遥控技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术。它是利用自动控制技术，通信技术和计算机技术而形成的一门综合性技术。一般都是指对远距离的受控对象的单一的或两种极限动作进行控制的技术，遥控技术用无线电信道传输控制信息（指令），如遥控距离较近或被控对象在低空飞行（如反坦克导弹），也可用光通信线路或有线电通信方法传输控制信息。1913年意大利人曾试验用无线电操纵飞机。第一次世界大战后，法国和德国相继试验遥控飞机。第二次世界大战期间，德、美、苏等国都使用过无线电操纵的轰炸机。50年代以后，世界各国相继开始研制和试验各种导弹和人造地球卫星，从此遥控技术在航天方面得到广泛的应用和发展。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。
随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，高新技术日新月异，人们对家居环境的要求更加智能化，加上现在不管是在城市还是农村，现在的人们也越来越喜欢居住大房子，但因居住房间离大门口较远，来人敲门不容易听到经常耽误事。 因此门铃成为日常生活中常用的工具，普通的门铃有线门铃布线长，维护等麻烦存在，使用起来已不太方便。本次的研究课题是无线遥控门铃的设计与制作，运用遥控技术进行控制给人们的生活带来的许多方便，因此越来越受到青睐。它是集安全可靠使用方便等优点于一体的智能化门铃。与传统门铃相比，此无线遥控音乐门铃可靠性、抗干扰更强、使用更方便。
本设计主要是应用高频电路、模拟电子技术的相关理论知识，设计出相关的装置模块，实现相应的功能，目的在于把书本上学到的理论知识运用到实际中，通过亲手做可以提高我们对高频电子线路、模拟电子技术相关理论知识的理解和运用，同时还培养和提高了我们收集整理信息和克服困难的能力，在设计的过程中，对protel和multisim等相关软件有了更深刻的认识和运用，对各种测试仪器也有了更深刻的认识，使自己在整个毕业设计的过程中学到了很多。
全文的主要内容共分为6章，分别是：
第1章 绪论。综合介绍了无线通信系统发展、应用和研究现状，以及课题的目的和意义。
第2章 系统的原理。介绍了系统设计的总体原理和设计相关模块的理论知识。
第3章 对多个总体方案进行了比较和选择。
第4章 发射电路设计。具体介绍低频振荡器、高频振荡器、调幅、小信号放大、高频功放部分的分析和设计。
第5章 接收电路设计。具体介绍天线、检波、低频功放部分的分析和设计。
第6章 系统的组装与调试。主要介绍在电路组装、焊接和调试过程中出现的问题和分析问题解决问题的方法。
无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。无线电通信传输是利用无线电波的发射和接收，因此分为发射机和接收机两部分。此次设计采用幅度调制(AM)。发射机部分由高频振荡器产生高频信号，555定时器产生低频信号，通过幅度调制(AM)方式把低频信号装载到高频信号中然后经过天线进行发射 。接收部分先把接收到的信号进行放大，然后进行解调，即把高频信号中的低频电磁波卸载下来，最后把解调后的信号进行功放使之推动喇叭发音。
发射机、接收机框图分别如图2-1、2-2所示。
图2-1 发射部分框图
图2-2 接收部分框图
1、发射功率
发射功率一般是指发射机输送到天线的功率。只有当天线的长度与发射机高频振荡的波长λ相比拟时，天线才能有效地把载波发射出去。波长λ与频率f的关系为：
λ＝c/f
式中，c为电磁波传播速度，c=3×108m/s。
若接收机的灵敏度UE=2μV，则通信距离s与发射功率之间的关系为：
功率发射系统的功率PA与通信距离s的关系如表2-1所示。
表2-1 发射功率PA与通信距离s的关系
2、工作频率或波段
发射机的工作频率应根据调制方式在国家或有关部门所规定的范围内选取。对调幅发射机，工作频率一般在超短波范围内。
3、总效率
发射系统发射的总功率与其消耗的总功率
之比称为发射系统的总效率η，即：
调制就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，就是使载波随信号改变的技术。调制信号就是需要加载到载波上的信号源。由555定时器构成的多谐振荡器产生调制信号。555定时器有少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力的优点。
石英晶体具有压电效应。当交流电压加在晶体两端，晶体先随电压变化产生变化，然后机械振动又使晶体表面产生交变电荷。当晶体几何尺寸和结构一定时, 它本身有一个固有的机械振动频率。当外加交流电压的频率等于晶体的固有频率时，晶体片的机械振动最大，晶体表面电荷量最多，外电路中的交流电流最强， 于是产生了谐振。将石英晶体按一定方位切割成片，两边敷以电极，焊上引线， 再用金属或玻璃外壳封装即构成石英晶体谐振器（简称石英晶振），石英晶振的固有频率十分稳定。根据石英晶振在振荡器中的作用原理，晶体振荡器可分成两类。一类是将其作为等效电感元件用在三点式电路中，工作在感性区，称为并联型晶体振荡器；另一类是将其作为一个短路元件串接于正反馈支路上，工作在它的串联谐振频率上，称为串联型晶体振荡器。
石英晶振的电抗频率特性和石英晶体的等效电路分别如图2-3、2-4所示。
图2-3 石英晶振的电抗频率特性
图2-4 石英晶体的等效电路图
并联谐振频率：
串联谐振频率：
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2-5所示。
图2-5 幅度调制
图2-5中，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：
