通信工程无线防盗报警系统论文

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题目：无线防盗报警系统
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摘要 (2)
Abstract (3)
1 前言 (4)
1．1 设计目的及要求 (5)
2 设计方案 (5)
2.1 发射机 (5)
3 单元模块电路设计及分析 (6)
3.1 发射机模块 (6)
3.1.1 LC三点式反馈振荡器 (6)
3.1.1.1 静态工作电流的确定 (7)
3.1.1.2 确定主振回路元件 (8)
3.1.1.3 保护电源电路 (8)
3.1.2 缓冲级 (9)
3.1.3 高频谐振功率放大器 (10)
3.1.3.1 确定功放的工作状态 (10)
3.1.3.2基极偏置电路计算 (11)
3.1.3.3 计算谐振回路的参数 (12)
4 总体电路图 (12)
4.1 发射机 (12)
4.1.1 总体电路图 (12)
5 总结 (14)
8 参考文献 (15)
摘要
目前以计算机网络与通信为特征的信息技术正日新月异的快速发展，《通信电子线路》书中详细介绍了通信系统中电路的基本原理、分析方法和典型应用。

按
照线性电路、非线性电路以及频率变换电路来组织教材内容。

介绍了高频小信号放大器，高频功率放大器，倍频器，高频振荡器，调幅电路，调频电路，混频电路等一些基本的电路，能够帮助我们学习通信原理。

在此次课程设计中，我应用高频课上学的基本知识设计无线防盗报警器。

在如今，居民财产安全得到越来越多的重视，防盗报警器能够帮助居民保护自己的财产。

我用LC三点式反馈振荡器、射频跟随电路和高频谐振功率放大器设计一了一中心频率为12MHz的发射机，用高频小信号放大器的相关知识设计一个能够有声光报警的接收机，将高频课上所学的大部分知识都用到了，这对于我们学习高频这门课有很大的帮助，也是很有意义的。

关键字：报警器，射频跟随电路，高频谐振功率放大器，LC三点式反馈振荡器，高频小信号放大器
Abstract
Currently with computer network and communication is the characteristic of information technology is changing fast development, the "communication electronic circuit" in the book introduces in detail communication system circuit, the basic principle of analysis method and the typical application. According to the linear circuits, nonlinear
circuits and frequency conversion circuit to organize teaching material contents. Introduces the high frequency amplifier, small signal frequency power amplifiers, frequency multiplication device, high frequency oscillators, am circuit, FM circuit, frequency mixing circuit to some basic circuit, can help us learn communication principle.
In this course design of high frequency lectures, I used the basic knowledge of design of wireless alarm system. In nowadays, citizens property safety get more and more attention, and alarm system can help people to protect his own possessions. I SanDianShi feedback with LC oscillators, rf follow circuit and high-frequency harmonic power amplifier design one a center frequency for 12MHz transmitter by high-frequency small signal amplifier related knowledge of design a sound-light alarm can have the receivers, will high-frequency learned in class most knowledge both use the high frequency, this to our learning this course will help a lot, also is very meaningful.
Key word: alarm, rf follow circuit, high-frequency harmonic power amplifier, LC SanDianShi feedback oscillators, high-frequency small signal amplifier
前言
无线报警器在生活中应用越来越广泛，一些重要的私人贵重物品如手机钱包等经常在拥挤场合被盗。

于是在必要时需要安装一个无线报警器，以达到报警的作用。

设计一个简单的无线报警器，能在生活中得到应用。

1．1 设计目的及要求
本次任务是关于无线防盗报警器的设计，它包括包括发射机和接收机两大部分，当有人按下开关时，发射机会发出信号，接收机能够接收到信号，并发出声光报警信号。

声光报警部分用发光二极管和蜂鸣器来代替。

发射机和接收机的技术指标如下：
(1)发射机
中心频率 012f MHz =
输出功率 30A p mW ≥
频率稳定度 0/10f f +∆≤
最大频偏 10m f KHz ∆=±
2 设计方案及论证
2.1 发射机
该方案主要有振荡电路、缓冲电路和高频功率放大器电路组成。

其中振荡电路主要是产生频率稳定且中心频率符合指标要求的正弦波信号，目前应用较为广泛的是三点式振荡电路和差分对管振荡电路。

三点式振荡电路又可分为电感三点式振荡电路和电容三点式振荡电路，由于是固定的中心频率，因而采用频率稳定度较高的改进行电容反馈振荡器——西勒振荡电路来作振荡级。

缓冲级采用射极跟随器，来减弱放大器与LC 正弦波振荡器之间的影响，以保证频率的稳定性。

而功率放大器要做到功率与效率兼备，就采用工作于丙类状态的高频谐振功率放大器。

其方框图如下
发射机方框图
3 单元模块电路设计及分析
3.1 发射机模块
3.1.1 LC 三点式反馈振荡器
正弦波振荡器的任务是在没有外加激励的情况下，产生具有某一频率的等幅正弦振荡。

