高頻電子線路課程設計-調(diào)幅接收機

1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　學生姓名： 專業(yè)班級： 通信 </p><p>　　指導教師： 工作單位： 信息工程學院 </p><p>　　題 目 ： 調(diào)幅接收機 </p><p><b

2、>　　初始條件：</b></p><p>　　具較扎實的電子電路的理論知識及較強的實踐能力；對電路器件的選型及電路形式的選擇有一定的了解；具備高頻電子電路的基本設計能力及基本調(diào)試能力；能夠正確使用實驗儀器進行電路的調(diào)試與檢測。</p><p>　　要求完成的主要任務：（包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　

3、1、采用分離元件或集成電路設計一個調(diào)幅收音機</p><p>　　2、接收頻率范圍 535～1625 kHz</p><p>　　3、采用3V 電池供電；采用耳機或喇叭放音；</p><p>　　4、接收 AM 波段的無線廣播清晰、可靠，無明顯雜波；</p><p>　　5、立體聲解碼電路作為本設計的發(fā)揮部分；</p><

4、p>　　6、完成課程設計報告（應包含電路圖，清單、調(diào)試及設計總結(jié)等）。</p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　二十周一周，其中4天硬件設計與制作，3天調(diào)試及答辯。</p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p><p>　

5、　系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄1</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII<

6、/p><p><b>　　1 方案比較1</b></p><p>　　1.1 采用分立元件搭建的電路1</p><p>　　1.2采用芯片CXA1600構(gòu)成電路2</p><p>　　2 超外差式收音機的設計4</p><p>　　2.1 超外差式收音機工作原理圖4</p>

7、<p>　　2.2 各模塊設計4</p><p>　　2.2.1 輸入回路4</p><p>　　2.2.2 變頻級5</p><p>　　2.2.3 中放級6</p><p>　　2.2.4 檢波電路7</p><p>　　2.2.5 低頻放大級8</p><p>　　2

8、.2.6 功率放大級9</p><p>　　2.2.7 輸出電路10</p><p>　　2.2.8 立體聲解碼電路10</p><p><b>　　3 電路仿真12</b></p><p>　　3.1 已調(diào)信號的產(chǎn)生12</p><p>　　3.2 變頻級仿真13</p>

9、<p>　　3.3 中放級仿真14</p><p>　　3.4 檢波級仿真14</p><p>　　3.5 功率放大級仿真15</p><p><b>　　4總電路圖16</b></p><p>　　5 元件選擇和清單17</p><p><b>　　6 心得體會

10、18</b></p><p><b>　　7 參考文獻19</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　調(diào)幅制無線電廣播分做長波、中波和短波三個大波段，我國只有中波和短波兩個大波段的無線電廣播。本文介紹了一種3V低壓全硅管六管超外差式調(diào)幅收音機。該收音機由輸入回路、變頻級、中

11、放級、檢波電路、低頻放大級和功率放大級組成，還討論了立體聲解碼電路的有關設計。本電路的功能是由直流電驅(qū)動，接收處理535~1625KHz的無線電波，將調(diào)制后的無線電信號還原成音頻信號經(jīng)揚聲器播放收聽。本設計的特點是適合家用，干擾小，信號清晰、可靠，無明顯雜波。</p><p>　　關鍵詞：調(diào)幅 超外差 收音機</p><p><b>　　Abstract</b><

12、;/p><p>　　Modulation system radio wave, medium-wave and divided into three big band, our short-wave only two big band mw and short-wave radio. This paper introduces a kind of low silicon tube 3V all six of the

13、radio ShiDiao specialized superheterodyne tube. This radio frequency level by input circuit, and put, detection circuit, the low frequency amplifier and power amplifier level, also discussed the relevant design stereo de

14、coding circuit. This circuit is by the dc drives, receiving 535 ~ 1625KHz radio </p><p>　　Keywords: AM Specialized Superheterodyne Radio</p><p><b>　　1 方案比較</b></p><p>