（2-1）
（2-2）
式2-2中，为调制信号
的频谱，
为载波角频率。
由2-1、2-2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内的简单搬移。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。
AM信号的典型波形和频谱分别如图2-6（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为
。显然，调制信号
的带宽为
。
图2-6 调幅信号典型波形和频谱
由频谱图可知，AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即
式中，
为调制信号
的带宽，
为调制信号的最高频率。
通常有低电平调幅和高电平调幅两种实现电路。低电平调幅电路输出功率小，适用于低功率系统。它的电路形式有多种，如斩波调幅器、平衡调幅器、模拟乘法器调幅等，比较常用的是采用模拟乘法器形式制成的集成调幅电路，即集成模拟乘法器调幅。这种集成电路的出现，使产生高质量调幅信号的过程变得极为简单，而且成本很低。
高频小信号放大电路作用是将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不需要的噪声和干扰信号（选频放大）。它分为窄频带放大电路和宽频带放大电路。前者对中心频率在几百赫兹，频谱宽度在几千赫兹到几兆赫兹的微弱信号进行放大；后者对频带宽度一般在几兆赫兹到几十吉赫兹甚至更高范围内的微弱信号进行放大。它们共同的特点一是工作频率高，二是信号较小工作在线性范围内(甲类放大器)。高频小信号谐振放大电路属于窄频带放大电路，它由双极型晶体管、场效应管或集成电路等有源器件提供电压增益，由谐振回路、陶瓷滤波器或者声表面滤波器等器件实现选频功能。它由两种主要类型：以分立元件为主的谐振放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。宽频带放大电路也是由晶体管、场效应管或集成电路提供电压增益。为了展开带宽频带，不但要求有源器件的高频性能好，而且在电路结构上采取了一些改进措施。
1、晶体管共发射极的Y参数等效电路
由于谐振放大器的工作频段较窄，多数用LC并联回路选频，故采用晶体管Y参数等效电路进行分析比较合适。
晶体管Y参数等等效电路如图2-7所示。
图2-7 晶体管Y参数等等效电路
以共发射极接法（共射组态）的晶体管为例，将其看作一个双口网络，如图2-7所示，相应的Ｙ参数方程为：
其中，输入导纳为：
反向传输导纳为：
正向传输导纳为：
输出导纳为：
图2-7中，受控电流源表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制），
表示输入对输出电流的控制作用（正向控制）。
越大，表示晶体管的放大能力越强；
越大，表示晶体管内部反馈越强。
的存在对实际工作带来非常大的危害，是谐振放大器自激的根源，同时也使分析过程变得复杂，因此应尽可能使其减小挥着削弱它影响。
2、单管单调谐放大器
由于共射极放大电路的电压增益和电流增益都较大，因而是谐振放大器的常用形式。单管单调谐放大器的电路原理图如图2-8所示。
图2-8 单管单调谐放大器的电路原理图
是信号源（或前级放大器）、负载（或后级放大器）耦合的电容；
是旁路电容。（较大）电容C（较小）与电感L组成并联谐振回路作为晶体管的集电极负载， 其谐振频率应调谐在输入有用信号的中心频率上。
1）电路性能分析
图2-9是单管单调谐放大器的交流等效电路，其中参数等效电路忽略了
，因
和
一般都远大于
中的
，故也被忽略。输入用电流源
并联导纳
表示，负载假定为另一级相同的单调谐放大器，所以用晶体管输入导纳
表示。
图2-9 单管单调谐放大器的等效电路
单管单调谐放大器的电压增益：
谐振频率：
要使电路的增益尽可能的大，在并联谐振选频网络中，电路谐振时其增益达到最大，达到谐振选频、增强的目的，所以选择
并联谐振方式。
2）多级单调谐放大器
如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上，则称为多级单调谐放大器。
设放大器有ｎ级，各级电压增益振幅分别为Ａu1, Ａu2, …, Ａun, 则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积, 即Ａn＝Ａu1Ａu2…Ａun
如果每一级放大器的参数结构均相同，则总电压增益振幅：
可以看出ｎ级相同的单调谐放大器总增益比单级放大器的增益提高了。单调谐放大器的矩形系数较大，多级单调谐的频带很窄。采用多级单管调谐放大器可以同时改善矩形系数和通频带这性性能参数。
3）谐振放大器的稳定性
我们在讨论谐振放大器时，都假设了反向传输导纳，即晶体管单向工作时，输入电压可以控制输出电流，而输出电压不影响输入。实际上，
，即输出电压可以反馈到输入端，引起电流的变化，从而引起放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大，而且相位上满足正反馈条件，则会出现自激震荡。
为了提高放大器的性能，通常从两个方面着手：一方面是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳值。
的大小主要取决于集电极和基极的结电容
，所以制作晶体管时应该今年使
减小，使反馈电容增大，反馈作用减小。另一方面是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体的方法有中和法和失配法。
