基于FM调制方式的语音传输Word文档格式.docx

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Thissystemtransmissiondistanceofupto100mabove,thefrequencyat94.1MHz,transmission,soundclarityandthesystemisgoodstability.

[Keywords]wirelesscommunications,noiseinterference,signalmodulationandlaunch,FMsignalreceptionanddemodulation

1研究内容

本课题的研究内容为语音信号的高频调制及传输技术。

其关键研究内容为如何产生出中心频率偏移度低，振辐大而且稳定的调频信号，如何提高该调制系统的抗干扰能力，如何提高信号的信噪比，如何不失真的解调解调及语音信号的采集及放大等内容。

2系统原理

2.1系统框架图

本系统由语音信号调制发射及调频信号接收与解调两大部分组成。

a）语音信号调制部分由音频放大模块,高频振荡与调频模块,缓冲隔离模块,高频功放等四个模块组成.

信号在模块间传送路线如下:

图2.1信号在模块间传送路线图

b）调频信号接收与解调部分由STC89C52控制模块TEA5767FM解调模块低频语音信号放大模块组成模块关系图如下：

图2.2低频语音信号放大模块关系图

2.2调制发射部分具体原理

调制与解调概要

为了实现信息的远距离传输，在发信端通常采用调制的方法对信号进行调制，收信端接收到信号后必须进行解调才能恢复原信号。

所谓的调制就是用携带信息的输入信号ui来控制载波信号uC的参数，使载波信号的某一个参数随输入信号的变化而变化。

载波信号的参数有幅度、频率和位相，所以，调制有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种。

调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；

调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；

调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。

调幅波和调频波的示意图如图2.3所示。

图2.3调幅波和调频波的示意图

上图的（a）是输入信号，又称为调制信号；

图（b）是载波信号，图（c）是调幅波和调频波信号。

解调是调制的逆过程，它可将调制波VO还原成原信号Vi。

变容二极管的调频原理

实现调频的方法很多，大致可分为两类，一类是直接调频，另一类是间接调频。

直接调频是用调制信号电压直接去控制自激振荡器的振荡频率（实质上是改变振荡器的定频元件），变容二极管调频便属于此类。

间接调频则是利用频率和相位之间的关系，将调制信号进行适当处理（如积分）后，再对高频振荡进行调相，以达到调频的目的。

两种调频法各有优缺点。

直接调频的稳定性较差，但得到的频偏大，线路简单，故应用较广；

间接调频稳定性较高，但不易获得较大的频偏。

常用的变容二极管直接调频电路如图2.4所示。

图中D为变容二极管，C2、L1、和C3组成低通滤滤器，以保证调制信号顺利加到调频级上，同时也防止调制信号影响高频振荡回路，或高频信号反串入调制信号电路中。

调制级本身由两组电源供电。

图2.4变容二极管调频电路图2.5变容调频原理图

对高频振荡信号来说，L1可看作开路，电源EB的交流电位为零，R1与C3并联；

如果将隔直电容C4近似看作短路，R2看作开路，则可得到图（b）所示的高频等效电路。

不难看出，它是一个电感三点式振荡电路。

变容二极管D的结电容Cj，充当了振荡回路中的电抗元件之一。

所以振荡频率取决于电感L2和变容二极管的结电容的值，。

变容二极管的正极直流接地（L2对直流可视为短路），负极通过R1接+EB，使变容二极管获得一固定的反偏压，这一反偏压的大小与稳定，对调频信号的线性和中心频率的稳定性及精度，起着决定性作用。

对调制信号来说，L2可视为短路，调制信号通过隔直流电容C1和L1加到变容二极管D的负极，因此，当调制信号为正半周时，变容二极管的反偏电压增加，其结电容减小，使振荡频率变高；

