 大 有 用 功 率 整 机 电 压 谐 波 失 真 为 10 时 的 输 出 功 率 称 为 最 大 有 用 功率 。 频 率 范 围 在 保 证 整 机 性 能 技 术 指 标 的 前 提 下 ， 接 收 机 能 接 收 的 频率 范 围 。 根 据 国 际 电 工 委 员 会 （ IEC） 推 荐 的 广 播 波 段 接 收频 率 范 围 为 ： 长 波 ： 150400kHz 中 波 ： 5351605kHz 短 波 ： 2.326.1MHz 米 波 ： 41223MHz 分 米 波 ： 470960MHz 10.2.2 CXA1019芯 片 构 成 的 多 波 段 收 音 机 CXA1019的 内 部 电 路 方 框 图 如 图 。 该 电 路 包 括 AM/FM收 音 机 从 无 线 输 入 、 高 放 、 混 频 、 本 振 、 中 放 、 检 波 、 直 至音 频 功 率 放 大 器 的 全 部 功 能 。 CXA1019内 设 波 段 转 换 开 关 电 路 ， 所 以 ， 只 需 简 单 控制 第 15脚 的 高 低 电 平 就 可 以 改 变 调 频 或 调 幅 两 种 接 收 状 态 。电 路 内 还 设 有 调 幅 AGC和 调 频 AFC功 能 。 CXA1019P(M)电 路 使 用 的 电 源 电 压 范 围 也 较 宽 ， 从 2V8.5V均 可 得 到 稳 定 的 点 性 能 。 它 的 功 耗 很 小 ， 在 3V工 作 的情 况 下 ， FM波 段 的 静 态 电 流 为 7mA， AM波 段 为 3.5mA，而 输 出 功 率 比 较 大 ， 在 6V电 源 电 压 下 ， 8负 载 阻 抗 ， 输 出功 率 可 达 500mW。 CXA1238S是 日 本 索 尼 公 司 在 20世 纪 80年 代 后 期 正 式推 出 的 集 调 幅 、 调 频 、 锁 相 环 立 体 声 译 码 等 电 路 为 一 体 的收 音 机 集 成 电 路 。 它 在 电 路 总 体 功 能 上 完 全 替 代 了 原 来 流行 的 TA三 片 机 电 路 ， 即 TA7335P、 TA7640P、 TA7343P。与 索 尼 公 司 的 另 一 块 单 片 集 成 电 路 CXA20029相 比 较 ， 功 能基 本 相 同 ， 但 结 构 更 为 简 单 ， 由 四 面 引 出 48脚 扁 平 封 装 改为 30脚 双 列 直 插 封 装 。 这 样 在 很 大 程 度 上 方 便 了 整 机 设 计和 工 艺 制 造 ， 外 围 元 件 也 相 应 地 减 少 了 ， 特 别 是 省 了 成 本较 高 的 76kHz晶 体 。 其 图 见 下 页 。10.2.3 CXA1238芯 片 构 成 的 多 波 段 收 音 机 CXA1238S的 内 部 电 路 方 框 图 主 要 特 点 ： 耗 电 小 ： 当 电 源 电 压 为 6V时 ， 调 幅 静 态 电 流 为 85mA;调频 静 态 电 流 约 为 11mA。 电 源 电 压 适 应 范 围 宽 ： 在 2 10V范 围 内 电 路 均 能 正 常 工作 。 具 有 调 谐 指 示 LED驱 动 电 路 。 具 有 立 体 声 指 示 LED驱 动 电 路 。 具 有 FM静 噪 功 能 。 10.2.4 数 字 调 谐 收 音 机数 字 调 谐 器 (DTS)的 基 本 原 理 PLL频 率 合 成 数 字 调 谐 系 统 主 要 是 由 压 控 振 荡 器 (VCO)，相 位 比 较 器 (PLD)、 低 通 滤 波 器 (LPF)、 可 编 程 分 频 器 、 标准 晶 体 基 本 振 荡 器 、 参 考 分 频 器 、 中 央 控 制 器 (CPU)等 部 分组 成 ， 基 本 方 框 图 如 下 。 