CN212518953U - 一种互联网教学平台的信号发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种互联网教学平台的信号发射装置，包括教学信号预处理电路、调频调制电路、功率放大电路和天线发射电路，教学信号预处理电路接收并对教学模拟信号进行差分放大，调频调制电路采用晶振Y1产生载波信号，变容二极管D1调频，调频调制后的信号进行倍频放大，功率放大电路采用三极管Q3、Q4轮流输出补偿电流，以补偿、放大电流的形式对调频调制后信号进行功率放大，天线发射电路经串联谐振阻抗匹配后由天线RF1发射，能够将教学模拟信号稳定灵敏、不失真地发射至教学平台。

Description

一种互联网教学平台的信号发射装置

技术领域

本实用新型涉及射频技术领域，特别是涉及一种互联网教学平台的信号发射装置。

背景技术

目前，平台网络教学已经是大多数学校普遍使用的另一种教学方式，这种方式方便灵活，学生既可以观看下载讲课视频、电子教案、课件等授课内容，弥补课堂中的不足，也可以在网络教学平台上与老师实时交流，获得疑问的解答，从而能够有效地提高学习质量。然而，因为使用网络教学平台的学生数量众多，地域分布不均，且一些偏远地区信号易受干扰，所以使用不同的网络观看收听教学视频或实时视频答疑时，常常会发生视频卡顿、失真、音画不同步的状况，使学生学习时漏掉关键点，从而影响学生的学习质量，因而更需要保证发射信号的准确性、稳定性、灵敏性。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种互联网教学平台的信号发射装置，能够将教学模拟信号稳定灵敏、不失真地发射至教学平台。

其解决的技术方案是，包括教学模拟信号发射装置、教学网络云平台，其特征在于，所述教学模拟信号发射装置接收教学模拟信号，经调频调制后通过天线发射至教学网络云平台，所述教学模拟信号发射装置包括教学信号预处理电路、调频调制电路、功率放大电路、天线发射电路；

所述教学信号预处理电路接收并对教学模拟信号进行差分放大，差分放大后信号传输至调频调制电路，所述调频调制电路运用变容二极管D1的电容量随差分放大后信号电压的变化而变化，从而使晶振Y1的中心频率也随之变化实现调频调制，调频调制后信号经三极管Q1集电极连接的电容C6、电感L2倍频放大然后传输至功率放大电路，所述功率放大电路运用运放器AR3的深度电压串联负反馈来隔离其前后级电路，运用三级管Q2为三极管Q3-Q4提供导通电压，三级管Q2集电极输出为正半周信号时，三极管Q3导通，电源+12V通过三极管Q3输出补偿电流，形成信号的正半周；三级管Q2集电极输出为负半周信号时，三极管Q4导通，电源-12V通过三极管Q4输出补偿电流，形成信号的负半周，以补偿、放大电流的形式实现功率放大，所述天线发射电路运用电容C11和电感L3形成串联谐振以实现天线阻抗匹配，最后阻抗匹配后信号经天线RF1发射至教学网络云平台。

由于以上技术方案的采用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.由于调频调制电路中的变容二极管在进行调频时极为灵敏，常常收到的干扰，破坏调频的稳定性，而本实用新型采用教学信号预处理电路的AR2进行差分放大再调频的方式，利用差分放大来抑制温度漂移，既保证了变容二极管D1调频方式的灵敏度，又消除了温度漂移给调频调制电路带来的干扰，避免了调频中教学模拟信号失真状况的发生。

2.调频调制电路采用以晶振Y1主要决定振荡器的中心频率，电容C3微调振荡器的中心频率的方式产生载波频率，使振荡器的载中心频率更精准、稳定。

3.采用调频调制电路中的电感L1作为高频扼流圈，防止后级电路中的高频信号窜入教学信号预处理电路对运放器AR2差分放大造成干扰；采用功率放大电路中的运放器AR3构成电压跟随器，隔离前后级电路，切断后级电路的反电动势对前级调频调制电路的干扰，保证调频调制电路中心频率的稳定度和波形的无失真。

4.电容C7、C9-C10、C12为去耦电容，滤除耦合到电源端的高频噪声和滤除输出信号的干扰；电容C1为旁路电容，滤除输入信号的高频噪声；电容C2、C8为耦合电容，滤除低频噪声，通过这些电容滤除噪声的作用，从而达到消除教学模拟信号波形毛刺，使教学模拟信号波形平滑的效果。

附图说明

图1为本实用新型一种互联网教学平台的信号发射装置的电路原理图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

