微功率电报收发信机设计毕业论文

微功率电报收发信机设计毕业论文目录第一章引言 (1)1.1 无线通信的概念 (1)1.2 课题的研究背景及意义 (1)1.2.1 无线电传输的发展历史 (1)1.2.2 无线电的应用 (1)1.2.2 无线通信中收发电路的研究意义 (2)1.3 课题研究的主要容 (2)第二章无线收发的基本组成及工作原理 (3)2.1 通信系统的基本结构 (3)2.1.1 通信系统的结构框图 (3)2.1.2 无线通信系统的分类 (3)2.2 无线收发电路的调制与解调 (3)2.2.1 调制与解调的基本概念 (3)2.2.2 幅度调制与解调 (4)2.2.3 ASK的调制与解调 (6)2.3 无线收发电路的基本组成 (9)2.3.1 无线发射电路的基本结构及原理 (9)2.3.2 无线接收电路的基本结构及原理 (9)第三章基于DDS的微功率电报收发信机设计 (11)3.1 无线收发电路总体设计 (11)3.2 无线发射电路的设计 (12)3.2.1 本振电路的设计 (12)3.2.2 功率放大器的设计 (19)3.2.3 滤波电路的设计 (22)3.3 无线接收电路的设计 (25)3.3.1 一般接收机的主要功能规格 (25)3.3.2 混频电路的设计 (26)3.3.3 音频放大电路设计 (27)3.3.4 收发控制电路设计 (28)第四章焊接调试 (30)第五章总结 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录A 硬件原理图、PCB图、实物图 (37)附录B 源程序 (39)第一章引言1.1 无线通信的概念无线通信就是利用无线收发电路发射和接收信号，主要用在人们日常生活中的信息的传播。

无线收发电路可分为发射电路和接收电路，发射电路直接把信息转换成电磁波在空中传播；接收电路则是把接收到的电磁波再还原成人们所需要的信号[1]。

1.2 课题的研究背景及意义1.2.1 无线电传输的发展历史在人们的日常生活中，需要把自己有信息发送出去，然后在另一个地方接收到这个信息，我们称之为通信。

通信的主要任务就是传输消息，一般含义就是发送者到接收者的消息传递，利用某种信号实现消息传送的系统称之为通信系统。

人们最早的传递信息方式是在视线围来传播，例如用火炬、烽火、旗语等来传播信息。

早在1865年，麦克斯韦从电磁理论研究中就预言电磁波能以波的形式向外传播，其速度与光速相同[2]。

1887年德国物理学家赫兹以著名的电火花放电试验证明了麦克斯韦的预言。

在19世纪末的时候，由于电磁场理论的发展成熟，人们开始研究用无线电波也就是电磁波来传递信息，这标志着现代无线电通信的开始。

其中最著名的就是马可尼，一个意大利的年轻人。

他在1895年，用他自己设计的无线电传输的装置进行了2.5千米的无线电报传输试验。

几年后的英吉利海峡和大西洋之间无线通信试验的成功，标志着现代无线电的诞生。

在马可尼无线电发报机试验成功后，很多业余无线电开始进行无线发报机的研究，所以频率围的应用是一个不得不解决的问题。

由于无线电波的传输是没有方向和国界的，因此频率的划分必须由各个国家进行协调，例如遇险和求救的信号必须得到保护。

在19世纪初在德国举行无线电大会开始进行对频率的初步划分，到1912年正式制定了各种无线电业务划分频率。

1.2.2 无线电的应用最初的无线电应用就是发报机，例如在1898年，英国就开始用发报机营救海上的遇难者。

然后人们开始研制出来播放语音和音乐的无线广播电台，直到现在人们还用收音机来收听新闻和音乐，成为日常生活中一个重要的信息来源。

当人们实现了用无线电波传送声音以后，就开始思考如何能传送视频信号。

由于视频信号量比较加大，传送视频信号需要较高的频率，比广播信号的几百KHz要高得多，一般需要几十兆到上百兆的频率。

最早的无线传播技术只能传播静止的图像，直到兹沃雷金研制成功电子显像管和光电摄像管，现代电视的技术才基本完成。

电视为以后社会的发展当中，为人们传播信息、普及知识和娱乐生活起了非常重要的作用。

电磁波的波长和传输方向有很大的关系：波长越长，电磁波的绕射性越好；波长越短，电磁波的方向性越强，遇到障碍物容易反射。

根据电磁波的这个特性，利用电磁波的发射和反射，可以用来测试距离，雷达也是利用了电磁波的这个特性来研制的。

到了20世纪60年代，为了让短波的电能够有更远的传播距离，美国研究低空卫星的通信技术。

到了1964年，利用卫星作为调频中继，开始用短波进行通信，实现了全球的无线电通信和电视的转播。

在近几年的日常生活中，无线传输发挥着越来越重要的作用，我们几乎每天都要用到无线电通信技术的东西。

我们每天都在使用的电视机、玩具遥控器和无线钥匙等就是用红外无线发射信号来实现遥控的；平时用的手机、无线路由器、无线鼠标键盘等都是用射频进行通信；近几年发展ID技术，也是利用高频信号来进行传递信息的。

