1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文題目：電力機(jī)車彎道速度遙控接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間：摘 要本課題以最新推出的電力機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)的核心單片機(jī)接收控制系統(tǒng)為中心，以信號(hào)的發(fā)送和接收以及提示報(bào)警系統(tǒng)為輔助，設(shè)計(jì)了電力機(jī)車彎道速度遙控的信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、信號(hào)接收系統(tǒng)、單片機(jī)接收控制系統(tǒng)和接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)。本課題著重對(duì)其中的接收?qǐng)?bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。接收?qǐng)?bào)警裝置是以優(yōu)質(zhì)的單片語(yǔ)音錄放電路作為語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。關(guān)鍵詞：電力機(jī)車，彎道速度，語(yǔ)音電路，無(wú)線遙控，單片機(jī)目 錄1

2、 緒論11.1 國(guó)內(nèi)外研究綜述11.2設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)1222.1報(bào)警裝置的安裝位置2222.4彎道報(bào)警裝置的工作過(guò)程22.5總方框圖233.1 555定時(shí)器43.2報(bào)警硬件組成43.3報(bào)警信號(hào)采集54報(bào)警信號(hào)發(fā)射電路74.1前級(jí)功率放大器74.2末級(jí)功率放大器84.2.1工作狀態(tài)的選取94.2.2末級(jí)功放參數(shù)的計(jì)算94.2.3功放管的選取104.2.4集電極電源電路和基極偏置電路104.3匹配網(wǎng)絡(luò)104.4直流穩(wěn)壓電源125其他部分電路125.1發(fā)射電路125.2接收電路135.3單片機(jī)系統(tǒng)電路及程序145.3.1 AT89C2051145.3.2 AT89C2051145.3.3 156結(jié)束語(yǔ)

3、15致謝15參考文獻(xiàn)161712008年4月28日隨著電力、電子技術(shù)的發(fā)展以及環(huán)保意識(shí)的倡導(dǎo)，電力機(jī)車的發(fā)展取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步。電力機(jī)車彎道速度遙控技術(shù)是鐵道部門發(fā)展的重要技術(shù)之一，它的發(fā)展直接制約著電力機(jī)車速度和運(yùn)行效率的提高。在山區(qū)或者一些地形比較復(fù)雜的地區(qū)，彎道運(yùn)行容易出現(xiàn)脫軌事故。因此，列車安全問(wèn)題被擺在了首要位置。在綜合安全和效率的同時(shí)，彎道速度遙控技術(shù)便被提上日程。在電力機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)中，報(bào)警系統(tǒng)是重要一環(huán)。它直接關(guān)系到電力機(jī)車進(jìn)入彎道以后的安全問(wèn)題。特別是出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)作出及時(shí)報(bào)警，提醒機(jī)車駕駛員快速制動(dòng)，就能避免事故的發(fā)生。把乘客的生命財(cái)產(chǎn)損失降到最低程度。在安全的

4、基礎(chǔ)上科學(xué)的提高機(jī)車速度，就可以節(jié)省時(shí)間和燃料，提高列車運(yùn)行效率。1.1國(guó)內(nèi)外研究綜述電力機(jī)車的普及和推廣促進(jìn)了該系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)。但是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源以及相關(guān)資料調(diào)查，類似本課題的項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有什么研究成果。本文設(shè)計(jì)的的接收?qǐng)?bào)警裝置是以MCS-51系列單片機(jī)為核心,采用無(wú)線遙控發(fā)射接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)的單片語(yǔ)音錄放電路作為語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng), 根據(jù)單片機(jī)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。列車駕駛室安裝上此裝置后，就能迅速得知機(jī)車的運(yùn)行現(xiàn)狀并立即作出反應(yīng)。基本上實(shí)現(xiàn)了智能化，更人性化。1.2設(shè)計(jì)

5、理論基礎(chǔ)該報(bào)警裝置是以MCS-51系列單片機(jī)為核心,采用無(wú)線遙控發(fā)射一接收元件作為機(jī)車到達(dá)彎、岔道的檢測(cè)元件,以優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路作為語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng),由單片機(jī)根據(jù)接收到的不同位置的編碼信號(hào),使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警.系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求為：1.電力機(jī)車彎道速度遙控系統(tǒng)電子控制線路的各個(gè)電路模塊，電子器件組成及參數(shù)設(shè)置；2.主要設(shè)計(jì)報(bào)警控制系統(tǒng)的電子線路，分析其控制原理；3.要求報(bào)警信號(hào)發(fā)射輻射100公里；4.設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)要與整個(gè)彎道速度遙控系統(tǒng)相配合，共同完成控制功能； 5.完成整個(gè)系統(tǒng)線路的調(diào)試工作。2 2.1報(bào)警裝置的安裝位置 為了能實(shí)現(xiàn)電機(jī)車將到彎道時(shí)對(duì)司機(jī)的報(bào)警，最佳實(shí)現(xiàn)是