为了抑制温度漂移，采用教学信号预处理电路接收教学模拟信号，接收后教学模拟信号分为两路，一路经电阻R6传输至运放器AR2的反相输入端，另一路经电阻R2传输至运放器AR1的反相输入端，传输至运放器AR1反相输入端的那一路教学模拟信号经运放器AR1输出后反相，反相后输入经电阻R4传输至运放器AR2的同相输入端，其中电阻R3、电阻R2的比值决定运放器AR1的比例系数，电阻R1为补偿电阻，以保证运放器AR1输入极的对称性；运放器AR2对输入的相位相反的两路信号进行差分放大，增加教学模拟信号的强度，差分放大后的教学模拟信号传输至调频调制电路，其中电阻R5与电阻R7阻值相同，电阻R4和电阻R6阻值相同，电阻R5或电阻R7的阻值与电阻R4或电阻R6的阻值之比决定比例系数，且当发生温度漂移时，运放器AR2的同相输入端和反相输入端都附加有大小相等相位相同的干扰信号，经运放器AR2差分后干扰信号抵消，从而有效地抑制了温度漂移给后级调频调制电路中变容二极管带来的干扰；

所述教学信号预处理电路的具体结构，运放器AR1的同相输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地和电容C1的负极，电容C1的正极接电容C2的正极和教学模拟信号，运放器AR1的反相输入端接电阻R2、电阻R3的一端,电阻R3的另一端接运放器AR1的输出端和电阻R4的一端，电阻R2的另一端接电容C2的负极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电阻R7的一端和运放器AR2的反相输入端，AR2的同相输入端接电阻R5的一端和电阻R4的另一端，电阻R5的另一端接地，运放器AR2的输出端接电阻R7的另一端和调频调制电路的输入端。

为了实现稳定、灵敏、无失真地无线电传输，采用调频调制电路接收经教学信号预处理电路差分放大后的教学模拟信号，经电感L1后加在反向变容二极管D1两端，变容二极管D1的等效电容量极其灵敏地随着两端所加的反向电压变化而变化，从而使晶振Y1及电容C3组成的振荡器的中心频率随之变化，达到调频目的，其中以晶振Y1主要决定振荡器的中心频率，电容C3微调振荡器的中心频率的方式使振荡器的中心频率更精准、稳定，从而抑制频率漂移现象，以经前级差分放大后再将教学模拟信号输入到调频调制电路中进行调频的方式既保证了变容二极管D1调频方式的灵敏度，又消除了温度漂移给调频调制电路带来的干扰，避免了调频中教学模拟信号失真状况的发生，且电感L1为高频扼流圈，能够防止后级电路中的高频信号窜入教学信号预处理电路对运放器AR2差分放大造成干扰；振荡器输出的信号经电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路实现倍频、放大后输出，且三极管Q1利用其开关特性，在导通时使由电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路对振荡器输出的信号谐振、倍频、放大，在截止时使电源+9V对电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路进行充电补偿，以抵消损耗；电阻R10、R8为偏置电阻，共同决定三极管Q1的基极电压，电阻R9为电压负反馈电阻，用来抑制温度变化对三极管Q1静态工作点的影响，电容C5为旁路电容，用来通过输入三极管Q1的交流信号，提高放大倍数，电容C4为高频消振电容，将加到三极管Q1基极的某些频率的无线干扰电波旁路到发射极，以此实现消除无线电波干扰的效果，具体频率由电容C4的容值决定；

所述调频调制电路的具体结构，变容二极管D1的阳极接地和电阻R8、电阻R9、电容C5的一端，变容二极管D1的阴极接电容C3、晶振Y1、电感L1的一端，电感L1的另一端接教学信号预处理电路的输出端，电容C3和晶振Y1的另一端接电阻R8的另一端、电阻R10、电容C4的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电容C4、电容C5和电阻R9的另一端，三极管Q1的集电极接电容C6、电感L2的一端和功率放大电路的输入端，电容C6和电感L2的另一端接电源+9V和电阻R10的另一端、电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

