高频课程设计报告

BH1416F100米锁相环调频发射机设计

摘要

该设计的核心是BH1416F锁相环调频立体声发射专用集成电路。该集成电路是由提高信噪比（S/N）的预设加重电路、防止信号过调的限幅电路、（LPF）、产生立体声复合信号的立体声调制电路、调频发射的锁相环电路（PLL）等组成。立体声信号进入BH1416F芯片时，经过信号的低通、预加重和调制，再经过解码和鉴相后，经芯片内部的高频发大器发大输出为射频信号，输出的信号进过外部电路的滤波、再次放大后，发射天线发射出去。

关键字：BH1416F；锁相环电路（PLL）；解码；鉴相

Abstract

The core of the design is BH1416F phase-locked loop FM stereo application-specific integrated circuit.The integrated circuit is made to improve signal to noise ratio (S/N) of the preset increase limiter circuit, preventing signal over modulation circuit, (LPF), produce the stereo composite signal, FM stereo modulation circuit launch phase lock loop (PLL) circuit, etc.Stereo signal enters BH1416F chip, after low-pass, pre-emphasis and modulation of the signal, again after decoding and phase, through high frequency amplifier chip inside the big output for rf signal, the output signal in an external circuit filter, enlarged again, transmitting antenna.

Key words: BH1416F;Phase-locked loop (PLL) circuit;Decoding;Phase

目录

摘要 ............................................................... I 1设计任务与要求. (1)

2设计方案与理论思路 (1)

2.1 方案设计与论证 (1)

2.2理论分析 (1)

2.3发射板 (2)

3电路设计 (4)

3.1总电路图 (4)

3.2 音频立体声信号输入电路 (5)

3.4发射电路的设计 (7)

3.5直流稳压电路的设计 (7)

4调试 (8)

4.1 调试工具 (8)

4.2 调试方式 (8)

4.3调试结果 (8)

5总结 (9)

参考文献 (10)

附件 (11)

1设计任务与要求

（1）调频发射机的调频频率在87~108Mhz

(2)发射距离在100米范围。

（3）不同频率发射的音质效果和与之对应的频段。

（4）测出发射频率、晶振的振荡频率、功率发大级的波形，并相互比较，得出结论。

2设计方案与理论思路

2.1 方案设计与论证

方案一：通过音频信号改变载波的幅值实现载波调幅发射，调幅发射实现调制简便，调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射，但是调幅发射机，的信号容易失真且发射距离不远。

方案二：通过音频信号改变载波的频率已实现调频发射，调频发射机发射的频率带宽较宽，但其在高频段因而所占的相对频带较调幅波发射更窄，发射距离远，信号失真小。并且在要求传输距离不是很远的情况下，我们用直接载波调频很容易实现载波调频发射机的设计，在能满足我的课程设计的技术指标要求的情况下，我们选择直接载波调频的方案来设接调频发射机。

2.2理论分析

图1 发射机简易方框图

如上图1为发射机的简易示意图。

2.3发射板

发射板主要由BH1416构成，如图2所示为BH1416的功能引脚图。

从BH1416第11脚输出的信号经过三极管9018进行第一级放大。为得到效高的射频信号纯净度和高的放大倍数，所以该级放大采用甲类谐振放大器，谐振频率由L1和C19决定。

图2 BH1416F引脚功能图

BH1416是ROHM公司推出的FM无线发射芯片，它可工作于频段（87~108Mhz），与简单外围电路配合使用可发射音频FM信号，它是一种无线音频传输集成电路，可以将计算机、游戏机、CD、DVD、MP3、调音台等立体声音频信号进行立体声调制发射传输，配合普通的调频立体声接收机就可实现无线调频立体声传送。

FM发射电路采用稳定频率的锁相环系统：由高频振荡器、高频放大器及一锁相环频率合成器组成。调频调制由变容二极管组成的高频振荡器实现，高频振荡器是一个锁相环的VCO,立体声复合信号通过它直接进行调频调制，高频振荡器是由9脚外部的LC回路与内部电路组成，振荡信号经过高频放大器从脚11输出，同时输送到锁相环电路进行比较从第7脚输出一个信号对高频振荡器的值