反馈式正弦波振荡器有RC 、LC 和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。

本设计中，我们研究的主要是LC 三点式振荡器。

所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极（B 、E 、C ），分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如 图
三点式振荡器的基本电路
其中依靠电容产生反馈电压构成的振荡器为电容反馈三点式振荡器，依靠电感产生反馈电压构成的振荡器为电感反馈三点式振荡器。

电容反馈振荡器与电感反馈振荡器相比，振荡器工作频率高，输出波形好。

而且经过改进后的西勒振荡器，克服了电容反馈振荡器调整频率时会改变反馈系数的缺点，因此，本次设计我采用的是频率稳定度较高的改进行电容反馈振荡器——西勒振荡电路来作为振荡器的主要组成部分。

如下图
1
C 1
1(a )
(b )
(c )
LC 振荡器电路图
3.1.1.1 静态工作电流的确定
合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。

－般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。

根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流I CQ 大约在0.8-4mA 之间选取，故本实验电路中：
选I CQ =2mA V CEQ =6V β=100
则有Ω=-=-=+K I U U R R CQ CEQ
CC 32
612610 为提高电路的稳定性R8值适当增大，取R 10=2K Ω则R 6＝1K Ω
因：U EQ =I CQ ·R 6 则： U EQ =2mA ×1K=2V
因： I BQ =I CQ /β 则： I BQ =2mA/100=0.02mA
一般取流过Rb2的电流为5-10I BQ , 若取10I BQ
因：BQ BQ I V R 1011=
7.0+=EQ BQ V V 则：Ω==K V R 5.132
.07.211 取适当电阻5K Ώ。

因：111b R V V V R BQ
BQ
CC -=
(公式
3-1-1-1-1)
故：Ω=Ω-=K K V
V
V R b 3.41127.27.2121
为调整振荡管静态集电极电流的方便，R b1由50K Ώ电阻与8.2K 电位器串联构成。

3.1.1.2 确定主振回路元件
回路中的各种电抗元件都可归结为总电容C 和总电感L 两部分。

确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。

从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容Cp 远大于总的不稳定电容Cd 原则，先选定Cp 为宜。

若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。

但C 不能过大，C 过大，L 就小，Q 值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。

反馈系数F=C1/C2，不能过大或过小，适宜1/8—1/2。

因振荡器的工作频率为： LC
f π210=
当LC 振荡时，f 0=12MHz L ＝10μH
本电路中，则回路的谐振频率fo 主要由C 2、C 7决定，即
)
94(2121C C L LC
f +=
=
ππ (公式3-1-1-2-1)
有 pf L
f C C 6.1741
942
2≈=
+π。

取C 4=10pf ，C 9=12.6pf （5-20Pf 的可调电容），因要遵循C 3，C 2>>C 4,C 9，C 3/C 2=1/8—1/2的条件，故取C 3=150pf ，则C 2=270pf 。

3.1.1.3 保护电源电路
直流电源不能承受交流电的冲击，用扼流线圈和旁路电容来分担交流电，扼流线圈的取值为330µH,旁路电容的取值为0.01-1µF 。

直流馈电电路图有串联馈电和并联馈电，如下图7所示。

我在此次设计中采用的是并联馈电，并联馈电的优点是回路一端处于直流电位，回路的L 、C 元件可以接地，方便安装。

电源馈电电路
3.1.2 缓冲级
因为本次实验对该级有一定的增益要求，而中心频率是固定的，因此在LC 振荡器与功率放大器电路之间要加一个缓冲级，缓冲级一般为射极跟随器。

射极跟随器为共集电极电路，由于其输入电阻大，输出电阻小。

射极跟随器静态工作点的确定与LC正弦波振荡器的静态工作类似。

缓冲级与振荡器相连时，中间有个耦合电容，滤除直流，只得到交流信号，可在1000 pf—0.01uf之间选择。

其电路如下图
振荡器和缓冲级电路图
3.1.3 高频谐振功率放大器
功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。

谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度只有其中心频率的1%或更小)，其工作状态通常选为丙类工作状态(c＜90)，为了不失真的放大，它的负载必须是谐振回路。