1、中和法是在晶体管输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（即中和电路），以抵消晶体管内部参数的反馈作用。
2、失配法是通过增加负载导纳，使输出电路严重失配，回路总导纳
增大，输出电压相应减小，从而反馈到输入端的电流减小，这样对输入端的影响也就减小了。可见，失配法是用牺牲增益来换取电路稳定的。当负载导纳
很大时，晶体管的输入导纳
，其中反馈分量可以忽略，晶体管可以看成是单向工作，所以又称失配法为单向化方法。
功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。
1）根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。甲类功率放大器，是指当输入信号较小时，在整个信号周期中，晶体管都工作于它的放大区，电流的导通角为 180度，适用于小信号低频功率放大，且静态工作点在负载线的中点。乙类功率放大是指其集电极电流只能在半个周期内导通，导通角为90度。 丙类功率放大是指其集电极电流导通时间小于半个周期工作在的放大状态，导通角小于90度 ，丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
1、甲类放大
输入正弦信号的一个周期内三极管都导通，都有电流流过三极管。这种工作方式称为甲类放大。或称A类放大。此时整个周期都有，功率管的导电角θ= 2π。甲类工作状态如图2-10所示。
图2-10 甲类工作状态
2、乙类放大
在输入正弦信号的一个周期内，只有半个周期三极管导通。称为乙类放大。时功率管的导电角θ=π。乙类工作状态如图2-11所示。
图2-11 乙类放大工作状态
3、丙类放大
功率管的导通角小于半个周期，即0< θ < π。丙类工作状态如图2-12所示
图2-12 丙类工作状态
为了传送信号,特别是为了远距离传送信号,要求发射机发射信号具有足够的功率；同时另一方面,发射机输出的功率是由电源功率供给转换而来。为节能降耗,在满足功率输出要求的同时,必须提高输出效率。传统的甲类(ηmax=50% )及乙类(ηmax=78% )功率放大器效率较低,为进一步提高功率,高频功率放大器多选择在丙类工作状态，也就是丙类谐振功率放大器。
2）丙类功率放大器的原理
丙类功率放大器具体原理图如图2-13所示。
图2-13 丙类功率放大器具体原理图
谐振功率放大电路原理图如图2-13所示。假定输入信号是单频正弦波，输出回路调谐在输入信号的相同频率上。根据基尔霍夫电压定律，可得到以下表达式：
其中和
分别是输入信号和输出信号，
是回路等效总电阻，
和
分别是集电极电流
中的直流分量和基波振幅。 由此可以得到集电极电源提供的直流功率
、谐振功放输出交流功率
、集电极效率η和集电极功耗
=
=
=
－
由上式可知，如果要增大输出功率，在回路等效总电阻不变的情况下，需增大，当器件确定时，就是要增大输入信号振幅
；如果要提高效率，需增大
或减小
(减小
即减小集电极功耗，通过降低静态工作点可以实现)。所以，增大输入信号振幅和降低静态工作点是实现大功率高效率的两条重要途径。
3） 折线分析法
功率放大电路是大信号工作，而在大信号工作时必须考虑晶体管的非线性特性，这样将使分析比较复杂。为简化分析，可以将晶体管特性曲线理想化，即用一条或几条直线组成折线来代替，称为折线近似分析法。折线化转移特性和输出特性曲线如图2-14所示。
图2-14 折线化转移特性和输出特性曲线
在输出特性图中，表示输出电压随集电极电流
变化的轨迹线称为动态线，又称为交流负载线。由于谐振功放的负载是选频网络，故输出交流电压
必然是一个完整的余弦信号。由图2-14可以看到，截止区和饱和区内的动态线分别和输出特性中截止线和临界饱和线重合(其中临界饱和线斜率为
)，而放大区内的动态线是一条其延长线经过Q点的负斜率线段AB。
动态线表达式为：
其中，，
。
由图2-13可以写出斜率值的另一种形式：
因为，
，所以
， 可见，放大区内动态线的斜率是负的，其数值
（动态电导）与
，
两个参数都有关系，且动态电阻
与回路等效总电阻
不相等。
利用折线分析法可以对丙类谐振功放进行性能分析，得出它的负载特性、放大特性和调制特性。若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时，应该工作在临界状态；若丙类谐振功放用来放大等幅信号(如调频信号)时，应该工作在临界状态；若用来放大非等幅信号(如调幅信号)时，应该工作在欠压状态；若用来进行基极调幅，应该工作在欠压状态；若用来进行集电极调幅，应该工作在过压状态。折线化的动态线在性能分析中起了非常重要作用。
天线是能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。发射时，来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上，并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量，向空间辐射，电磁波的能量从发信天线辐射出去以后，将沿地表面所有方向向前传播。接收时，在收信机中可以通过接收天线获得已调波信号的电流。因此，这个导线就起了接收电磁波能量并转变为高频信号电流能量的作用。
检波，就是把调幅波中的调制信号取出，即将调幅波中变化振幅的包络线取出，是调制的相反过程。
1、包络检波框图如2-15所示。
图2-15包络检波框图
因UAM经由非线性器件后输出电流中含有能线性反映输入信号包络变化规律的音频信号分量（即反映调制信号变化规律）。所以包络检波仅适用于标准调制波的解调。此电路不需要加同步信号，电路显得较简单。