进行修正，确保频率稳定。

BH1416F芯片具有以下优势：

（1）将预加重电路、限幅电路、低通滤波电路（LPF）一体化，使音频信号的质量比分立元件的电路（如：BA1404、NJM2035等）有限很大改进。

（2）采用了锁相环频并与调频发射电路一体化，使得发射的频率非常稳定。

（3）采用了4位的拨码开关进行频率设定，可设定14个频点（87.7M、87.9M、88.1M、88.3M、88.5M、88.7M、88.9M、106.7M、106.9M、107.1M、107.3M、107.5M、107.7M、107.9M），使用非常方便。

表一调频发射机频率设置表

3电路设计

3.1总电路图

图3总设计原理图

BH1417F将预加重电路、限幅电路、低通滤波电路（LPF）一体化，使音频信号的质量比分立元件的电路有很大改进；导频方式的立体声调制电路；采用了锁相环锁频并与调频发射电路一体化，合发射的频率非常稳定。采用了4位三排的跳线阵列进行频率设定，可设定14个频点，使用上非常方便。如上图3所示。

3.2 音频立体声信号输入电路

图 4限幅电路

立体音频信号经过电解电容滤波处理后，信号频率进入BH1416F芯片进行信号处理的一系列的工作。如上图4所示。

3.3压控振荡电路的设计

图5 压控振荡电路

如上图5是克拉泼型LC压控振荡器电路。图中9014为三极管，L1为回路电感，C18、C19为回路电容，BB910为变容二极管，当输入控制电压改变时，BB910也随之改变，因而改变振荡频率。

3.4 匹配电路的设计

图6 发射电路

内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。对于普通的宽频放大器，输出50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。如上图6所示。

3.5直流稳压电路的设计

图7 工作电压的设计电路

BH1416F芯片的工作电压为5v，为了得到芯片稳定的工作电压，该电路采用稳压管7805来进行5v稳压，在电源输入端输入12v直流电压，经过电感线圈和电容的滤波处理后得到稳定、无干扰的稳定电流、电压。如上图7所示。

4调试

4.1 调试工具

万用表，收音机，双踪示波器。

4.2 调试方式

（1）用双踪示波器一端接在发射板上的FM发射端，另一端接在发射板接地端。（2）利用发射板上的拨码开关按频率设置表设定好频率。

（3）接上电源后，拨下发射板的电源开关，LED灯亮，电路正常工作。

（4）然后在双踪示波器的显示屏上观察到一正弦波，记录其频率的大小。（5）最后得出的发射机的频率范围在87~108Mhz。

4.3调试结果

不同频率的发射效果不一样，而且当地广播的频段也会对其有影响，所以在87~108Mhz频段之间我测出了88Mhz、90Mhz 、103Mhz、 106Mhz效果比较好且发射距离效长。如表二收音机接收到的频道效果。

表二收音机接收到的频道效果

5总结

当第一次看到这个题目时，自己感觉很难，因为认为在课堂上所学的要实践出来，挑战性还想很大的。不过经过两天多的看网上资料和课本上的知识，自己大概已经知道题目所涉及到的知识内容。经过一天的思考，自己着手设计电路图，用Altium Designer Summer 15软件画图、布图，后打板、焊元件，再到调试，终于完成题目所达到的要求。

参考文献

[1] 张肃文.《高频电子线路》[M].高等教育出版社，2009.

[2] 童诗白，华成英.《模拟电子线路》[M].高等教育出版社，2006.

[3] 罗先觉. 《电路》[M].高等教育出版社，1999.

[4] 贾更新，《电子技术基础实验、设计与仿真》[M].郑州大学出版社，2006.

[5] 童诗白，华成英.《模拟电子技术基础》[M].北京：高等教育出版社，2006.

[6] 梁宗善.《电子技术基础课程设计》[M].华中理科大学出版社，2009.

附件

图8 BH1416F调频发射机