调制信号为负半周时，变容二极管的反偏压减小，其结电容增大，使振荡频率变低。

由上可见，变容二极管调频的原理是，用调制信号去改变加在变容二极管上的反偏压，以改变其结电容的大小，从而改变高频振荡频率的大小，达到调频的目的。

由变容二极管结电容Cj变化实现调频的波形示意图如图2.5所示。

原理图：

图2.6原理图

.1音频放大模块

图2.7音频放大模块图

音频放大模块的作用是通过MICROPHONE把音频信号转换为电压信号。

然后将通过三极管以甲类工作方式进行放大。

实验结果及数据分析

1）三极管T4的静态工作点为：

Vb=2.7vVc=6.2vVe=2.0v

本级的电源来自经R14连接的最上面这条“电源线”，经测试约8。

1V左右。

由上图可知三级管的电压为“电源线”电压经R16，R17分压后所得，R16：

R17=1：

2

易得基级电压约为2.7V，测试数据与理论分析相符。

2）放大倍数测试经测试，放大倍数约为10左右。

.2高频振荡与调频模块

电路图：

1）其中高频振荡部分的高频等效电路图为：

图2.8高频等效电路图

此时的振荡频率为

实验中，我们制作的振荡频率为：

F=94.1MHz

2）调频部分的功能是将音频信号从电容C18，通过变容二极管进行调频，即将音频信号调制到高频上去。

最终的已调信号将在电容C8端输出。

3）三极管T1的静态工作点为：

Vb=2.9vVc=6.8vVe=2.2v，

基级电压由9V电源电压经R1，R2分压所得，R1：

R2=1：

2，所以基级电压约为3V，测试电压与理论值分析基本相同。

另外本原理图最右边语音放大级输入点的静态电压由R6，R8分压所得。

正常情况应为9*8/（10+8）=4V，如果变容二级管反接将被钳位在0.7V

4）本级电路的振荡类型为电容式三端式振荡器。

其交流等效电路如下所示：

图2.9交流等效电路图

其中C3，C2，构成了三端式振荡器BE，CE极的电容元素。

另外L1，C6，Cx,C5,C4共同构成BE极的电感元素。

其中Cx的电容值受语音性号控制。

从而使该振荡器的电感元素受音频控制。

最终使得整个电路的振荡频率受音频信号控制。

图2.10缓冲隔离模块图

.3缓冲隔离模块

电路图如图2.10所示：

1）该电路为射极跟随器，作用是隔断振荡器的输出端与功率放大级的输入端的直接，减少了功率放大级对振荡器的影响，提振荡器的稳定性。

由于是射随电图信号输入输出基本不会产生变化。

峰峰值270mV左右

2）三极管T2的静态工作点为：

Vb=5.4vVc=9vVe=4.8v

基级电压由电源电压经R7，R8分压所得，

9*12/（12+8）=5.4V，

测试数据与理论分析相符。

.4高频功放模块

电路图为：

图2.11高频功放图

1）此模块电路为甲类功率放大电路，作用是将之前的已调信号进行功率放大，以保证发射足够远的距离。

信号在基级输入,C11为旁路电容,C19为偶合电容,L3与C10构成选频网络。

2）三极管T3的静态工作点为：

Vb=2.9vVc=9vVe=2.2v

基级电压由电源电压经R10，R11分压所得，R10：

R11=1：

2；

所以该点电压约为3V，测试数据与理论基本相符

2.3接收部分具体原理

接收部分主要应用了TEA5767内部的锁相环进行了有效的信号解调。

TEA5767解调模块电路原理图[4]

图2.12解调模块电路原理图

锁相环原理[3]

锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL）。

锁相环的特点是：

利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。

因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。

锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。

锁相环通常由鉴相器（PD）、环路滤波器（LF）和压控振荡器（VCO）三部分组成，锁相环组成的原理框图如图2.13所示。

图2.13锁相环组成的原理框图

锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD（t）电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC（t），对振荡器输出信号的频率实施控制。

图2.14鉴相器电路如图

2．锁相环的工作原理

锁相环中的鉴相器通常由模拟乘法器组成，利用模拟乘法器组成的鉴相器电路如图2.14所示。

鉴相器的工作原理是：

设外界输入的信号电压和压控振荡器输出的信号电压分别为：

（8-4-1）

（8-4-2）

式中的ω0为压控振荡器在输入控制电压为零或为直流电压时的振荡角频率，称为电路的固有振荡角频率。

则模拟乘法器的输出电压uD为：

用低通滤波器LF将上式中的和频分量滤掉，剩下的差频分量作为压控振荡器的输入控