1）并联型二极管包络检波电路如图2-16所示。
图2-16 并联型二极管包络检波电路
2、非线性失真a) 惰性失真
图2-16中，当输入为调幅波时，过分增大 和 C值，致使二极管截止期间 C 通过
的放电速度过慢，在某 t1 时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均电压就会产生失真，称惰性失真。波形如图2-17所示。
图2-17 惰性失真波形
为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内,使C通过的放电速度大于或等于包络的下降速度。
单音调制时不产生惰性失真的条件，为兼顾检波性能，工程上取
。
结论：Ma 和 Ω 越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的 RLC 值也须越小。在多音调制时，作为工程估算，Ma 和 Ω 均应取最大值。
b)负峰切割失真
原因：检波器与下级电路连接时，一般采用阻容耦合电路，如图2-18所示。
图2-18 检波阻容耦合电路
图2-18中，Cc为隔值电容， 对呈交流短路，Cc 两端电压为VAV 。Ri2为下级电路输入电阻，VAV在RL、Ri2分压后在RL两端得VA电压反作用到二极管两端，若VA>Vsmmin ，D截止，使输出调制信号电压在其负峰值附近将被削平，出现负峰切割失真。波形如图2-19所示。
图2-19负峰切割失真波形
克服失真条件：为了克服负峰切割失真，要求可得到克服失真的条件
(RΩ为交流负载) 。可见，交直流负载电阻越接近，不产生负峰切割失真所允许的
值越接近于1。
一定时，交直流负载电阻值的差别受到不产生负峰切割失真的限制。
I) 若很大，可将
分为
取
，
。
II) 若很小，则在
与
之间接一射随器（高输入阻抗低输出阻抗）起到阻抗匹配的作用。
低频功率放大器的任务就是供给负载一个不失真或失真较小的额电功率。
1、功率放大器的特点和要求：
1)在功率管安全工作的前提下，给负载提供足够大的功率，即尽限应用。
2)大信号工作，便于图解法分析。
3)非线性失真矛盾突出。
4)提高效率成为重要的关注点。
5)放大器常采用乙类或甲乙类工作状态。
6)功率器件的安全问题必须考虑，如散热问题。
2、TDA2030
由一块TDA2030和较少元件组成的低频放大电路、装置调整方便、性能指标好等突出的优点。特别是集成块内部设计有完整的保护电路，能自我保护。TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。如图所示，按引脚的形状可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、谐波失真和交越失真小等特点。并设有短路和过热保护电路等，多用于高级收录机及高传真立体声扩音装置。
1）TDA2030A功率放大管利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
2）TDA2030功放电路特点
电路以TDA2030为中心组成的功率放大器，特点有：失真小、外围元件少、装配简单、功率大、保真度高等。
系统共由两部分组成：一是发射部分，二是接收部分。根据设计的要求，对于本题目我们共提出了两种备选方案。
方案选择
方案一
调制部分采用调频技术。调频（FM），就是高频载波的频率不是一个常数,是随调制信号而在一定范围内变化的调制方式，其幅值则是一个常数。发射部分和接收部分原理框图分别如图3-1、3-2所示。
图3-1 发射部分原理框图
图3-2 接收部分原框图
方案二
调制部分采用条幅技术。调幅（AM）, 使高频载波的频率随信号改变的调制（AM）。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。发射部分和接收部分原理框图分别如图3-3、3-4所示。
图3-3 发射部分原理框图
图3-4 接收部分原理框图
虽然调频技术比调幅技术相比有许多优点。但是从电路实现上来说方案一发射部分中的调频部分需要制作中轴，制作麻烦且效果不理想，而方案二的调幅部分直接用一块MC1496芯片及相关电路完成，制作简单且调幅效果很好。方案一接收部分中的解调部分需要鉴频器，需要先把信号进行转换，根据不同的鉴频方法转换形式也不同，如斜率鉴频就需要先进行频-幅转换；相位鉴频需要频-相转换。接着都需要通过滤波器输出信号。而方案二中解调中的检波部分直接用检波二极管及相关电路实现解调。
方案的确定：
基于以上一些因素，决定采用方案二。系统原理框图如图3-3、3-4所示。
低频振荡器有LC振荡器、RC振荡器等。这次设计采用555定时器构成的多谐振荡器产生1KHz的信号。
555定时器是一个模拟与数字混合型的集成电路。图4-1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。555定时器内部组成框图如图4-1所示。
图4-1 555定时器内部组成框图
它的各个引脚功能如下：
1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V，一般用5V。
3脚：输出端Vo。
2脚：低触发端。
6脚：TH高触发端。
4脚：是直接清零端。当
端接低电平，则时基电路不工作，此时不论
、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表4-1示。
表4 -1 555定时器的功能表
555定时器构成多谐振荡器及波形如图4-2所示。
图4-2 555定时器构成多谐振荡器及波形
输出高电平时间：
输出低电平时间：