PLL频 率 合 成 数 学 调 谐 方 框 图 压 控 振 荡 器 (VCO)实 际 上 就 是 收 音 机 的 本 振 。 由 于 基 准参 考 频 率 fr较 低 （ 例 如 FM为 25kHz,AM为 9kHz） ， 并 且 每个 波 段 有 各 种 不 同 的 信 号 频 率 点 ， 所 以 VCO的 输 出 频 率 fout必 须 经 过 分 频 比 可 变 的 可 编 程 分 频 器 进 行 分 频 ， 其 分 频 模 数由 微 处 理 器 (CPU)根 据 操 作 指 令 控 制 。 可 编 程 分 频 器 输 出 的 信 号 频 率 fs送 到 相 位 比 较 器 ， 与 晶振 分 频 后 得 到 的 参 考 频 率 fr进 行 相 位 比 较 :当 fs超 前 fr时 ， 输出 高 电 平 ； 当 f s滞 后 fr时 输 出 低 电 平 。 输 出 的 误 差 信 号 经LPF积 分 平 滑 后 ， 变 换 成 直 流 控 制 电 压 ， 改 变 VCO的 振 荡频 率 ， 再 通 过 预 置 分 频 和 可 编 程 分 频 器 ， 使 fs再 一 次 与 fr比较 。 经 过 一 段 时 间 的 频 率 牵 引 过 程 ， 最 后 使 得 fs与 fr同 频 且相 位 相 差 很 小 ， 此 时 环 路 处 于 锁 定 状 态 ， 相 位 比 较 器 输 出为 高 阻 态 ， 本 振 频 率 fout十 分 稳 定 。 直 接 分 频 方 式 主 要 用 在 振 荡 频 率 低 ， 分 频 比 N较 小 的 调 幅 波 段 ， 方 框图 见 图 。 可 编 程 分 频 器 的 分 频 比 为 1/N。 本 振 频 率 f0与 基 准参 考 频 率 fr的 关 系 式 为 f0=Nfr。（ 1） 编 程 分 频 器 直 接 分 频 方 式 吞 咽 脉 冲 （ Pulse Swallow） 计 数 方 式 调 频 (FM)波 段 或 者 TV接 收 频 段 的 本 振 频 率 高 ， 不 宜 采 用直 接 分 频 方 式 ， 通 常 用 预 置 和 吞 咽 计 数 方 式 以 降 低 主 计 数 器的 工 作 频 率 及 分 频 比 。 图 为 这 种 可 编 程 分 频 计 数 器 的 示 意 图 。 吞 咽 脉 冲 计 数 方 式 高 频 本 振 信 号 先 由 预 变 换 器 进 行 预 分 频 ， 预 变 换 器 有 两种 分 频 模 数 ： P和 P+1。 它 受 控 于 吞 咽 计 数 器 的 分 频 比 切 换信 号 (PSG)， 当 PSG为 高 电 平 时 ， 分 频 比 为 1/P+1， 低 电 平时 为 1/P。 吞 咽 计 数 器 的 分 频 模 数 为 M,可 编 程 主 计 数 器 的 分频 模 数 为 N。 初 始 状 态 时 ， 控 制 器 的 数 据 转 换 锁 存 器 将 分 频模 数 M和 N分 别 预 置 到 吞 咽 计 数 器 和 主 计 数 器 ， 预 置 分 频 器置 入 高 分 频 模 数 P+1。 FM本 振 信 号 f0经 1/P+1预 分 频 后 送至 吞 咽 计 数 器 和 主 计 数 器 同 时 计 数 。 当 吞 咽 计 数 器 计 数 到M次 时 ， 输 出 一 个 控 制 信 号 ， 使 得 预 置 分 频 器 控 制 端 子 PSG转 为 低 电 平 ， 分 频 模 数 随 即 变 为 P。 此 时 ， 吞 咽 计 数 器 停 止 计 数 ， 而 主 计 数 器 则 继 续 对 f0/P计 数 。 假 设 一 个 计 数 周 期 为 N， 那 么 ， 当 主 计 数 器 计 完 剩下 的 N-M次 数 时 ， 便 输 出 一 个 脉 冲 信 号 。 同 时 ， 数 据 转 换电 路 把 分 频 模 M、 N重 新 置 入 吞 咽 计 数 器 和 主 计 数 器 ， 并 将PSG转 为 高 电 平 ， 使 预 置 分 频 器 切 换 到 P+1。 