为了实现无线电的远距离传输，采用功率放大电路，运用运放器AR3自身的深度电压串联负反馈构成电压跟随器，因此具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，输入阻抗高，就相当于对前级电路调频调制电路开路，输出阻抗低，运放器AR3的输出电压不受后级电路阻抗影响，即具备隔离前后级电路的作用，从而切断后级电路的反电动势对前级调频调制电路的干扰，保证调频调制电路中心频率的稳定度和波形的无失真；静态时，调节电阻R14，使三极管Q3、Q4得到合适的静态电流，再运用三级管Q2的基极电流在二极管D2、D3的正向压降给三极管Q3、Q4提供基极偏置电压，三极管Q3、Q4两管的发射结电位即为二极管D2、D3的正向导通压降，从而致使三极管Q3、Q4处于微弱导通状态，即甲乙类状态，以克服交越失真；动态时，当有交流信号输入功率放大电路时，二极管D2、D3的交流电阻很小，可视为短路，从而保证三极管Q3、Q4基极输入信号幅度基本相等,当三极管Q1的基极输入有负半周信号时，经三级管Q1及外围电路组成的共射电路倒相后，三级管Q2集电极输出为正半周信号，从而使三极管Q3导通、三级管Q4截止，电源+12V通过三极管Q3输出补偿电流，形成信号的正半周；当三极管Q1的基极输入有正半周信号时，经三级管Q1及外围电路组成的共射电路倒相后，三级管Q2集电极输出为负半周信号，从而使三极管Q4导通、三级管Q3截止，电源-12V通过三极管Q4输出补偿电流，形成信号的负半周，三极管Q3、Q4两管轮流工作，反相相加后得到完整的输出波形，且其补偿电流是三极管Q2集电极输出电流的β倍，是三极管Q2基极输入电流的β²倍，以补偿、放大电流的形式实现功率放大，确保输出足够大的高频功率，以实现远距离无线电传输，并馈送到天线发射电路进行信号发射；电阻R13的作用为静态时，调节它使三极管Q3、Q4中点的输出电压在电源电压的一半附近，实现三极管Q3、Q4的串联互补对称，从而保证输出信号正半周与负半周幅值大小相等，电阻R11、电阻R12为限流电阻，防止电流过大时烧坏三极管Q2；

所述功率放大电路的具体结构，运放器AR3的同相输入端接电容C8的负极，电容C8的正极接调频调制电路的输出端，运放器AR3的输出端接运放器AR3的反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电源-12V、电容C10的一端和三极管Q4的集电极，电容C10的另一端接地，三极管Q2的集电极接三极管Q4的基极和电阻R13的一端、二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接电阻R14和三极管Q3的基极，电阻R14的另一端接电源+12V、电容C9的一端和三极管Q3的集电极，电容C9的另一端接地，三极管Q3的发射极接电阻R13的另一端、三极管Q4的发射极和天线发射电路的输入端。

为了提高传输效率，采用天线发射电路，运用电容C11、电感L3串联谐振时的纯电阻阻抗与天线阻抗匹配，有效抑制了教学模拟信号反射，确保整个电路的稳定性，将无线设备的功耗降到最低，实现最大功率传输，提高了信噪比，阻抗匹配后信号通过天线发射至教学网络云平台；

所述天线发射电路的具体结构，电容C11的一端接功率放大电路的输出端，电容C11的另一端接电感L3的一端，电感L3的另一端接天线RF1和电容C12的正极，电容C12的负极接地。

电容C7、C9-C10、C12为去耦电容，滤除耦合到电源端的高频噪声和滤除输出信号的干扰；电容C1为旁路电容，滤除输入信号的高频噪声；电容C2、C8为耦合电容，滤除低频噪声，通过这些电容滤除噪声的作用，从而达到消除教学模拟信号波形毛刺，使教学模拟信号波形平滑的效果。

本实用新型具体使用时，教学信号预处理电路接收教学模拟信号后分为两路,一路经电阻R6传输至运放器AR2的反相输入端，另一路经运放器AR1反相后传输至运放器AR2的同相输入端，运放器AR2对两路信号进行差分放大，增加教学模拟信号的强度，差分放大后教学模拟信号再传输至调频调制电路，差分电路有效地抑制了温度漂移对后级调频调制电路中变容二极管调频时的干扰；调频调制电路接收经教学信号预处理电路差分放大后的教学模拟信号后，将其电压加在反向变容二极管D1两端，变容二极管D1的等效电容量随着两端所加的反向电压变化而变化，从而使晶振Y1及电容C3组成的振荡器的中心频率随之变化，达到调频目的，其中以晶振Y1主要决定振荡器的中心频率，电容C3微调振荡器的中心频率的方式使振荡器的中心频率更精准、稳定，从而抑制频率漂移现象，以经前级差分放大后再将教学模拟信号输入到调频调制电路中进行调频的方式既保证了变容二极管D1调频方式的灵敏度，又消除了温度漂移给调频调制电路带来的干扰，避免了调频中教学模拟信号失真状况的发生,振荡器输出的信号经电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路实现倍频、放大后输出，且三极管Q1利用其开关特性，在导通时使由电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路对振荡器输出的信号谐振、倍频、放大，在截止时使电源+9V对电容C6、电感L2组成的并联LC谐振回路进行充电补偿，以抵消损耗；功率放大电路运用运放器AR3的深度电压串联负反馈来隔离其前后级电路，运用三级管Q2为三极管Q3-Q4提供导通电压，当三极管Q1的基极输入有负半周信号时，经三级管Q1及外围电路组成的共射电路倒相后，三级管Q2集电极输出为正半周信号，从而使三极管Q3导通、三级管Q4截止，电源+12V通过三极管Q3输出补偿电流，形成信号的正半周；当三极管Q1的基极输入有正半周信号时，经三级管Q1及外围电路组成的共射电路倒相后，三级管Q2集电极输出为负半周信号，从而使三极管Q4导通、三级管Q3截止，电源-12V通过三极管Q4输出补偿电流，形成信号的负半周，三极管Q3、Q4两管轮流工作，反相相加后得到完整的输出波形，以补偿、放大电流的形式实现功率放大；天线发射电路运用电容C11和电感L3形成串联谐振以实现天线阻抗匹配，最后阻抗匹配后信号经天线RF1发射至教学网络云平台，阻抗匹配有效地抑制了教学模拟信号反射，实现最大功率传输，提高了信噪比。