振荡周期：
输出方波的占空比：
根据以上要求设计输出频率为1KHz的方波多谐振荡器原理图如图4-3所示。
图 4-3 555定时器构成多谐振荡器原理图
555定时器构成多谐振荡器电路原理图的仿真波形如图4-4所示。
图4-4 555定时器构成多谐振荡器电路原理图的仿真波形
理论上，由
得
即
实际上测得。
振荡器分为RC振荡器、LC振荡器、桥式振荡器、晶体振荡器等，本设计采用12MHz晶体振荡器产生12MHz高频信号。
利用石英晶体的压电效应可以形成晶体谐振器（简称石英晶振）。将石英晶振作为高Q值谐振问路元件接入正反馈电路中，就组成了晶体振荡器。在2-3图中，当频率在与
之间，石英晶体呈感性，可将它与两个C构成电容三点式正弦波振荡电路，形成并联型石英晶体正弦波振荡电路如图4-5所示。
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图4-5 并联谐振型晶体振荡器
1)、振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱。晶体管ｃ、ｂ端,ｃ、ｅ端和ｅ、ｂ端的接入系数分别是：
以上三个接入系数一般均小于，所以外电路中的不稳定参数对振荡回路影响很小，提高了回路的标准性。
2)、由于振荡频率一般调谐在标称频率
上，位于晶体的感性区内，电抗曲线陡峭，稳频性能极好。
3)、石英晶体的Q值和特性阻抗都很高，所以晶体的谐振电阻也很高，一般可达
对振荡回路影响很小，提高了回路的标准性。
4)、振荡频率几乎由石英晶体的参数决定，而石英晶体本身的参数具有高度的稳定性。振荡频率，其中是和晶体两端并联的外电路各电容的等效值，即根据产品要求的负载电容。在实用时，一般需加入微调电容，用以微调回路的谐振频率，保证电路工作在晶体外壳以上。这样即使外电路接入系数很小，此谐振电阻等效到晶体管输出端的阻抗仍很大，使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。根据条件设计晶体振荡器原理图如图2-3。其中原理图可以分为两级电路，即第一级皮尔斯振荡电路和第二级射极跟随器电路。皮尔斯振荡电路主要完成晶振的起振以及频率要求和幅度要求；因为射极跟随器（高输入电阻，低输出电阻，电压增益近似为1）完成后级电路的良好隔离。
由高频交流等效电路可知，三极管发射极与集电极之间有一个LC回路，其谐振频率为：
此LC回路等效为一个电容。可见，这是一个皮尔斯振荡电路，晶振等效为电感，满足三点式振荡电路组成法则。
实际上，因为晶振工作频率为
，此时LC回路等效为一个电容，因此并不影响。由于并联LC回路的阻抗特性是负斜率，因此满足相位稳定条件。另外30pF的可调电容起微调作用，使振荡器工作在晶振的标准频率12MHz上。C5=0.01uF为大电容，高频时视为短路，Q1管则作为射随器（高输入电阻，低输出电阻，电压增益近似为1），可以与后级电路有良好的隔离。
晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地电容，一般都在几十皮法。它会影响到晶振的谐振频率输出幅度，所以一般晶体振荡器的振荡幅度比较容易满足设计要求，即A>500mV。硬件测试得到实际频率为11.9987MHz，幅度最大为504mV。
根据分析设计高频振荡器电路原理图如4-6所示。
图4-6 高频振荡器原理图
高频振荡器仿真结果如图4-7所示。
图4-7 高频振荡器的仿真波形
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。本设计采用MC1496构成的调幅电路。
MC1496为平衡调制器的核心器件，其内部结构原理图如图4-8所示。
图4-8 MC1496内部结构原理图
MC1496中包含了由带双电流源的标准差动放大器驱动的四个高位放大器．输出集电极交叉耦合，故产生了两输入电压的全波平衡调制乘积现象。其中载波输入至4个三极管组成的双差分放大器，信号输入至2个三极管组成的单差分放大器用以激励载波。
图4-8中，最上面的四个三极管构成两对差动放大器；中间两个三极管也构成一对差动放大器，用于激励上述两对差动放大器及相关的偏置电路；下面两个三极管构成恒流源电路。引脚8与1O接输入电压，引脚1与4接另一输入电压
；输出电压
从引脚6与12输出。引脚2和3外接电阻
对中间一对差分放大器产生电流负反馈，以扩展输入电压的线性动态范围。采用单电源供电，脚14接地。
用MC1496设计调幅电路时除了遵循上述原则外，还要考虑共模摆幅、互导纳带宽、耦合和旁路电容、输出信号、信号端口的稳定性等因素的影响。综上所述，最终设计出的AM调制器的原理图如图4-9所示。
图4-9 MC1496组成的调幅电路原理图
高频小信号放大器若按器件分可分为晶体管放大器，场效应管放大器，集成电路放大器；若按通带分可分为窄带放大器，宽带放大器；若按负载分可分为谐振放大器，非谐振放大器。
本设计主要采用窄带负载为调谐回路的谐振放大器,这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。
1）中心频率：即调谐放大器的工作频率，是调谐放大器的主要指标。
2）增益/放大系数：表示对有用信号的放大能力。
电压增益：
功率增益：
常用分贝表示：
3）通频带\带宽
在无线电技术中，常把谐振回路U/Um从1下降到(以dB表示是从0下降到-3dB)处的两个频率2∆f0.7的范围称作通频带。
通频带越宽，表明放大电路对不同信号的适应能力越强，通频带越窄，表明电路对通频带中心频率的选择项越强。
n级放大器的通频带：
4）选择性：从各种不同频率信号的总和（有用的、无用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。