从 而 使 计 数系 统 又 回 到 初 始 状 态 ， 开 始 进 行 第 二 个 计 数 周 期 。 从 上 图可 以 看 出 这 种 吞 咽 计 数 方 式 的 可 编 程 分 频 器 的 关 系 式 为 ：吞 咽 计 数 方 式 的 可 编 程 分 频 器 rfMNPMPf )()1(0 总 分 频 比 MPNMNPMPffD r )()1(0 （ 2） 相 位 比 较 器 相 位 比 较 器 也 叫 鉴 频 器 。 它 的 作 用 相 当 于 一 个 乘 法 器 。 )sin()( rrrmr tUtu )cos()( sssms Utu )()(sin2 )()(sin2)()()( srsrsmrmm srsrsmrmmsrmd tUUK tUUKtutuKtu )()(sin )()(sin2)()()( srsrd srsrsmrmmsrmd tK tUUKtutuKtu )sin()(0 srmd Ktu 参 考 信 号反 馈 信 号相 位 比 较 器 输 出实 际 输 出 sr 当 则 （ 1） （ 1） 式 为 相 位 比 较 器 的 鉴 频 特 性 ， 它 具 有 正 弦 形 式 ， 如 图所 示 。在 捕 捉 带 的 小 范 围 内 （ 1） 式 可 简 化 为 ： ud0K d(r-s) 当 r-s较 小 时 ， 相 位 比 较 器 等 效 于 相 位 减 法 器 ， 具 有线 性 。 这 时 ， 比 较 器 输 出 电 压 的 大 小 表 示 ur(t)和 us(t)两 路 信号 的 相 位 差 ， 输 出 的 正 负 极 性 代 表 ur(t)和 us(t) 的 超 前 或 滞后 的 关 系 。 相 位 比 较 器 的 鉴 频 特 性 （ 3） 低 通 滤 波 器 实 际 应 用 中 ， 通 常 用 有 源 滤 波 器 来 改 善 比 例 积 分 器 的 滤波 特 性 ， 使 之 近 似 于 理 想 状 态 。 A为 直 流 放 大 器 的 放 大 倍 数 ， 时 间 常 数 T1=R1C,T2=R2C DTS中 ， 低 通 滤 波 器 决 定 锁 相 环 路 的 频 率 阶 跃 相 应 。 对于 滤 波 器 的 时 间 常 数 的 选 取 ， 应 考 虑 锁 相 环 路 的 捕 获 时 间 对整 机 信 噪 比 的 影 响 。 环 路 捕 获 性 能 越 好 ， 锁 定 时 间 越 短 ， 整机 的 信 噪 比 相 应 变 差 ， 这 二 者 是 相 互 矛 盾 的 。有 源 低 通 滤 波 器 式 中 ， f0为 本 振 频 率 ； UD为 变 容 二 极 管 上 反 向 控 制 电压 ； Kd为 相 位 比 较 起 的 鉴 相 灵 敏 度 ； N为 最 高 本 振 频 率 与参 考 频 率 的 比 值 ， 即 ； n为 环 路 无 阻 尼 时 的 自 然角 频 率 ； 为 阻 尼 系 数 (一 般 取 0.5左 右 )。 所 以 ， 滤 波 器 的 时 间 常 数 T1和 T2应 兼 顾 这 两 方 面 的 特性 来 选 取 ， 可 以 根 据 以 下 公 式 来 计 算21 ndvNKKT nT /22 ，式 中 ， Kv为 压 控 振 荡 器 VCO的 灵 敏 度 ， 可 由 下 式 决 定minmax minmax )(2 DDv UU ffK rffN max0 10.3 调 频 发 射 机 发 射 机 按 调 制 方 式 可 分 为 调 幅 (AM)、 调 频 (AF)、 调 相(PM)和 脉 冲 调 制 四 大 类 ， 他 们 又 有 模 拟 和 数 字 之 分 。 这里 只 讨 论 调 频 发 射 机 。 现 以 调 频 广 播 发 射 机 为 例 介 绍 它 的组 成 和 工 作 原 理 。 