其电路如下图
高功放电路图
3.1.3.1 确定功放的工作状态
对高频功率放大器的基本要求是,尽可能输出大功率、高效率，为兼顾两者，通常选丙类且要求在临界工作状态，其电流流通角
c
θ在650—750范围。

现设c
θ=700。

I CO 分解系数0
(70)0.25
α=，集电极电流余弦脉冲基波I CM1分解系数，0
1(70)0.44
α=。

设功放的输出功率为0.05W。

功率放大器集电极的等效电阻为：
Ω=⨯=
=
--K P ces cc R O
V V 2.105
.022)2.112()(2
2
p
(公式
3-1-3-1-1)
集电极基波电流振幅为：
mA R P I P
cm 1.920
1==
(公式3-1-3-1-2)
集电极电流脉冲的最大振幅为：
()mA mA I I c cm c 5.2044.0/1.9/11max ===θα (公式3-1-3-1-3)
集电极电流脉冲的直流分量为：
()mA I I c o c 125.525.05.20max co =⨯=⨯=θα (公式
3-1-3-1-4)
电源提供的直流功率为：
w mA V I V P CO CC D 065.0125.512=⨯== (公式
3-1-3-1-5)
集电极的耗散功率为：
w P P P O D C 015.005.0065.0=-=-= (公式
3-1-3-1-6）
集电极的效率为：%77065.0/05.0/===D O P P η (公式3-1-3-1-7)
设功率放大倍数为20倍
则：输入功率：w A P P P i 5.225/05.0/0=== 基极余弦脉冲电流的最大值（设3DA1的β=10）
mA I I cm Bm 91.0/==β
基极基波电流的振幅为：()mA I I Bm Bm 4.070011==α 得基极输入的电压振幅为：v
I P V m B i Bm 5.12/21==
3.1.3.2基极偏置电路计算
因 cos E Z
c Bm V V V θ+=
(公式
3-1-3-2-1)
则有 ：v
V V V Z bm E 5.5cos =-=θ
因
E CO E
V I R = 则有 ：Ω
==k I V R co E E 07.1/(51的电阻与2K 电位器串联)
取高频旁路电容C6=0.1µF 。

3.1.3.3 计算谐振回路的参数
因振荡器的工作频率为： LC
f π210=
当LC 振荡时，f 0=12MHz L ＝10μH
本电路中，则回路的谐振频率fo 主要由C 13、C 14决定，即
)
1413(21
21C C L LC
f +=
=
ππ (公式3-1-3-2-1)
有 pf L
f C C 6.1741
14132
2≈=
+π。

取C 13 =5pf ，C147=12.6pf （5-20Pf 的可调电容） 4 总体电路图
4.1 发射机
4.1.1 总体电路图
发射机是由LC 反馈振荡器，中间缓冲级和高频谐振功率放大电路组成。

其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号；缓冲级主要是对前后级起有一定的隔离作用，为避免后级功放的工作状态变化而直接影响振荡级的频率稳定度；功放级的任务是确保高效率输出足够大的高频功率，并馈送到天线进行发射。

其总体电路如下图
发射机总体电路图
5 总结
在本次的课程设计中，我学到了很多东西。

在进行电原理图的设计与选择过程中，我深深感觉到“学以致用”的重要性。

在进行设计的过程中，我根据上课所学的理论知识，利用LC三点式振荡器、缓冲级（射极跟随电路）和高频谐振功率放大器组成了发射模块。

虽然这次课程设计结束了，但是还有好多东西要学习的。

我清醒的意识到，作为通信专业的学生，硬件和软件我都没有进行足够的训练，这样真的可以说是既辜负了很多人对我对我们大学生的期待，也已经远远偏离了当初我们进大学时的初衷。

我会在以后的时间里，注重理论与实践、硬件与软件的同步学习，继续努力完善自我！
6 参考文献
[1] 刘泉. 《通信电子线路（第2版）》. 武汉理工大学出版社. 2005
[2] 张肃文. 《高频电子线路（第4版）》. 西安电子科技大学出版社. 2006
[3] 谢自美. 《电子线路设计实验测试（第3版）》. 华中科技大学出版社. 2006
[4] 钱聪. 《通信电子线路》. 人民邮电出版社. 2003
[5] 李银华. 《电子线路设计指导》. 北京航空航天大学出版社. 2005
[6] 李晋矩. 《通信电路与系统实验教程》. 北京理工大学出版社. 2006
[7] 张新喜. 《 Multisim10电路仿真及应用》. 机械工业出版社出版社.
2010.02.
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