15、　　無線電波是一種能量傳播的形式。無線電廣播，就是由發(fā)射機產(chǎn)生強大的經(jīng)過調(diào)制的高頻電流，通過發(fā)射天線，在天線周圍產(chǎn)生電磁波向外傳播。無線電波從頻率上可劃分為長、中、短波。我國的廣播一般是中波和短波。我們要收聽的信號就是中波調(diào)幅信號。</p><p>　　無線電信號的接收可分為：輸入，高頻放大，混頻，中頻放大，檢波，低頻放大等幾個步驟。分析可知，可采取以下幾種解調(diào)方法。</p><p>　　

16、1.1 采用分立元件搭建的電路</p><p>　　該方法采用最基本的電子元件如電容、電阻、晶體管、中周等搭建超外差收音機電路。超外差式收音機：是指輸入信號和本機振蕩信號產(chǎn)生一個固定中頻信號的過程。如果把收音機收到的廣播電臺的高頻信號，都變換為一個固定的中頻載波頻率465KHz（僅是載波頻率發(fā)生改變，而其信號包絡仍然和原高頻信號包絡一樣），然后再對此固定的中頻進行放大，檢波，再加上低放級，就成了超外差式收音機。&

17、lt;/p><p>　　和直接放大式相比較，超外差式收音機具有靈敏度高而工作穩(wěn)定，選擇性好而失真度小等優(yōu)點，在實際生活中有著廣泛的應用。它將所要收聽的電臺在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個預先確定好的頻率（在我國為465KHz），然后再進行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。在收音機內(nèi)制造—個振蕩電波(通常稱為本機振蕩)，使它和外來高頻調(diào)幅信號同時送到一個晶體管內(nèi)混頻。由于晶體管的

18、非線性作用導致混頻的結(jié)果就會產(chǎn)生一個新的頻率，這就是外差作用。采用了這種電路的收音機叫外差式收音機，混頻和振蕩的工作，合稱變頻。外差作用產(chǎn)生出來的差頻，習慣上我們采用易于控制的一種頻率，它比高頻較低，但比音頻高，這就是常說的中間頻率，簡稱中頻。任何電臺的頻率，由于都變成了中頻，放大起來就能得到相同的放大量。調(diào)諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調(diào)制信號，即載波與其攜帶的音頻信號。經(jīng)過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形

19、狀沒有變。這個過程就是變頻。變頻僅僅是載波頻率變低了，并且無論輸入信號頻率如何變化最終都變?yōu)?65KHz，而音頻信號(包絡線的形狀)沒變。混頻器輸出的攜音頻包絡的中</p><p>　　此方案的優(yōu)點是：經(jīng)濟，易于分塊調(diào)試，可以對收音機的各個模塊有詳細的學習。缺點是電路比較繁瑣。</p><p>　　采用芯片CXA1600構(gòu)成電路</p><p>　　CXA 1600

20、是日本Sony 公司推出的一種雙極硅單片調(diào)幅收音機集成電路。它是工作在極低中頻（55 kHz)條件下的新型集成系統(tǒng)。該芯片主要由射頻放大器、本地振蕩器、混頻器、有源帶通濾波器、中頻放大器、中頻檢波器、音頻功率放大器以及音量控制、自動增益控制、過載自動增益控制電路構(gòu)成。它包括了調(diào)幅收音機中從天線獲得的高頻信號的放大到檢波后的音頻功率放大的所有信號處理與變換功能。其典型應用電路為圖1-1所示：</p><p>　　圖