其 原 理 方 框 图 如 图 所 示 。 它 由 调 制 器 、前 置 功 放 、 末 级 功 放 （ 含 保 护 电 路 ） 和 直 流 稳 压 电 源 等 部分 组 成 。 FM发 射 机 原 理 方 框 图 10.3.1 调 频 发 射 机 的 性 能 指 标 发 射 频 率 f0和 频 率 范 围 所 谓 发 射 频 率 f0是 指 载 波 频 率 ， 频 率 范 围 是 指 可 以 变 动的 范 围 。 发 射 功 率 发 射 功 率 是 指 接 上 负 载 后 实 际 输 出 的 功 率 。 输 出 阻 抗 对 调 频 广 播 而 言 ， 一 般 要 求 输 出 阻 抗 为 50； 对 电 视 差转 而 言 一 般 要 求 75。 残 波 辐 射 残 波 辐 射 是 指 杂 波 与 输 出 功 率 之 比 。 音 频 输 入 阻 抗 和 电 平 音 频 输 入 端 要 求 的 阻 抗 和 输 入 电 平 。 信 杂 比 信 杂 比 是 指 已 调 波 在 规 定 频 偏 的 情 况 下 经 理 想 解 调 后 有用 信 号 功 率 与 载 波 功 率 之 比 。 失 真 度 失 真 度 是 指 已 调 波 在 规 定 频 偏 的 情 况 下 经 理 想 解 调 后 单音 频 信 号 的 失 真 度 。 频 率 响 应 频 率 响 应 是 指 已 调 波 在 规 定 频 偏 的 情 况 下 经 理 想 解 调后 输 出 音 频 的 幅 频 响 应 。 效 率 效 率 是 指 输 出 功 率 与 电 源 消 耗 的 总 功 率 之 比 。 一 般 用 表 示 。 10.3.2 FM调 制 器1.中 小 规 模 集 成 块 构 成 的 FM调 制 器 由 中 小 规 模 集 成 块 构 成 的 FM调 制 器 原 理 方 框 图 如 图 。 它 由 三 分 组 成 ， 即 为 频 率 合 成 器 ； 为 音 频 处 器 ； 为 FM波 的 缓 冲 放 大 器 。 频 率 合 成 器 的 作 用 是 产 生 一 个 振荡 频 率 稳 定 度 极 高 的 FM波 信 号 ， 它 是 调 制 器 的 核 心 部 件 。 音 频 处 理 器 的 作 用 是 将 各 种 各 样 的 音 频 信 号 经 过 处 理后 ， 变 成 输 出 阻 抗 和 电 平 基 本 一 样 的 信 号 ， 再 将 这 些 信 号加 至 压 控 振 荡 器 的 变 容 二 极 管 上 。 射 频 缓 冲 放 大 器 起 缓 冲 、 放 大 、 匹 配 和 滤 波 的 作 用 。 中 小 规 模 集 成 块 构 成 的 FM调 制 器 原 理 方 框 图 （ 1） 线 路 分 析 频 率 合 成 器 （ 部 分 ） 它 产 生 一 个 频 率 稳 定 度 与 参 考 晶 体 振 荡 器 相 同 的 高 频 振 荡 。 音 频 信 号 处 理 器 （ 部 分 ） 音 频 信 号 处 理 器 如 图 所 示 。 IC1和 其 外 围 电 路 组 成 平 衡转 换 为 不 平 衡 及 放 大 电 路 。 RP1是 调 节 共 模 抑 制 比 用 的 ，抑 制 像 交 流 声 之 类 的 共 模 信 号 ， 从 而 提 高 共 模 抑 制 KCMR 。 单 声 道 平 衡 输 入 信 号 经 过 共 模 抑 制 电 阻 网 络 送 到 运 放 IC1进行 放 大 并 转 成 单 端 信 号 ， 再 经 RP4 调 节 至 适 当 电 平 输 出 ，使 之 在 1kHz 0dBm输 入 时 频 偏 为 75kHz， 然 后 再 把 这 个电 平 送 给 由 C 10 (1000pF) 和 电 阻 R12 (51k)组 成 的 50预 加重 网 络 ， 使 音 频 高 端 信 号 得 到 提 升 。 