6、在電機(jī)車內(nèi)由語(yǔ)音系統(tǒng)對(duì)司機(jī)直接報(bào)警。2.2位置傳感器的選擇 位置檢測(cè)傳感器的最佳選擇是選用無(wú)接觸傳感器。對(duì)紅外傳感器和無(wú)線電遙控傳感器都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比，最終決定選用無(wú)線電遙控傳感器。2.3報(bào)警信號(hào)電路方案過(guò)去的語(yǔ)音播放是采用錄音機(jī)，但這種方式只適合連續(xù)式播放，不適合選擇性播放。現(xiàn)在隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展及語(yǔ)音合成技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了很多類語(yǔ)音芯片，其中有一類價(jià)格低，使用方便的單片錄放型語(yǔ)音芯片，它非常適合于非專業(yè)音質(zhì)要求的場(chǎng)合。由簡(jiǎn)易的單電壓功放電路即可驅(qū)動(dòng)喇叭放出清晰的聲音，非常適用。本課題選用了555微型單片語(yǔ)音芯片及輔助電路組成報(bào)警信號(hào)的載體.2.4彎道報(bào)警裝置的工作過(guò)程報(bào)警裝置

7、的發(fā)射傳感器經(jīng)編碼設(shè)置后安裝在彎道處，供電電源取自電網(wǎng)，報(bào)警信號(hào)發(fā)射功率應(yīng)足夠大，保證發(fā)射信號(hào)輻射范圍100公里。接收傳感器有效接收范圍半徑50公里。當(dāng)電機(jī)車行駛到距離彎道100公里處時(shí)，安裝于電機(jī)車上的接收傳感器就可接收到無(wú)線電編碼信息，經(jīng)控制器處理后接通相應(yīng)的語(yǔ)音通道，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，使相應(yīng)的語(yǔ)音信息由喇叭播放出來(lái)，提醒電機(jī)車駕駛員，促使駕駛員立即采取相應(yīng)措施，減速保證電機(jī)車的安全運(yùn)行。彎道集成無(wú)線遙控發(fā)射系統(tǒng)電源單片機(jī)AT89C2051無(wú)線遙控接收系統(tǒng)555定時(shí)器報(bào)警信號(hào)發(fā)射電路功放電路和揚(yáng)聲器圖1 總方框圖2.5總方框圖根據(jù)以上對(duì)組成整個(gè)控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊大致的分析，可以初步確定系統(tǒng)

8、的總方框圖。如圖1所示。其中各個(gè)模塊功能：彎道集成無(wú)線遙控發(fā)射系統(tǒng)安裝于距離彎道100公里處，通過(guò)傳感器獲得列車將要到達(dá)彎道的信號(hào)，并通過(guò)此處的信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)向機(jī)車發(fā)出信號(hào)；無(wú)線遙控接收系統(tǒng)在收到信號(hào)后，經(jīng)處理送給AT89C2051單片機(jī)系統(tǒng)；單片機(jī)系統(tǒng)向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警控制信號(hào)；報(bào)警系統(tǒng)開始報(bào)警，揚(yáng)聲器發(fā)出響聲，同時(shí)報(bào)警信號(hào)發(fā)射電路通過(guò)功放電路和選頻網(wǎng)絡(luò)把報(bào)警信號(hào)發(fā)射出去，提醒列車駕駛員及彎道附近人們機(jī)車將要通過(guò)彎道，確保了機(jī)車的安全運(yùn)行。3 報(bào)警電路聲光報(bào)警電路由單片機(jī)P3.7口控制，輸出報(bào)警信號(hào)(高低電平間隔1s的脈沖信號(hào))，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路，直至按復(fù)位鍵RESET和開關(guān)鍵。聲光報(bào)警電路由

9、555定時(shí)器、揚(yáng)聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖2所示。圖2 報(bào)警電路3.1 555定時(shí)器555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V-16V工作，7555可在3-18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、