(1)、矩形系数
按理想情况，谐振曲线为一矩形。为了表示实际曲线接近理想曲线的程度, 引入“矩形系数”。它表示对邻道干扰的抑制能力。
(2)、抑制比\抗拒比
表示电路对某个干扰信号的抑制能力。
5）噪声系数
放大器的噪声系数定义为输入信噪比和输出信噪比的比值：
用分贝表示可以写成：
是一个大雨等于1的数，其值越接近于1，则表示该放大器的内部噪声性能越好。
所谓信噪比，是指四端口网络某一端口处信号功率和噪声功率之比。信噪比通常用分贝数表示，通常写成：
其中，、
分别为信号功率和噪声功率。
9018三极管是半导体三极管，常在AM/FM 的中频放大器和AM/FM调谐器的本级振荡器中作放大和振荡作用。9018实物图如图4-10所示。
图4-10 9018三极管
1、电路设计
小信号谐振放大电路是是该设计的核心部分。采用单管单调谐电路可以达到比较稳定的高增益。
一级单管单调谐放大电路如4-11。
图4-11 一级单管单调谐放电路
如图4-11所示，电路采用基极分压式放大电路，由组成
型电源去耦电路，通过
和
分压电阻分压来调节三极管的静态工作点。选频网络采用
并联谐振回路，将电感固定为，调节可调电容来选择频率点。一级放大电路很难实现稳定的高增益，所以这里采用的两级级联的方式可以达到
上的高增益。在两级之间加上一个RC滞后相位补偿电路，主要用于消除高频自激。两级级联电路如图4-12所示。
图4-12 两级谐振放大器
2、小信号谐振放大电路参数计算
（1）选频回路参数计算
对于选频回路由于中心频率有：
，
则有：
若选择，那么可以算出
,所以电容选择
的固定电容和
的可调电容并联来调节得到达到选频的目的。
（2）静态工作点计算
1. 电路静态工作点及相关参数的计算
在该放大电路的直流通路β=331, ,
,
取，
，则
若取流过的电流
为
,则
则取
实际电路中，第一级放大电路中取，
，第二级放大电路中取
，
。
利用宽带变压器作耦合回路的功放称为甲类功放。甲类功放不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大，但是效率较低，一般只有20%左右。它作为发射机的中间级，以提供较大的激励效率。利用选频网络作为负载的回路的的功放称为谐振功放。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角越小，放大器的效率越高。丙类功放效率可达到80%，作为发射机的末级，以获得较大的输出功率和较高的效率。所以本设计采用甲类功放与丙类功放相结合的高频功放电路。
（1）静态工作点
由功放管组成的甲类功放工作在甲类状态。
图4-13中，、
为基极偏置电阻；
为直流负反馈电阻，以稳定电路的静态工作点；
为交流负反馈电阻，可以提高放大器的输入阻抗，稳定增益。电路的静态工作点由下式确定：
式中，
一般为几欧姆至几十欧姆。
（2）高频变压器
高频变压器仍然是应用变压器原理，依靠磁芯中的公共磁通将初级线圈的能量传输到初级线圈。由变压器原理可得，带宽功放集电极的输出功率：
式中，
为输出负载上的实际功率；
为变压器的传输功率，一般
。
集电极的输出功率：式中，
为集电极等效负载电阻；
为集电极交流电压的振幅，其表达式为：
式中，
称为饱和压降，约为1V。
为集电极交流电流的振幅，其表达式为：
。
如果变压器的初级线圈匝数为,次级线圈的匝数为
，则
式中，
为变压器刺激接入的负载电阻，即下级丙类功放的输入阻抗
。
（3）功率增益
与电压放大器不同的是带宽功放应有一定的功率效益，对于图4-13 所示电路，带宽的功放要为下一级的丙类功放提供一定的激励效率，必须将前级输入的信号进行功率放大，功率增益为：式中，
为带宽功放的输入功率。输入功率的带宽功放的输入电压
及输入电阻
的关系为
式中，
又可以表示为
式中，
为共发射极接法晶体管的输入电阻，高频工作时，可认为他近似等于晶体管的基极体电阻
；
为晶体管共射电流放大系数，即
。
（1）基本关系式
丙类功放的基极偏置电压是利用发射极电流的直流分量
在设计电阻
上产生的压降来提供。当放大器的输入信号
为正弦波时，集电极的输出电流
为预先脉冲。利用谐振回路中
、
的选频作用可输出基波谐振电压
、电流
。
集电极基波电压的振幅：式中，
为集电极基波电流的振幅；
为集电极负载阻抗。集电极输出功率：
。直流电源
供给的直流功率：
式中，
为集电极电流脉冲
经傅里叶级数分解，可得峰值
与分解系数
的关系式：
，
。
集电极的耗散功率：
集电极的效率：
基极基波输入功率：
丙类功放的效率增益：
丙类功放的输出回路采用变压器耦合方式。其作用，一是实现阻抗匹配，将集电极的输出功率送至负载；二是与谐振回路配合，滤除谐波分量。
集电极谐振回路为部分接入，谐振频率：
由变压器原理可得： （4-1）
（4-2）
式4-1、4-2中，为集电极接入初级的匝数；
为初级线圈总匝数；
为次级线圈总匝数；
为初级回路又载品质因数，一般取值
。
丙类功放的输入回路亦采用变压器耦合方式，以使输入阻抗与前级输出阻抗匹配。分析表明，这种耦合方式的输入阻抗为：
式中，
为晶体管基极体电阻，
。
本次设计采用的高频功放电路原理图如图4-13示。
图4-13高频功放电路原理图
1、甲类功放参数设计
带宽功放的输出功率应等于下级丙类功放的输入功率
，其输出负载
等于丙类功放的输入阻抗
，即
。
设高频变压器的效率。射极直流负反馈电阻：
，取标称值
。
高频变压器匝数比：，若取次级匝数
，则初级匝数
。
本级带宽功放采用S8050晶体管，设，若取功率增益
。若取交流负反馈电阻
，基极偏置电路的电流
，则
，取标称值
。
由，实际调整时取
的电位器。取高频旁路电容
，输入耦合电容