目 的 是 减 少 发 射 与 接收 时 高 音 频 端 的 调 频 噪 声 的 影 响 。 单 声 道 不 平 衡 输 入 信 号 经 RP2(10k)调 节 到 适 当 电 平 输出 ， 使 之 能 在 1kHz300mV输 入 时 ， 频 偏 为 75kHz ， 再 将这 个 信 号 送 到 预 加 重 网 络 。 立 体 声 复 合 信 号 （ 经 过 立 体 声 编 码 后 的 信 号 ） RP3(1k) 调 节 到 适 当 电 平 输 出 ， 使 之 能 在 1kHz 300mV输 出 时 ， 频 偏为 75kHz ， 将 这 个 适 当 电 平 直 接 送 到 后 面 调 制 振 荡 器 的变 容 二 极 管 上 。 射 频 缓 冲 放 大 器 （ 部 分 ） 射 频 缓 冲 放 大 电 路 的 原 理 图 如 图 所 示 。 它 由 三 级 缓 冲 放大 和 一 级 输 出 放 大 器 组 成 。 来 自 压 控 振 荡 器 的 FM信 号 ， 经 过 三 级 缓 冲 放 大 (由 VT 1、VT2 和 VT3组 成 ， 主 要 起 缓 冲 隔 离 和 电 流 放 大 作 用 )以 减 轻 振荡 级 的 负 载 ， 提 高 频 率 稳 定 度 。 输 出 放 大 器 由 VT4， VT5和VT6组 成 。 锁 相 指 示 电 路 由 运 放 IC1、 VT7、 VT8和 锁 相 指 示 绿色 发 光 二 极 管 组 成 。 音 频 处 理 器 原 理 图射 频 缓 冲 放 大 器 2.大 规 模 集 成 块 构 成 的 FM调 制 器 前 面 介 绍 利 用 中 小 规 模 集 成 块 构 成 的 调 频 调 制 器 ， 其 外围 电 路 复 杂 ， 且 性 价 比 不 太 高 。 近 几 年 来 已 研 制 成 大 规 模 集成 块 构 成 的 调 频 调 制 器 。 现 有 的 大 规 模 PLL芯 片 已 经 可 以 将压 控 振 荡 器 (VCO)、 可 编 程 分 频 器 、 鉴 频 鉴 相 器 (FDPD)、 低通 有 源 滤 波 器 (LPF)全 部 集 成 在 一 个 芯 块 内 ， MC145152为 并入 数 据 的 大 规 模 PLL芯 片 ， 广 泛 地 应 用 FM发 射 机 的 调 制 器中 。 外 部 稳 定 参 考 源 由 OSCin输 入 ， 经 12位 分 频 将 输 入 频 率 R,然 后 送 入 FDPD。 R值 由 RA0、 RA1、 RA2上 的 电 平 决 定 ，只 有 8个 值 可 选 ， 之 所 以 从 分 频 器 取 得 fr是 因 为 fr通 常 很 低 ，不 便 直 接 由 石 英 振 荡 器 产 生 。 该 芯 片 A1亦 可 有 石 英 振 荡 器 功能 。 这 时 将 石 英 片 接 于 OSCout和 OSCin并 接 入 分 压 电 容 即 可 。 MC145152内 部 结 构 图 10.3.3 前 级 功 率 放 大 器 前 置 功 放 单 元 是 由 三 个 功 率 放 大 晶 体 管 组 成 的 三 级 宽 带放 大 器 构 成 ， 其 图 见 下 页 。 第 一 级 由 输 入 匹 配 网 络 和 VT1(FA531)及 其 直 流 偏 置 电 路组 成 。 第 二 级 由 VT2(3DA92C)功 放 管 及 前 后 级 间 匹 配 网 络 、直 流 电 路 组 成 ， 工 作 在 甲 乙 类 。 第 三 级 由 VT3(3DA825C)功 放 管 及 级 间 匹 配 网 络 及 直 流偏 置 电 路 组 成 。 工 作 在 乙 类 。 前 置 盒 三 级 功 放 中 的 基 级 直 流 偏 置 电 路 形 式 一 样 ， 均 为并 联 馈 电 方 式 。 为 使 晶 体 管 工 作 在 甲 类 或 甲 乙 类 状 态 ， 采 用分 压 式 供 电 与 发 射 极 共 用 一 个 电 源 。 