10、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖3所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。圖3 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC/3，A2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為1，可使 RS 觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的

11、電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則A1的輸出為1，A2的輸出為0，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。兩個(gè)比較器C1和C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放電管。輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。3.2報(bào)警硬件組成所示的8個(gè)基本部件組成，可分為2個(gè)模塊。其中，傳感器、信號(hào)調(diào)制電路和AD轉(zhuǎn)換電路組成信號(hào)采集模塊。電力機(jī)車將要到達(dá)彎道的信號(hào)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在信號(hào)調(diào)制電路中將信號(hào)放大，濾波，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。另一個(gè)模塊是報(bào)警器主體模塊，由單片機(jī)和聲光報(bào)警系統(tǒng)、GM16C550串行端口擴(kuò)展芯

12、片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路組成。單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。GM16C550串行端口擴(kuò)展芯片和RS 232電平轉(zhuǎn)換電路與單片機(jī)一起實(shí)現(xiàn)報(bào)警器經(jīng)Modem與機(jī)車操作系統(tǒng)的通信，使機(jī)車駕駛?cè)藛T能夠?qū)C(jī)車的情況及時(shí)處理，進(jìn)行限速控制。圖4 報(bào)警系統(tǒng)及單片機(jī)3.3報(bào)警信號(hào)采集 在本設(shè)計(jì)中選擇把聲音和紅外線作為采集信號(hào)，所以用集成聲音傳感器PS2109和紅外傳感器BH用作采集系統(tǒng)的敏感元件。數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖5所示，AD轉(zhuǎn)換電路采用常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0809. ADC0809：ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可

13、以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。主要特性：8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位;具有轉(zhuǎn)換起停控制端;轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s; 單個(gè)5V電源供電;模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn);工作溫度范圍為-4085攝氏度;低功耗，約15mW。引腳功能: ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。各引腳功能: IN0IN7：8路模擬量輸入端; 2128：8位數(shù)字量輸出端;ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路;ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入,高電平有效; START： AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入,高電平有效; 圖5 A

14、DC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，均是以總線方式來(lái)擴(kuò)展各功能部件，如A/D轉(zhuǎn)換器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、日歷/時(shí)鐘器件、顯示器件及微型打印機(jī)等，由三總線方式構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到圖5 A

15、DC0809的IN0和IN1。由圖6可知ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0.0P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.70時(shí)，與寫信號(hào)WR共同選通ADC0809。圖6中ALE信號(hào)與ST信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)輸出地址為7FF8H即可選通通道IN0，實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址7FF9H即可選通道IN1，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外線傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖6中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC接到89C51的INT1引腳，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將

16、轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。圖6 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集過(guò)程4 報(bào)警信號(hào)發(fā)射電路 報(bào)警信號(hào)發(fā)射電路由高頻功率放大器以及選頻網(wǎng)絡(luò)及附屬電路組成，其目的是選出固定頻率的報(bào)警信號(hào)并進(jìn)行幅度放大和功率放大，使其盡可能避免鄰道頻段的干擾，減小失真。通過(guò)幅度放大和功率放大，使報(bào)警信號(hào)覆蓋范圍足夠廣。如圖7所示。4.1前級(jí)功率放大器 前置功放單元是由三個(gè)功率放大晶體管組成的三級(jí)寬帶放大器構(gòu)成，具體電路見(jiàn)圖7所示。這三級(jí)總增益約30dB，輸出功率1520W。第一級(jí)由輸入匹配網(wǎng)路和VT1(FA531)及其直流偏置電路組成。輸入匹配網(wǎng)路由C1、C2、L1、C3、C4組成型低通濾波型阻抗變換器，它不但使輸入端50阻抗與

17、第一級(jí)晶體管的基極阻抗（低阻抗，小于50）相匹配而且有抑制高次諧波的作用，調(diào)整C2可以達(dá)到寬帶匹配，同時(shí)C1和C2對(duì)輸入信號(hào)起分壓作用。YA531工作在甲類狀態(tài)，EQ1和EQ2為退耦元件，目的是通直流和去除高頻交流，以減少交流通過(guò)電源引起相互串?dāng)_。 第二級(jí)由VT2（3DA92C）功放管及前后級(jí)間匹配網(wǎng)路、直流偏置電路組成，工作在甲乙類。C14、L3、R6、C15、C17組成級(jí)間匹配網(wǎng)路，使第一級(jí)輸出阻抗變換到第二級(jí)輸入阻抗，從而達(dá)到匹配，同時(shí)C14和C17也其分壓作用。L3、R6、C15、C16組成吸收回路，濾出87MHz以下的殘波。R7串在基極回路內(nèi)以防止寄生震蕩。 第三級(jí)由VT3(3DA8