。
2、丙类功放参数设计
根据晶体管3DG130的主要参数，
，
，
，
，
。为获得较高的效率
及最大输出功率
，将丙类功放的工作状态选为临界状态，取
。
（1）谐振回路及耦合回路的参数
输出变压器线圈匝数比为：；取
。若集电极并联谐振回路的电容
，得回路电感：
。
计算变压器初级线圈的总匝数，即
（2）基极偏置电路参数计算
基极直流偏置电压：
射极电阻：
取高频旁路电容：。
磁性天线是用来接收电磁波的。它是由一个铁氧体磁棒和漆包线围绕组成，对电磁波的吸收能力很强。磁力线通过它就像很多棉纱线被一个铁箍束得很紧一样。因此，在线圈绕组内能够感应出比较高的高频电压，所以磁性天线具有放大高频信号的作用。
1、磁棒的选择
磁性天线接收信号的能力与磁棒的长度L及截面积的大小有关。磁棒越长，截面积越大，其接收能力越强。这是因为：发射电路的电磁波的磁力线在天空中的分布是很密集的，磁棒的截面越大，它所容纳的数目就越多，线圈上感应的电压就越大，灵敏度就高。另一方面，磁棒越长，它所吸收的磁力线的强度就越大，在线圈上感应出的电压也就越高。
2、漆包线的长度
理论和实践证明，当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。因此，天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。
频率与波长的换算公式为：
（1）波长=30万公里/频率=300000000米/频率 （得到的单位为米））。
（2）天线长度=波长*1/4。
由频率为12MHz得波长为25米，从而天线长度6.25米。
设计与分析与4.4相同。
检波是从调幅信号中取出调制信号的过程。检波方法有二极管包络检波器、同步检波器。本设计采用二极管包络检波。
检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来。
将调幅信号通过检波二极管，由于检波二极管的单向导电特性，调幅信号的负向部分被截去，仅留下其正向部分，此时如在每个信号周期取平均值（低通滤波），所得为调幅信号的波包即为基带低频信号，实现了解（检波）功能。
本设计采用并联型二极管检波电路阻容耦合电路如图5-1所示。
图5-1 并联型二极管检波电路阻容耦合电路
并联型二极管检波电路由二极管D和 RLC 低通滤波器相串接构成的二极管包络检波电路如图2-18所示。若 Us=Vcm(1+MacosΩt)cosωCt则 UAV=ηdVcm+ηdMaVcmcosΩt=VAV+Uav。其中U∝U所以实现了线性检波。电容两端存在锯齿脉冲电压 U0 称未滤净的残余高频电压，UAV 输出平均电压反映了包络变化规律。 二极管的导通角φ很小（）,所以动态平衡时它工作在信号峰值附近。
为避免产生惰性失真，必须在任何一个高频周期内,使 C 通过RL 的放电速度大于或等于包络的下降速度。而和
越大，包络下降速度越大，不产生惰性失真所要求的
值也须越小。在多音调制时，作为工程估算，
和
均应取最大值(即
) 。为了克服负峰切割失真，要求
可见交直流负载电阻越接近，不产生负峰切割失真所允许的Ma值越接近于1。Ma一定时，交直流负载电阻值的差别受到不产生负峰切割失真的限制。
1、 RC时间常数应该同时满足以下两个条件：
（1）电容C对载频信号近似短路，故应由，通常取
。
（2）为避免惰性失真，应有。
2、设，则
.为避免底部切割失真，应有
，其中
。因为检波器的输入电阻
不应太小，而
，所以R不能太小。取
，这样
，满足上一步对时间常数的要求。
3、的取值应是低频调制信号能有效地耦合到
上，即满足
，取
。
根据设计要求检波电路原理图及仿真波形如图5-2、5-3所示。
图 5-2检波电路原理图
输出检波幅值： ；
由；
硬件检波输出幅值：
图 5-3波电路原理图仿真波形
本设计采用由TDA2030组成的低频功放电路，他所需要的外围元件少，失真小。
TDA2030为中心组成的功率放大器失真小、外围元件少、装配简单、功率大、保真度高等。用TDA2030功率放大管可做OTL、OCL、BTL三种不同形式的功放。本设计采用OTL形式功放，是一种无变压器功放电路，可以使用单电源供电，是电池供电的首选电路。
TDA2030极限参数：如表1所示。
表1 TDA2003极限参数（TA=25 ℃）
电路分析与设计
单电源供电低频放大电路原理图及仿真波形如图5-4、5-5所示。
图 5-4单电源供电低频放大电路原理图
1、电源输入端电容的选取
由于电源本身并不是完全直流的，里面含有纹波，会影响输出结果，因而需要在电源输入端对电源进行虑纹波处理，本实验设计采用在电源输入端并联一个大电容（电解电容）电容和一个小电容（陶瓷电容
）。大电容虑低频，小电容虑高频，可有效的滤掉电源的纹波。
2、音频输入端电阻电容的计算
同相输入端的电阻R1、R2是用在直流平衡电阻，取值很大，跟负载反馈的网络有关，这里取。C2为耦合电容，用以去掉音频信号中的低频信号，与
构成高通低频响应。
由公式：可知当
，
取30Hz时，
，为了更好的滤波这里取
。
3、反馈电阻电容的计算
输出电压由电阻人R4、R5、C1决定，其增益由下式决定：
，可得增益为32。
4、输出电容电阻的选取
由于输出接的是喇叭，为感性。为防止其发生自激振荡，同时更好的滤波，保证输出信号更好，在输出端接上一个电容C7和一个电阻R3串联接地。
5、两个二极管的作用
两个二极管可在电流过大的时候保护电路。
图5-5单电源供电低频放大电路仿真波形
调试仪器如表6-1所示：
表6-1
方法：测量各模块的工作电压。测量各点波形，分析系统工作状态。
电路的焊接