10.3.4 末 级 功 率 放 大 器 现 以 50W功 放 为 例 ， 说 明 末 级 功 放 的 工 作 原 理 。 原 理框 见 图 所 示 。 其 输 入 阻 抗 为 50， 电 平 为 10W； 输 出 为50W， 阻 抗 为 50。 所 提 供 直 流 电 压 为 24V。50W末 级 功 放 原 理 方 框 图下 面 从 设 计 角 度 进 行 详 细 介 绍 ：1.工 作 状 态 的 选 取 为 了 提 高 效 率 ， 末 级 功 放 一 般 采 用 丙 类 放 大 ， 且 选 取 导通 角 为 =70 。 2.末 级 功 放 管 参 数 的 计 算 近 似 计 算 ， 可 以 认 为 集 电 极 最 小 瞬 时 电 压 为 饱 和 导 通 压降 ： Uces=0.7V,于 是 Uc1m=Vcc-Uces=24-0.7=23.3V。3.功 放 管 的 选 取 末 级 选 取 BLW78， 基 级 输 入 阻 抗 约 为 1.5， 转 换 到 输入 端 阻 抗 为 50。 根 据 以 上 分 析 ， 负 载 阻 抗 RL 50也 要转 换 为 末 级 所 需 要 的 阻 抗 RP 5.1。4.集 电 极 电 源 电 路 和 基 级 偏 置 电 路 对 于 集 电 极 电 源 电 路 ， 要 求 调 制 信 号 经 过 放 大 后 不 至 于 使信 杂 比 恶 化 ， 所 以 对 电 源 的 波 纹 要 有 一 定 的 要 求 。 在 供 电 电路 中 要 考 虑 把 直 流 回 路 与 基 波 回 路 分 开 ， 常 采 用 并 馈 方 式 ，如 图 ， 图 中 L、 C用 来 抑 制 射 频 和 去 耦 ， 使 I c0只 通 过 晶 体 管 。 集 电 极 “ 并 馈 ” 供 电 回路 对 于 集 电 极 电 源 电 路 ， 要 求 调 制 信 号 经 过 放 大 后 不 至 于使 信 对 于 基 极 偏 置 电 路 一 般 不 采 用 独 立 的 偏 置 电 路 ， 而 采 用自 给 偏 置 电 路 。 最 常 用 的 有 两 种 。 图 （ a） 是 利 用 基 极 电 流的 直 流 分 量 在 基 区 体 内 阻 rbb上 产 生 的 偏 置 电 压 。 由 于 rbb很 小 所 以 偏 置 电 压 很 小 ， 接 近 乙 类 （ 90 ） 工 作 状 态 。所 以 常 采 用 图 （ b） 方 法 ， 利 用 基 极 电 流 的 直 流 分 量 在 Rb上产 生 偏 压 ， 调 节 R b即 可 改 变 通 角 ， 使 之 满 足 =70 。 晶 体 管 功 放 的 基 级 偏 置 电 路5.宽 带 匹 配 网 络 宽 带 放 大 器 和 窄 带 放 大 器 没 有 本 质 的 区 别 ， 就 晶 体 管 工作 状 态 以 及 集 电 极 电 路 、 偏 置 电 路 等 而 言 ， 两 者 是 完 全 一致 的 ， 区 别 仅 在 于 输 入 、 输 出 电 路 及 级 间 匹 配 电 路 ， 即 要实 现 宽 带 放 大 ， 必 须 采 用 宽 带 匹 配 网 络 。 输 入 、 输 出 匹 配 电 路 两 者 没 有 实 质 区 别 ， 都 是 阻 抗 变 换及 匹 配 网 络 。 输 入 电 路 就 是 将 晶 体 管 的 基 极 输 入 阻 抗 转 换到 放 大 器 的 输 入 阻 抗 。 输 出 电 路 就 是 将 放 大 器 的 输 出 阻 抗转 换 到 晶 体 管 BLW78希 望 得 到 的 负 载 电 阻 。 在 宽 带 匹 配 网 络 中 ， 常 采 用 传 输 线 变 压 器 、 多 节 LC网络 、 微 带 等 多 种 形 式 ， 前 者 适 用 于 小 功 率 放 大 匹 配 网 络 ， 对于 大 功 率 放 大 器 ， 有 磁 心 发 热 以 及 体 积 大 等 问 题 ， 故 很 少 采用 。 