射频发射机电路设计

文献综述

前言

超外差接收是一种巧妙的接收方法，利用它，能使因无线电信号直接接收和放大而引起的一系列困难得到解决。在费森登思想的基础上，1912年，阿姆斯特朗在接收机中设置了本机振荡(简称“本振”)电路，通过双联可变电容器进行同步调谐，保证本振频率始终跟踪外来信号频率的变化，而且始终比外来信号高一个固定的中频。这样，不管所接收的各个电台的载波频率差别多大，与本振频率混频后，产生的都是统一的中频信号。再对这个统一的中频信号进行放大、检波，就可得到所需要的音频信号。利用超外差原理设计的电路，能使接收机电路大大简化，接收机的性能与灵敏度也得到提高。当时阿姆斯特朗还成功地组装出一台超外差接收机。同年，阿姆斯特朗与德·福雷斯特及兰茂尔各自独立发明了再生电路。

超外差接收原理不仅适用于收音机电路，还具有广泛的应用价值，它适用于电视广播、微波通信、雷达等无线电技术的各个领域。超外差原理已成为现代无线电接收理论的基础，凡是涉及无线电信号接收的电子设备，都离不开超外差接收电路。阿姆斯特朗的这项重要发明，不仅推动了无线电技术早期发展的进程，而且在无线电事业的征途上至今还闪现着它的技术光芒。

超外差原理的典型应用是超外差接收机。从天线接收的信号经高频放大器（见调谐放大器）放大，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然后送给用户。接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输入信号时，可以用改变本地振荡频率f1的方法使混频后的中频fi保持为固定的数值。

概述

超外差接收机是超外差电路的典型应用，是全面学习模拟电路基础知

识最好的切入点之一。通过简单分析超外差式接收机中输入电路、变频电

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路、中频放大电路及辅助AGC电路等电路工作原理，总结其电路特点及作用，探讨其不可替代的存在价值和意义。简单分析了超外差式调幅收音机电路的工作原理及其组装和调试。现在的S66E将原来的插座改为立体声耳机插座，电路原理图未变，步线有所调整。更改后的收音机灵敏度更高、声音更洪亮、用途更广泛，适合MP3、单放机等机型所使用的耳机。散件为3V 低压金硅管六管超外差式收音机，具有安装调试方便、工作稳定、生硬洪亮、耗电省等优点。它由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前置低放兼检波级、低放级和公放级等部分组成，接受频率范围为535KHZ~1605KHZ的中波段。 射频发射机的组成和分类

1、射频发射机的组成

射频发射机由晶体振荡电路和放大电路两部分构成。 (1)放大电路

前级采用共射放大形式,合理调整电阻R1,R2,R3,R4的值,使三级管2N2222A工作在合适的静态工作点.同时还应选择合适的三级管,使它的CEQ电压正好合适变容二级管的工作电压,只有这样,后面的电路才能正常的工作. (2)晶体振荡电路

晶体振荡电路分为并联晶体振荡电路和串联晶体振荡电路两种。这里，常用的为并联晶体振荡电路。晶体工作在串联谐振频率ωs和并联谐振频率ωp之间，即呈现感抗。而振荡性能的优劣由晶体的品质、切割取向、振子结构及振荡电路共同决定。常用的振荡电路如图1所示。

采用人们所熟悉的，最稳定的一种电容反馈三点式振荡器或称为克拉泼振荡电路。此电容减弱了三极管与回路间的耦合，即减小了三极管对回路的影响，进一步提高了振荡电路的频率稳定性。图2是其等效电路。电路的环路增益等于三极管跨导，谐振电路等效并联电阻、反馈系数之积。反馈系数F算式如下：F=C4/C3,但F值偏大时，环路增益大、易起振，但过大时振荡稳定性差。F值偏小时，振荡稳定性好，但是，波形虚，起振困难。一般而言，要经过折衷处理。电路的振荡幅度跟三极管发射极直流

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电流和谐振电路等效并联电阻乘积成正比。要求振荡波形良好，在牺牲振幅的情况下可由射极输出.

全部电路的组成如图所示:

图1

(2)输出波形

根据设计要求,晶体振荡器应该要发出33.3Mhz的正统波,然后该波形还会经过一个倍频电路倍频,使频率上升为100Mhz的高频波供射频使用.从图中可以看出,晶体振荡器已经可以产生实验所需的正统波.

图3 标准输出电平

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射频发射机发展趋势

自上个世纪九十年代以来，射频识别技术在全世界范围内得到了很快的发展。全球的总销量以年均25%以上的速度快速增长，经过十几年的发展，射频率识别技术在各行各业，尤其是在电子信息行业得到了广泛的应用。󰀀 射频识别技术在我国的应用，应该还处于一个起步的阶段。差距首先表现在技术上，虽然在低频和中频产品应用上面，已经有了一定的基础，但在高频领域基本上没有大规模成熟的应用案例；其次表现在应用环境上，电子标签是一种提高识别效率和准确性的工具。市场化程度越高，越具有竞争性，组织对于效率的要求就会越强烈。在这种情况下，电子标签才会具有广泛应用的可能性。以电子标签在供应链上的应用为例，必须是以供应链成熟广泛运用为基础的，而我国供应链的发展只是刚有一个好的开端，对绝大多数企业而言，这种先进的管理方法和技术还刚刚起步。 󰀀

射频技术的国产化是刻不容缓的，无论从哪一方面讲，如果长期只依赖国外进口产品，将阻碍射频技术的推广和大规模的使用。在射频国产化的道路上，应用系统的国产化最先起步，目前也是比较有成效的。随着系统应用技术逐渐成熟和市场的壮大，也涌现出了许多优秀的系统集成商，特别是中、低频的非接触产品的应用中。 󰀀