以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种互联网教学平台的信号发射装置，包括教学模拟信号发射装置、教学网络云平台，其特征在于，所述教学模拟信号发射装置接收教学模拟信号，经调频调制后通过天线发射至教学网络云平台，所述教学模拟信号发射装置包括教学信号预处理电路、调频调制电路、功率放大电路、天线发射电路；

所述教学信号预处理电路接收并对教学模拟信号进行差分放大，差分放大后信号传输至调频调制电路，所述调频调制电路运用变容二极管D1的电容量随差分放大后信号电压的变化而变化，从而使晶振Y1的中心频率也随之变化实现调频调制，调频调制后信号经三极管Q1集电极连接的电容C6、电感L2倍频放大然后传输至功率放大电路，所述功率放大电路运用运放器AR3的深度电压串联负反馈来隔离其前后级电路，运用三级管Q2为三极管Q3-Q4提供导通电压，三级管Q2集电极输出为正半周信号时，三极管Q3导通，电源+12V通过三极管Q3输出补偿电流，形成信号的正半周；三级管Q2集电极输出为负半周信号时，三极管Q4导通，电源-12V通过三极管Q4输出补偿电流，形成信号的负半周，以补偿、放大电流的形式实现功率放大，所述天线发射电路运用电容C11和电感L3形成串联谐振以实现天线阻抗匹配，最后阻抗匹配后信号经天线RF1发射至教学网络云平台。

2.如权利要求1所述一种互联网教学平台的信号发射装置，其特征在于，所述教学信号预处理电路包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地和电容C1的负极，电容C1的正极接电容C2的正极和教学模拟信号，运放器AR1的反相输入端接电阻R2、电阻R3的一端,电阻R3的另一端接运放器AR1的输出端和电阻R4的一端，电阻R2的另一端接电容C2的负极和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电阻R7的一端和运放器AR2的反相输入端，AR2的同相输入端接电阻R5的一端和电阻R4的另一端，电阻R5的另一端接地，运放器AR2的输出端接电阻R7的另一端和调频调制电路的输入端。

3.如权利要求1所述一种互联网教学平台的信号发射装置，其特征在于，所述调频调制电路包括变容二极管D1，变容二极管D1的阳极接地和电阻R8、电阻R9、电容C5的一端，变容二极管D1的阴极接电容C3、晶振Y1、电感L1的一端，电感L1的另一端接教学信号预处理电路的输出端，电容C3和晶振Y1的另一端接电阻R8的另一端、电阻R10、电容C4的一端和三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电容C4、电容C5和电阻R9的另一端，三极管Q1的集电极接电容C6、电感L2的一端和功率放大电路的输入端，电容C6和电感L2的另一端接电源+9V和电阻R10的另一端、电容C7的一端，电容C7的另一端接地。

4.如权利要求1所述一种互联网教学平台的信号发射装置，其特征在于，所述功率放大电路电路包括运放器AR3，运放器AR3的同相输入端接电容C8的负极，电容C8的正极接调频调制电路的输出端，运放器AR3的输出端接运放器AR3的反相输入端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接电源-12V、电容C10的一端和三极管Q4的集电极，电容C10的另一端接地，三极管Q2的集电极接三极管Q4的基极和电阻R13的一端、二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接电阻R14和三极管Q3的基极，电阻R14的另一端接电源+12V、电容C9的一端和三极管Q3的集电极，电容C9的另一端接地，三极管Q3的发射极接电阻R13的另一端、三极管Q4的发射极和天线发射电路的输入端。

5.如权利要求1所述一种互联网教学平台的信号发射装置，其特征在于，所述天线发射电路包括电容C11，电容C11的一端接功率放大电路的输出端，电容C11的另一端接电感L3的一端，电感L3的另一端接天线RF1和电容C12的正极，电容C12的负极接地。

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