21、1-1 CXA1600典型應用電路</p><p>　　該芯片的工作過程是：來自于電臺的信號經(jīng)天線回路選臺后得到的某電臺的高頻已調(diào)波送入芯片8腳進行高頻放大，放大后的高頻信號與本振產(chǎn)生的高頻信號在混頻器里進行混頻產(chǎn)生中頻已調(diào)信號。帶通濾波器對混頻后的信號進行選頻放大,濾掉中頻以外的信號, 再經(jīng)中頻放大器放大到一定幅度后進行中頻檢波。 檢波后的信號分兩路：一路送入音頻功率放大器進行功率放大，從4腳輸出, 經(jīng)隔直耦合

22、電容后去推動揚聲器發(fā)出悅耳的聲音；另一路信號送自動增益控制電路, 將獲得的隨輸入信號成線性關系的直流電平去控制中放和高放的增益，使輸出音量幾乎不隨接收信號的強弱而變。此外，電路一旦出現(xiàn)過載現(xiàn)象，過載自動增益控制電路對高放增益作相應的調(diào)節(jié)。</p><p>　　采用CXA 1600制作調(diào)幅收音機的主要優(yōu)點是：中頻極低(約55 kHz)；不需要外接任何濾波器；工作電壓范圍寬(1.8至4.5V)；內(nèi)置功放和電子音量控制

23、；外圍元件很少；不需要調(diào)試工作點和中頻,安裝方便。</p><p>　　主要缺點是：價格貴；芯片集成度高，不利于學習AM解調(diào)的相關原理。</p><p>　　2 超外差式收音機的設計</p><p>　　2.1 超外差式收音機工作原理圖</p><p>　　由方案比較部分的介紹可知，該收音機的原理框圖如下圖所示:</p><

24、;p>　　圖2-1 超外差式收音機原理圖</p><p>　　圖中，高頻放大器由一級或多級小信號調(diào)諧放大器組成，用來放大電磁波在天線上感生的有用信號；同時，利用放大器中的諧振回路抑制其他頻率的干擾信號。由于諧振放大器的中心頻率隨所接收信號的頻率的不同而變化，因此，高頻放大器必須是可調(diào)諧的?；祛l器是將已調(diào)信號不失真地變換為中頻已調(diào)信號的變換電路，本機振蕩器產(chǎn)生的高頻震蕩信號的頻率是載波頻率和中頻頻率之和。由于

25、載波頻率是隨接收信號的不同而變化的，所以，本振頻率是跟蹤載波頻率同步變化的，以使得中頻信號是固定值。中頻放大器用來放大中頻調(diào)幅信號，由于中頻頻率已固定，因此中頻放大器的選擇性和增益可以設計得很好，并使選擇性、放大性等性能得到極大的提高。檢波器濾去高頻分量，得到反映信息的調(diào)制信號。最后經(jīng)過功率放大器向揚聲器提供必要的推動功率。</p><p><b>　　2.2 各模塊設計</b></p

26、><p>　　2.2.1 輸入回路</p><p>　　磁性天線感應來的信號送到諧振回路L1Ca，由于L1Ca諧振回路調(diào)諧在欲接收信號的回路上，因此其他的干擾信號將被抑制。輸入回路的設計如圖2-1所示：</p><p><b>　　圖2-2 輸入回路</b></p><p>　　輸入回路由電感線圈和可變電容構(gòu)成。由于本振頻率

27、是跟蹤載波頻率同步變化的，因此該處的可變電容要Ca和后面的可變電容Cb聯(lián)調(diào)。磁性天線采用5mm×13mm×55mm的中波磁棒，初級用線經(jīng)0．17毫米的漆包線繞100圈，次級用同規(guī)格的線繞10圈。這樣就把磁棒天線接收到的信號耦合到了cd端，繼而送到高頻放大器BG1的基極。T1是磁性天線線圈，從天線接收進來的高頻信號，通過輸入調(diào)諧電路的諧振選出需要的電臺信號，當改變Ca時，就能收到不同頻率的電臺信號。</p>