18、25C)功放管及級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)及直流偏置電路組成。工作在乙類狀態(tài)。級(jí)間耦合匹配網(wǎng)絡(luò)由C27、L5、C28、C29、L6組成，這是一節(jié)T型低通濾波器阻抗變換器，調(diào)頻信號(hào)經(jīng)3DA825C放大后，分兩路:一路經(jīng)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)到末級(jí)功放；另一路從VT3e極取樣經(jīng)R16送至測(cè)量開關(guān)，用做電流測(cè)量，正常工作時(shí)電流在1.21.7A之間。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)由L8、C43、C44、C45、C46組成，這是一節(jié)型低通濾波器的阻抗變換器。C44也用來(lái)調(diào)節(jié)寬帶匹配。 圖7 高頻功率放大器（前置功放） 前置盒三級(jí)功放中的基極直流偏置電路形式一樣，均為并聯(lián)饋電方式。為使晶體管工作在甲類或乙類狀態(tài)，采用分壓式供電與發(fā)射極共用一個(gè)電源

19、。同時(shí)考慮減少基極直流外電路對(duì)晶體管基極輸入阻抗的影響。在分壓供電外電路中串入高頻阻流圈，對(duì)直流供電提供通路，而對(duì)高頻電流供電電路相當(dāng)于開路，減少高頻電流對(duì)電源的竄擾。 應(yīng)該指出：如果三級(jí)均調(diào)諧在某一個(gè)頻點(diǎn)上（例如中心頻率0上）是很難滿足總帶寬要求，必須利用掃描儀進(jìn)行參差調(diào)諧，才能滿足總帶寬要求。4.2末級(jí)功率放大器 末級(jí)功放根據(jù)輸出功率不同，其輸出電路不一樣，根據(jù)廣電總局的標(biāo)準(zhǔn)分為30W、50W、100W、300W等等，目前用全固態(tài)器件采用功率合成技術(shù)可以做到高達(dá)30005000W。單管輸出功率可達(dá)到100300W。如MFR317就可以獲得100W的輸出功率。本設(shè)計(jì)采用50W功放，下面分析其

20、工作原理。其輸入阻抗為50，電平為50W，阻抗為50。所提供直流電壓為24V。原理圖如圖8所示。圖8 末級(jí)功率放大器工作狀態(tài)的選取為了提高效率，末級(jí)功放一般采用丙類放大，且選取半導(dǎo)通腳為=70°。根據(jù)放大器的動(dòng)態(tài)特性，隨著信號(hào)的加大，動(dòng)態(tài)范圍將由放大延伸到飽和區(qū)。集電極電流ic將由標(biāo)準(zhǔn)的余弦尖頂脈沖到凹頂脈沖。考慮到凹頂脈沖產(chǎn)生的失真會(huì)增大，殘波輻射會(huì)增加，選取臨界狀態(tài)是比較合適的。這時(shí)輸出功率較大，集電極效率也高，殘波輻射有小。在晶體管功率放大器中，可以從改變激勵(lì)電壓、基極偏壓Vbb就可以改變放大器的工作狀態(tài)的。通過(guò)激勵(lì)電壓Vbb就可以改變放大器的工作狀態(tài)的。末級(jí)功放參數(shù)的計(jì)算考慮

21、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出濾波器的插入損耗0.3dB，則末級(jí)晶體管的實(shí)際輸出功率要求達(dá)到53.6W。作為工程近似計(jì)算，可以認(rèn)為集電極最小瞬時(shí)電壓為飽和導(dǎo)通壓降：Uces=0.7V于是 Uclm=Vcc-Uces=24-0.7=23.3V 其電壓利用系數(shù)為： 由公式P=U2clm/2Rp得 所以取導(dǎo)通角=700， 0（700）=0.253，1（700）=0.436，g1（700）=1.73，（700）=0.289則 總效率功放管的選取末級(jí)選取BLW78，基極輸入阻抗約為1.5，轉(zhuǎn)換到輸入端阻抗為50.根據(jù)上述分析，負(fù)載阻抗RL=50也要轉(zhuǎn)換為末級(jí)所要求的阻抗Rp=5.1。集電極電源電路和基極偏置電路對(duì)于