10.3.5 直 流 稳 压 电 源 50W调 频 发 射 机 直 流 稳 压 电 源 如 图 。 B为 电 流 变 压 器 ，IC(AN7824)是 基 准 电 源 ， 其 值 为 24V， VT(3DD8B)为 调 整管 。 其 输 出 电 压 23.3V左 右 。 VD1为 保 护 管 。 本 章 小 节1 无 线 电 收 发 设 备 广 泛 应 用 于 现 代 通 信 系 统 、 广 播 、 电 视系 统 、 无 线 安 全 防 范 系 统 、 无 线 遥 控 遥 测 系 统 、 雷 达 系 统 、电 子 对 抗 系 统 、 无 线 电 制 导 系 统 等 领 域 中 。 同 时 也 是 高 频电 子 线 路 的 综 合 应 用 。 2 超 外 差 接 收 机 主 要 技 术 指 标 有 ： 灵 敏 度 、 信 噪 比 、 双 信号 选 择 性 、 镜 像 抑 制 、 失 真 度 和 频 响 等 。 3 CXA1019P(M)是 日 本 索 尼 公 司 研 制 的 大 规 模 接 收 集 成 电路 ， 它 将 高 放 、 本 振 、 混 频 、 中 放 、 解 调 、 音 频 低 放 与 功 放 、AGC及 AFC等 集 成 在 一 个 块 电 路 内 。4 CXA1238也 属 日 本 索 尼 公 司 出 品 的 另 一 种 类 型 接 收 机 模块 ， 它 除 了 具 有 CXA1019 P(M)全 部 功 能 ， 还 有 立 体 声 解 码电 路 。 5 数 字 调 谐 系 统 （ Digital Tuning System） ,简 称 DTS。 DTS调 谐 的 基 本 原 理 是 ， 本 振 改 为 VCO， 变 容 二 极 管 作 为 本振 和 变 频 放 大 谐 振 回 路 的 调 谐 元 件 ， 改 变 变 容 二 极 管 的 反 偏电 压 ， 就 改 变 了 变 容 二 极 管 的 容 量 ， 从 而 改 变 了 谐 振 频 率 ，而 提 供 给 变 容 二 极 管 的 偏 压 的 大 小 是 受 微 处 理 器 控 制 的 ， 从而 可 实 现 自 动 调 谐 的 功 能 。 至 于 本 振 的 稳 定 和 对 接 收 信 号的 自 动 跟 踪 是 由 PLL完 成 的 。 6 FM发 射 机 一 般 由 FM调 制 器 、 前 置 功 放 、 末 级 功 放 和 稳压 电 路 组 成 。7 FM调 制 器 是 FM发 射 机 的 核 心 部 件 ， 它 的 任 务 就 是 要 产生 一 个 中 心 频 率 稳 定 度 极 高 的 ， 且 受 音 频 信 号 调 制 的 调 制 波 。 要 获 得 稳 定 度 极 高 的 高 频 振 荡 可 采 用 PLL技 术 。 单 环 PLL一般 由 晶 振 、 鉴 频 鉴 相 器 、 低 通 滤 波 器 、 VCO、 固 定 分 频 器 和可 编 程 分 频 器 等 组 成 。 8 末 级 功 放 采 用 丙 类 放 大 ， 丙 类 功 率 放 大 的 特 点 是 输 出 功率 大 ， 效 率 高 ， 但 波 形 失 真 大 ， 且 二 次 、 三 次 谐 波 辐 射 大 ，为 了 克 服 这 个 缺 点 ， 输 出 级 采 用 了 多 节 LC谐 振 回 路 和 切 比雪 夫 滤 波 网 络 ， 同 时 为 防 止 天 线 失 配 ， 末 级 还 采 用 P、 P反 的 指 示 装 置 ， 由 于 整 个 系 统 还 采 用 AGC措 施 ， 一 方 面 正常 工 作 时 使 输 出 稳 定 ， 另 一 方 面 如 天 线 开 路 、 短 路 时 能 自动 切 断 中 间 级 的 激 励 信 号 ， 从 而 保 护 了 末 级 功 放 管 免 受 损坏 。