28、<p>　　此時的輸出信號可以近似視作：</p><p><b>　?。ü?-1）</b></p><p><b>　　2.2.2 變頻級</b></p><p>　　三極管混頻電路實際是利用基極與發(fā)射機的二極管特性實現(xiàn)混頻，再利用它的放大作用，將選頻回路接在集電極。</p><p>

29、;　　本機振蕩和混頻合起來稱為變頻電路。變頻級的作用是對接收來的高頻信號進行變頻，將頻率變?yōu)?65KHz的中頻信號。VT1、T2、CB等元件組成本機振蕩電路，它的任務是產(chǎn)生一個比輸入信號頻率高465 KHz的等幅高頻振蕩信號。由于C1對高頻信號相當短路，T1的次級Lcd的電感量又很小，對高頻信號提供了通路，所以本機振蕩電路是共基極電路，振蕩頻率由T2、CB控制，CB是雙連電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本機振蕩頻率。T2是振蕩線圈，其初次級

30、繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機振蕩的電壓由T2的初級的抽頭引出，通過C2耦合到VT1的發(fā)射極上。</p><p>　　混頻電路由VTl、T2、T3的初級線圈等組成，是共發(fā)射極電路。其工作過程是：輸入調(diào)諧電路接收到的電臺信號，通過Tl的次級線圈送到VTl的基極，本機振蕩信號又通過C2送到VT1的發(fā)射極，兩種頻率的信號在VT1中進行混頻，由于晶體三極管的非

31、線性作用，混合的結(jié)果產(chǎn)生各種頻率的信號，其中有一種是本機振蕩頻率和電臺頻率的差等于465KHz的信號，這就是中頻信號?；祛l電路的負載是中頻變壓器，T3的初級線圈和內(nèi)部電容組成的并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號從多種頻率的信號中選擇出來，并通過T3的次級線圈耦合到下一級去，而其它信號幾乎被濾掉。C1是高頻旁路電容，選103瓷片電容。變頻級電路如圖2-3所示：</p><p>　

32、　圖2-3 變頻級電路</p><p>　　經(jīng)過此變頻電路后，輸出465KHz的中頻信號。</p><p><b>　　2.2.3 中放級</b></p><p>　　中放電路的作用是將變頻級輸出的微弱的信號進行放大，便于后面進行檢波。在本中放級電路中，還加入了自動增益控制電路，以控制強臺的噪聲。中放級電路設計如圖2-4所示。</p>

33、;<p>　　中周T3諧振于465KHz，可將變頻后的信號耦合送入中放管VT2中，VT2對信號進行放大。中頻放大后的信號經(jīng)另一個諧振于465KHz的中周T4送入檢波管。晶體管部分接入使諧振阻抗及Q值只有少量下降，保證了足夠的電壓放大倍數(shù)和選擇性指標。 </p><p>　　在VT2的基極加有自動增益控制電路。用檢波后的直流分量控制中放的放大倍數(shù)：檢波后的AGC控制電壓通過120K的電阻R3加到VT2

34、的基極做負反饋，以控制強臺的噪聲。其工作過程是：外信號電壓增加導致Vb3減小，影響Ib3增加，則Ic3減小，因此Vc3減小。通過電阻R3 使得Vb2減小，導致Ib2減小，最后Ic2減小，輸出信號電壓也減小。</p><p>　　圖2-4 中放級電路</p><p>　　大電容C3可濾除檢波后的音頻電流，C4是旁路電容。與直放式收音機相比，超外差式收音機靈敏度和選擇性都提高了許多，主要原因是

35、有了中頻放大電路，它比高頻信號更容易調(diào)諧和放大。</p><p>　　2.2.4 檢波電路</p><p>　　本題的檢波電路由檢波三極管構(gòu)成。由于有前級的中頻放大器，信號已經(jīng)足夠大，可以推動檢波三極管工作。檢波電路如圖2-5所示：</p><p>　　大信號檢波后的輸出電壓有高頻分量、直流分量和低頻分量。其中高頻分量經(jīng)旁路電容C5旁路到地；直流分量被C6和可變電阻