电子标签的国产化可以分为芯片技术、模块封装和标签加工三个方面。目前国内已经形成了比较成熟的IC卡模块封装。国内部分企业已在电子标签的封装形式进行了新的尝试，促进了电子标签成本的进一步降低。另一个是读写机具有及周边设备的国产化。实际上，机具和周边设备的国产化是电子标签推广的关键因素，只有真正消化了现有的国外先进技术才能够使自身产品具有真正的市场竞争力和长久的生命力。󰀀

从长远来看，电子标签特别是高频远距离电子标签的市场在未来几年内将逐渐成熟，成为IC卡领域继公交、手机、身份证之后又一个具有广阔市场前景和巨大容量的市场。将为国内表比较熟的IC卡行业一个重大的产业机会。在这个产业机会面前，国内厂商应加大投入力度，未雨绸缪，实现技术的突破。另外，除了厂商的努力以外，政府的主管部门也应该起到引导和牵头的作用，支持国内的厂商，根据国内的需求制定行业标准，从标准入手，建立自主知识产权的整个体系，进一步缩短与国内先进水平的差距，壮大国内智能卡行业的发展。复旦微电子将长期致力于非接触电子标签技术的开发和推广，在为客户提供满足他们需求的产品同时，也将为整个产品的其他厂商提供有关RFID射频识别应用方面的全方面的技术支持。

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2 射频系统的分类

通常读写器发送信号时使用的电磁频率称为RFID 系统的工作频率, 射频系统依

工作频率分为低频( 30kHz2300kHz) 、高频(3MHz230MHz) 和超高频(300MHz23GHz)三种类型。常见的工作频率有低频125kHz、13412kHz 及高频13156MHz 等。低频电子标签成本较低, 但标签保存的数据量较少, 阅读距离较短, 外形多样, 阅读天线方向性不强。高频系统标签保存的数据量较大, 阅读距离可达几米至十几米, 能适应物体高速运动, 外形一般为卡状, 阅读天线及电子标签天线有极强的方向性, 成本较高。按电子标签的供电方式, 射频系统可分为有源系统和无源系统。

有源系统的电子标签内装有电池, 标签电池供应的能量部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量, 阅读距离较远, 但电池寿命有限, 一般为3～5 年。无源系统的电子标签没有内装电池, 在阅读器的读出范围之外时, 电子标签处于无源状态, 在阅读器的读出范围之内, 电子标签从空间耦合获得的射频能中提取其工作所需的电能。无源电子标签一般采用反射调制方式实现电子标签信息向阅读器的传送。

射频发射机的应用领域

随着无线电技术的发展，射频发射机的应用日益广泛， 现已深入到国民经济各个领域中。在军用方面， 导航与雷达、卫星跟踪、宇宙通讯等都必须使用晶体振荡器， 在民用方面， 对时间及频率的测量、彩色电视信号的发射、电子手表、石英钟、石英温度计、加速度计、压力传感器等方面， 也广泛使用射频发技术。

1.射频技术美容领域应用

每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，射频就是指这种高频电流。医学上把频率在0.5～8MHz的交流高频电流称为射频电波。自1868年Da rsonval首次将射频技术应用于活体组织后，射频技术便逐渐应用于神经学、心脏病学、肝脏肿瘤等临床领域，直到1996年美国THERMAGE公司的ManjT,Abraham发明ThermaCool技术，并于2002年获FDA批准后，射频技术开始用于皮肤美容领域，大量文献报道射频具有祛皱、改善皮肤松弛、改善皮肤质量等效果，为皮肤年轻化技术的发展又提供了一个新的台阶。

2. 射频在识别方面的应用

条码技术作为一种自动识别技术, 具有成本低、操作简单的特点, 在图书馆及其它行业中工作得到广泛的应用,但其也存在局限性, 如必须人工借助读写设备进行数据的

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采集, 常因条码、阅读器质量发生误读和拒读。近年迅速发展的射频识别(RFID) 技术, 不仅具备条码技术的功能,还克服了其局限性, 用于图书资料的识别更加简单高效。本文对射频技术进行简单介绍, 并对其在图书馆工作中的应用进行探讨。

3.技术对图书馆工作的作用

简化工作程序, 降低图书丢失率目前图书馆工作中, 用条形码标识图书资料, 同时为防止图书的丢失, 需在图书上粘贴磁条, 如果使用电子标签, 则可不必粘贴磁条, 省去一道图书加工工序, 在流通工作中也可省去充磁、消磁工作。电子标签不仅存储图书资料的标识信息, 也可包含安全信息, 经过正常借阅图书的标签安全信息可自动写为正常状态, 否则为另一种状态,当阅读器在特定的出口处检测到非借阅状态的图书时,RFID 系统就自动报警。

4.射频技术在智能交通中的应用

射频智能交通管理系统工作原理RFID智能交通管理系统的工作原理很简单，在系

统工作过程中，阅读器（Reader）首先通过天线发送加密数据载波信号到动车上固化的电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder），应答器的工作电路被激活，之后再将载有车辆信息的加密载波信号发射出去，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理，完成预设的系统功能和自动识别，实现车辆的自动化管理。

5.射频技术在医疗领域中的应用

在医院、诊所和家中，涉及无线网络的远程监控可能是最欣欣向荣的医疗市场。

远程监控最吸引人的地方是它还可被用来与患者沟通及对患者提供教育。当然，需要同时发送和接收信息将对所需的设备和网络基础设施有不同需求。在伊利诺斯州进行的一项临床研究，就采用了远程监护来管理Gleevec这种药的施用。Gleevec是Novartis公司研制并生产的用于治疗慢性粒细胞白血病的药物。这项研究将评估一个以手机为基础的、称为eMedonline的个性化药物管理系统的使用情况。

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