在高频电路中，焊接的好坏对于电路的性能影响是很大的首先要保证电路的连接是正确的，无开路，短路等故障；其次在焊接时应尽量使连入电路的各元器件的引脚较短，因为引脚就相当于一根导线，其上必然存在电阻及分布电容，分布电感，这对高频电路的性能有不良影响。同时，在焊接时应迅速，避免高温的电烙铁与元器件长时间接触。尤其是三极管，电容等易受温度的影响，过高的温度可能会使这些器件的参数改变甚至被损坏。
高频电路由于受分布参数及各种耦合与干扰的影响，其稳定性比起低频电路来要差很多，因此调试工作比较杂，特别是整机调试．需要细致耐心，前后级多次反复调整，直到满足技术指标要求。不能盲目地更改参数，否则达不到预期的效果。
1、两级放大电路的高频自激
单级的调谐放大电路是不会出现自激现象的。在多级高频谐振放大电路中，由于晶体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出电路和输入电路的之间的互相影响，使电路出现高频自激现象。放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。
解决方法：
（1）采用相位补偿方法消除自激
高增益和比较好的稳定性是高频电路中的两个互相制约的因素。采用相位补偿方法的原理的就是在两级放大电路之间加RC相位滞后补偿电路，使输出相位落后于输入相位，使电路不再满足自激条件。此时，每一级电路的谐振中心频率都中心频率的附近，恰好在，电路的时间常数会变大，高频放大倍数会下降。具体示意图如图6-1所示。
图6-1 相位补偿方法示意图
（2） 电源去耦方法
由于电源内阻容易影响高频电路的的工作，所以在电源下端接型网络作为电源去耦电路，以减少干扰，提高放大器的性能。示意图如图6-2所示。
图6-2 电源去耦电路
（3）串联小电阻或者并在LC谐振回路中串联大电阻
在高频电路中，还经常用在谐振回路中串联一个小电阻或者并联一个大电阻，从而减小电路的
值，用降低高频电路的增益为代价来消除高频自激震荡。示意图如图6-3所示
图6-3在LC谐振回路中串联小电阻或者并联大电阻
（4）合理的布线和良好的焊接
布线是否合理，焊接是否良好，在高频电路中直接影响了电路是否会产生高频自激。因此，尽量将原件布局紧凑，使地线连在一起而且布局良好，焊接时注意正确快速的焊接，保证没有虚焊等，都能从一定程度上避免高频自激的产生。
2、高频功放部分不工作
高频功放由甲类和丙类构成。由于调幅输出的信号幅度为几十毫伏，无法驱动高频功放工作。
解决办法：在调幅以后，加两级小信号放大，把信号放大到1V左右,驱动高频功放工作。高频功放以后信号达2V左右，能够成功的发射出去。
3、低频调制器输出信号幅度偏高
555定时器构成的低频振荡器，输出信号幅度高达5V,严重影响调幅效果。
解决办法：在低频振荡器信号输出端加上两电阻进行分压，输出的信号幅度将会降低，达到要求。
4、输出波形混乱
解决办法：经过排查电路发现，由于系统由多个模块构成，有很多地端，结果发现各个地端没有连在一起，连在一起之后调试，输出波形正常。
结 论
本设计完成了无线遥控门铃的设计任务，其中的主要工作有：
一是学习并掌握了无线电通信系统、模拟电路、高频电路相关的理论知识，设计出了低频振荡器、高频振荡器、调幅、小信号放大、高频功放、检波、低频功放等单元模块电路。
二是学习了解了角度调制和幅度调制的原理和方法，以及他们相应的解调方式，并结合实际比较他们之间的优缺点，从而选择更好的方案。
三是用multisim、protel等软件分别对每个模块进行设计、调试和仿真。调试结果基本符合要求。
四是焊接各个模块的实物图进行测试并解决其中问题。在测试中遇见很多问题，如低频振荡器幅度过大，加一个分压电路来减小输出电压；高频功放部分当输入信号的幅度大于1V时才开始工作。
五是连接各个实物模块进行测试及更改，最后测试结果基本符合要求。
高频电路由于受分布参数及各种耦合与干扰的影响，其稳定性比起低频电路来要差很多，按照理论知识计算出的结果往往是调试不出来的，所以多次更换个别电阻电容直至测试结果理想为止。
本次设计还有很多的不足之处，需要在以后的工作中作出改进。
一是调幅结果不是很理想，有干扰，波形不好。
二是高频功放需要工作电压太大，前面需要两级小信号放大。
三是电路板焊接的不是很规范，有很多地方需要注意。
四是各个模块都需要电源，总体需要4组幅值的电源，由于综合电路中电源安排不合理，所以排版有点不合理。
五是对电路的有些原理理解不够透彻，掌握的不是很好。
致 谢
光阴似箭，岁月如梭，我的大学生活即将结束，回顾这四年来的学习和生活，心中感慨万千。在此，我只想对所有关心、帮助过我的老师、同学表示最诚挚的谢意。
本次设计是在西南科技大学高频电子技术实验室中完成的，这次毕业设计过程中我得到了很多同学和老师的帮助，其中特别要感谢我的导师魏东梅老师，设计的整个完成过程都得到了魏老师的悉心指导和帮助，从课题的选定到论文的撰写、修改、定稿，都倾注了魏老师大量的精力和心血。在这段难忘的学习生活中，魏老师渊博的学识、丰富的实践经验、严谨求实的治学态度、忘我的敬业精神和朴实无华平易近人的人格魅力，都给我留下了深刻的印象。从魏老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。从中我得到了很多有益的启迪，这必将对我今后的发展产生深远的影响，在此，谨向魏老师表示崇高的敬意和真心的感谢！
论文的顺利完成还得益于实验室中许多老师和同学以及朋友的帮助，是他们共同创造了实验室良好的工作学习氛围，是他们给了我一段人生最宝贵的经历和美好的回忆，衷心地感谢给予我关心、支持、鼓励和热心帮助的各位老师、同学和朋友。
最后，感谢各位专家、老师对我论文的悉心审阅和认真指导。
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