36、組成的阻容耦合電路隔開，所以檢波器的輸出電壓只能是低頻分量。這個分量隨輸入調(diào)幅波的包絡線規(guī)律變化，即調(diào)制信號。檢波電流有兩項：直流分量在電阻R3上產(chǎn)生與本級輸入電壓成比例的電壓，作為上級的自動增益控制信號。音頻分量的振幅與載波電壓成正比，與輸入電壓成線性關系，失真很小。</p><p>　　圖2-5 檢波電路原理圖</p><p>　　2.2.5 低頻放大級</p><

37、p>　　此處的低頻放大指的是功率放大級的末前級，功能是對低頻信號進行放大，也是收音機音量的控制處。其電路如圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6 低頻放大級電路圖</p><p>　　音頻信號通過阻容耦合方式送入VT4。VT4的工作電流由R5和電位器共同控制，調(diào)節(jié)電位器R5即為調(diào)節(jié)音量。</p><p>　　2.2.6 功率放大級</p>

38、<p>　　功率放大級的作用是產(chǎn)生足夠大的功率，以便推動喇叭工作。本設計采用乙類推挽功放。工作在乙類的放大電路，雖然管耗小，有利于提高效率，但存在嚴重的失真。如果用兩個管子，使之都工作在乙類放大狀態(tài)，但一個在正半周工作，另一個在副半周工作，同時使這兩個輸出波形都加在負載上，從而在負載上得到一個完整的波形，這樣就能解決效率與失真的矛盾。</p><p>　　因此，采用如上圖所示的互補對稱電路：音頻信號經(jīng)V

39、T4放大后由變壓器將波形分為兩個半周分別交由VT5,VT6推挽放大，放大后的信號通過C9合并在一起，推動后繼的揚聲器電路。</p><p>　　圖2-7 功率放大級</p><p>　　2.2.7 輸出電路</p><p><b>　　圖2-8 輸出電路</b></p><p>　　輸出部分包括8歐姆的喇叭，用以顯示工作

40、的發(fā)光二極管，和3V的直流電源，如圖2-8所示。</p><p>　　2.2.8 立體聲解碼電路</p><p>　　本立體聲解碼電路采用LA1816芯片的一部分，LA1816是日本三洋公司生產(chǎn)的單片AM/FM立體聲收音集成電路，適用于低電壓收音機、隨身聽收放音機中。</p><p>　　圖2-9 LA1816內(nèi)框圖</p><p>　　本設

41、計只用到該芯片的部分功能，原電路圖中檢波后的信號從15腳輸入即可。</p><p>　　圖2-10 立體聲解碼部分電路圖</p><p>　　TDA2822是雙聲道小功率集成功放。LA1816輸出的信號經(jīng)TDA2822功率放大后輸出。左右聲道信號從喇叭LS1,LS2輸出即可。</p><p><b>　　3 電路仿真</b></p>

42、<p>　　3.1 已調(diào)信號的產(chǎn)生</p><p>　　本設計采用兩個信號源和一個模擬乘法器合成接收的已調(diào)信號。其中，調(diào)制信號頻率為600Hz,載波信號為60KHz。電路如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 已調(diào)信號的產(chǎn)生電路</p><p>　　兩路信號經(jīng)過乘法器相乘后得到的信號如圖3-2所示：</p><p>　　

43、圖3-2 已調(diào)信號波形</p><p><b>　　3.2 變頻級仿真</b></p><p>　　變頻級的作用是將已調(diào)信號變?yōu)?65KHz的中頻信號。變頻級的仿真電路如圖3-3所示。調(diào)用Multisim軟件中的Spectrum Analyzer(即頻譜分析儀)接在變頻級的輸出，觀測輸出信號的頻譜。分析可知，600KHz的信號變頻后得到兩個頻率的信號：465KHz和1