所以，我们的现代日常生活离不开无线通信技术[3]。

1.2.2 无线通信中收发电路的研究意义无线通信主要由信息处理，采集，调制和解调方式，编码，占用的频率和频带，收发电路等几部分组成。

收发电路模块在无线通信系统中是一个非常重要的部分，它影响着无线通信系统通信距离的远近，通信效果的好坏,它直接影响到无线通信的效率和结果。

所以，研究无线收发电路无线通信有着非常重要的意义。

1.3 课题研究的主要容本课题主要设计无线通信系统中的一种CW微功率电报收发信机，主要包括发射电路中振荡电路，滤波电路，和功率放大器；接收电路中的混频方式，音频放大电路。

课题研究的主要容有：1)学习基于CW的高频无线通信原理和功率放大，滤波电路技术。

2)实现设计微功率收发信机并完成收发信息。

3)了解无线电发展历程和相关技术。

第二章无线收发的基本组成及工作原理2.1 通信系统的基本结构2.1.1 通信系统的结构框图一个完整的无线通信系统一般由输入能转换器、发射设备、传输信道、接收设备、输出能转换器等5部分组成[4]。

无线电传输的主要通道，一般为大气层。

图2-1是通信系统的基本框架图。

图2-1 无线通信系统的基本组成2.1.2 无线通信系统的分类无线通信的分类有很多种，分类的主要依据有传输方式、频率的不同和通信的用处等几种[5]。

1．根据通信方式的不同，可以分为单工通信、半双工通信和全双工通信；2．根据调频方式的不同，可以分为调幅、调相、调频等；3．根据传输频率的不同，可以分为中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信；4．根据传输类型的不同，可以分为数字通信、模拟通信等；无论上面的通信方式是哪种类型，他们的基本结构都是一样的，他们的工作原理也都是相似的。

2.2 无线收发电路的调制与解调2.2.1 调制与解调的基本概念发送端部分一般包括能源转换器、发射电路和发射天线等几个部分。

输入能转换器一般作用是把准备发射的信息转变成可以发送的基带信号，例如我们要发送的文字信息。

那么就要把文字信息转换成电信号或者光信号才可以传输，这个转换器就是我们所说的输入能转换器。

一般情况下，转换后的信号含有直流分量，而且信号的频率比较低，我们称这样的信号为基带信号。

基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输，这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。

我们把这个频率非常高的信号称之为载波。

调制即使用调制信号的幅度、相位或者频率，随着基带信号的幅度改变而改变。

然后，把我们已经调制的信号进行放大，放大到足够的功率经过天线进行发射，发射天线把高频的振荡信号转变成电磁波向外进行辐射[6]。

解调就是在接收端，用天线把天空中的电磁辐射，转换为高频振荡信号，然后把高频振荡信号经过转换电路，去掉载波还原成原来的基带信号，这个过程称为解调。

然后基带信号可以经过输出换能器，转换成我们所需要的信息，例如声音、文字等。

调制有很多种类，根据调制信号的不同可以分为数字调制和模拟调制。

模拟调制就是调制信号为模拟信号，同理数字调制就是调制信号为数字信号。

根据控制高频载波方式的不同，如果载波为正弦波，那么可以分为幅度调制、频率调制和相位调制。

其实从调制原理上看，就是用调制信号的幅度来控制载波的幅度、频率和相位的变化来按照一定规律变化的过程，而解调就是把这个有规律的变化还原成基带信号的过程。

现在的通信技术中，一般都是采用数字信号调制技术。

数字通信技术比模拟通信技术有很多优点：第一，数字通信技术的抗干扰能力有很大提高，这是因为模拟信号很难分离在传输工程中叠加的干扰噪音，这些噪音经过放大后很难再去除，而且严重影响通信的质量，但是这些噪音在数字信号很容易得到解决。

第二，数字信号适合远距离传输，因为数字信号在中继站中很容易去除噪音还原成原来的信号，所以可以提供高质量的传输。

第三，数字信号容易用在不同通信要求的设备中，可以很容易实现加密处理，方便采用大规模集成电路等特点。

下面介绍最常见的模型信号AM和数字信号ASK的调制与解调。

2.2.2 幅度调制与解调幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。

幅度调制器的一般模型如图2-2所示。

图2-2 幅度调制器的一般模型图中，m(t)为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为[m(t)cosωc t]Sm(t)=∗h(t) (式2-1)S m(ω)=12[M(ω+ωc)+M(ω−ωc)]Η(ω) (式2-2)式中，为调制信号m(t)的频谱，为载波角频率。

由以上表达式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域的简单搬移。

由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。

调制过程的逆过程叫做解调[7]。

AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。

AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。

1)相干解调由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始信号[8]。

解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。

相干解调的原理框图如图2-3所示。

图2-3 相干解调原理框图将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得S AM(t)cosωc t=[A o+m(t)]cos2ωc t=12[Ao+m(t)]+12[Ao+m(t)]cos2ωct(式2-3)由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将与分离，无失真恢复出原始的调制m o(t)=12[A+m(t)] (式2-4)相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。

如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。

2)包络检波由的波形可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号[9]。