22、集電極電源電路，要求調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后不至于使信雜比惡化，所以對(duì)電源的波紋要有一定的要求。在供電電路中要考慮把直流回路與基波回路分開，常常采用“并饋”方式。圖中L、C用來(lái)抑制射頻和去耦，使Ico只通過(guò)晶體管。對(duì)于基極偏置電路一般不采用獨(dú)立的偏置電路，而采用自給偏置電路。最常用有兩種。圖中是利用基極電流的直流分量在基區(qū)體內(nèi)阻rbb上產(chǎn)生的偏置電壓。由于rbb很小所以偏置電壓很小，接近乙類工作狀態(tài)。所以，利用基極電流的直流分量在R0上產(chǎn)生偏壓，調(diào)節(jié)Rb即可改變通腳，使之滿足=70°。4.3匹配網(wǎng)絡(luò)寬帶放大器和窄帶放大器沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，就晶體管工作狀態(tài)以及集電極電路、偏置電路等而言，兩者是

23、完全一致的，區(qū)別僅在于輸入、輸出電路及級(jí)間匹配電路，即要實(shí)現(xiàn)寬帶放大，必須采用寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入、輸出匹配電路兩者沒(méi)有實(shí)質(zhì)區(qū)別，都是阻抗變換及匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入電路就是將晶體管的基極輸入阻抗（50W功放管BLW78的基極輸入阻抗約在1.5左右）轉(zhuǎn)換到放大管BLW78希望得到的負(fù)載電阻（5.1）。在寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)中，常采用傳輸線變壓器、多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)、微帶等多種形式，前者適用于小功率放大匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于大功率放大器，有磁心發(fā)熱以及體積大等問(wèn)題，故很少采用。微帶匹配網(wǎng)絡(luò)因篇幅限制，這里不詳細(xì)介紹，它放到微波電路進(jìn)行介紹，這里重點(diǎn)介紹多節(jié)PL網(wǎng)絡(luò)。 PL電路有型、型、L型等電路。前兩種電路為三個(gè)電抗元件。后者

24、為兩個(gè)元件。在計(jì)算這些元件值時(shí)要同時(shí)滿足諧振和阻抗變換兩個(gè)條件。L型電路只有兩個(gè)元件，兩個(gè)要求，所以他的解是唯一的。而型電路、T型電路，在計(jì)算元件值除滿足以上兩個(gè)條件外，還必須假設(shè)一個(gè)回路Q值才能解出三個(gè)元件值，因此其解不是唯一的。 若C1=93pF,L2=26.6nH,則構(gòu)成的匹配網(wǎng)絡(luò)屬窄帶網(wǎng)絡(luò)，難于滿足頻率從87MHz至108MHz整個(gè)頻段內(nèi)都匹配的要求。為了使匹配電路增加帶寬，可以采用多節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)，使每一級(jí)的阻抗匹配變換緩慢以換取帶寬特性，例如將一級(jí)改為三級(jí)，求其變換阻值為：50164.81.5。上述計(jì)算方法同樣適用于級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出回路。不過(guò)輸出回路最后再增加切比雪夫?yàn)V波器，主要抑制

25、二次、三次諧波，降低殘波輻射，提高頻譜純度。同理可以計(jì)算輸出回路的匹配網(wǎng)絡(luò)的元件值。實(shí)用電路（通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的）與上述計(jì)算值有較大差異，這是因?yàn)樯鲜鲇?jì)算時(shí)未考慮分布參數(shù)和晶體管的級(jí)間電容的影響。在圖中8中C6、C7、L1、C8、L1、C9和L3組成輸入回路匹配網(wǎng)絡(luò)；L5、C11、L6、C12、L7和C13組成輸出回路匹配網(wǎng)絡(luò)，C14是隔直電路；C15、L8、C17、L9、C16、C18、L10、C19、C20組成切比雪夫?yàn)V波器（低通濾波器），其中C17(18pF)、L9組成二次諧波并聯(lián)諧振回路（吸收二次諧波成分），C19(12pF),L10組成三次諧波并聯(lián)諧振回路（吸收三次諧波成分）；ZL、C1

26、0、R1構(gòu)成功放級(jí)偏置電路，調(diào)整R1的大小改變功放的工作狀態(tài)，使之在額定功率輸出時(shí)其導(dǎo)通角為700左右（丙類工作狀態(tài)）。在這個(gè)電路中采用的定向耦合電路是傳感器，它提供輸出的入射功率和反射功率的測(cè)量和控制、保護(hù)電壓。T是鐵氧體電流互感器，工作在寬頻帶，改變頻率不用調(diào)整。T用來(lái)檢測(cè)帶狀線上的電流，而R3和RP1組成分壓器將輸出帶狀線的電壓分壓取樣，通過(guò)橋式得出相應(yīng)的入射和反射功率。當(dāng)只考慮I1時(shí)，T次級(jí)感應(yīng)電壓是左正右負(fù)，使R4上的電壓VR4與RP1上的電壓VRP1是同相疊加的，經(jīng)VD1檢波后輸出與入射功率成正比的直流電壓。而R5上的電壓VR5與RP1上的電壓VRP1是反射疊加的。當(dāng)調(diào)節(jié)RP1時(shí)使

27、VRP1=VR5時(shí)，經(jīng)VD2檢波輸出電壓為0。同理當(dāng)考慮IR時(shí)，VR5電壓與VRP1同相，經(jīng)TD2檢波后，輸出一個(gè)與反射功率成正比的直流電壓。而VR4與VRP1反相，當(dāng)VR4=VRP1,經(jīng)VD1后的直流電壓為0。定向耦合器有四路輸出，一路是“入射控制輸出”，即入射功率ALC控制電壓輸出，接至調(diào)制器的輸出級(jí)。如天線開路、短路、接觸不良等，反射過(guò)強(qiáng)。“反射控制輸出”輸出一個(gè)高電平加到圖2.9中R37端，然后經(jīng)R37、VD2加到VT6的基極上，使VT6飽和導(dǎo)通，從而使VT4的增益大大下降，導(dǎo)致激勵(lì)功率下降，起到天線開路短路保護(hù)作用。“反射控制輸出”輸出電平是通過(guò)RP2進(jìn)行調(diào)節(jié)的；另一路是反射功率指示

28、。RP3是調(diào)節(jié)P的大小，而RP4是調(diào)節(jié)P的大小。4.4直流穩(wěn)壓電源50W調(diào)頻發(fā)射機(jī)直流穩(wěn)壓電源如圖9所示。B為電流變壓器，IC（AN7824）是基準(zhǔn)電源，其值為24V，VT（3DD8B）為23.3V左右。VD1為保護(hù)管。此穩(wěn)壓源既簡(jiǎn)單又可靠，所選取的元器件數(shù)值均有較大的富裕度。實(shí)踐證明，作為一個(gè)電子設(shè)備，其可靠性電源占7090左右。如果電源部能可靠地工作，才能保證整機(jī)可靠地工作。圖9 24V 4A直流穩(wěn)壓電源5 其他部分電路5.1發(fā)射電路早期的發(fā)射機(jī)較多使用LC振蕩器，頻率漂移較為嚴(yán)重。聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題，其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，而其基頻可達(dá)幾百兆甚至上千兆赫茲。無(wú)需倍頻，與晶振

29、相比電路極其簡(jiǎn)單。 以下電路為常見(jiàn)的發(fā)射機(jī)電路，由于使 圖10 發(fā)射電路用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手抓天線、聲表或電路其他部位，發(fā)射頻率均不會(huì)漂移。該電路發(fā)射功率較大。5.2接收電路接收電路可使用超再生電路或超外差電路，超再生電路成本低，功耗可達(dá)100mA左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級(jí)高放、一級(jí)振蕩、一級(jí)混頻以及兩級(jí)中放的超外差接收機(jī)差不多。然而，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。圖11為典型的超再生接收電路。  超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，但電路元件比較復(fù)雜。隨著集成電路的發(fā)展，分立元件電路被集成電路取代。美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路可完成接收及解調(diào)，其MICRF002功耗很低，并具有電源關(guān)斷控制端。而且性能穩(wěn)定，電路變得非常簡(jiǎn)單。圖12為用 MICRF002作為集成元件構(gòu)成的接收電路。圖11 分立元件接收電路 MICRF002使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆蓋300-440MHz。MICRF002具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接收帶寬可達(dá)幾百KHz,此模式主要用來(lái)和LC振蕩的發(fā)射機(jī)配套使用。因?yàn)椋琇C發(fā)射機(jī)的頻率漂移