44、665KHz，因此在頻譜圖上會有兩個頻率。</p><p>　　圖3-3 變頻級仿真電路</p><p>　　如圖3-4所示，設定好頻譜儀的坐標軸范圍為200KHz到1.5MHz，中心頻率為850KHz，精度為約7KHz。頻譜儀上顯示了兩個不同的頻率。移動標尺，測得</p><p>　　圖3-4 變頻后的頻譜</p><p>　　較低的頻率為

45、465.445KHz，如圖3-4的左下角所示。移動標尺到右側(cè)，測得較高的頻率為1665KHz。</p><p><b>　　3.3 中放級仿真</b></p><p>　　中放級首先通過中周T3選出465KHz的頻率，濾除1665KHz的頻率。輸入10mV的中頻信號，然后用VT2進行放大如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 中放級仿真

46、電路</p><p>　　放大后產(chǎn)生的波形為：</p><p>　　圖3-6 中放后波形</p><p>　　由圖可知，中放后波形略有失真。中放后電壓幅度約為1.8V，可見中放級增益約68dB。</p><p><b>　　3.4 檢波級仿真</b></p><p>　　三極管檢波后的波形如圖3-

47、7所示：</p><p>　　圖3-7 三極管檢波后的波形</p><p>　　由圖形可知，有些干擾的波形沒有濾掉。</p><p>　　3.5 功率放大級仿真</p><p>　　乙類推挽功放的電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-8 乙類推挽功放、</p><p>　　功放的輸出結(jié)果

48、如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9推挽功放輸出波形</p><p><b>　　4總電路圖</b></p><p><b>　　5 元件選擇和清單</b></p><p>　　可變電容器CA，CB采用CMB-223型的密封雙連電容。磁性天線采用5mm×13mm×55m

49、m的中波磁棒，初級線圈用線經(jīng)0．17毫米的漆包線繞100圈，次級用同規(guī)格的線繞10圈。T2是振蕩線圈，型號為LFl0-1。T3是第一放用中周，型號為TFl0-1，T4是第二中放用中周，型號為TFl0-2。T2、T3、T4在出廠前均已調(diào)在規(guī)定頻率465KHz。T5是輸人變壓器，型號是E14。VTl～VT4是高頻小功率三極管，VT1選用低B值，其β在40～80間； VT2、VT3選用中β約為70。VT4選用高β值，β在120～2701間，V

50、Tl～VT3的型號是2sc9018。</p><p>　　C1、C2、C4、C5、C7選用瓷片電容，C3、C6、C8、C9選用電解電容。</p><p><b>　　元件清單為：</b></p><p><b>　　表4-1 元件清單</b></p><p><b>　　6 心得體會<

51、;/b></p><p>　　本次課程讓我對書本的理論知識有了更深刻的了解。在測試過程中，自己不斷利用課堂所學理論知識調(diào)整電路，并最終使自己在另一個層面上理解了理論。</p><p>　　采用分立元件搭建調(diào)幅收音機的過程十分復雜，也考驗了我高頻知識掌握的扎實程度。讓我對變頻電路，中放電路，檢波電路，乙類推挽功放電路有了更深刻的理解。特別是共基的三極管變頻電路，給我留下了深刻的印象。&

52、lt;/p><p>　　在本次焊接的過程中，我還得到了工科思維的鍛煉。比如在波形檢查有錯誤時，學會了分段排查的方法。曾經(jīng)因為波形不穩(wěn)定又解決不了而想放棄，可是在同學的幫助之下，我又恢復了信心，繼續(xù)完成了任務。通過這次實踐，我更喜歡通信電子線路了，也更加清楚地認識到，想要熟練掌握一門專業(yè)技能，必須充分地利用好已有資源，善于使用網(wǎng)上圖書館等網(wǎng)絡學習。我要更加深入地學習，并做出更好的作品來！7 參考文獻</p>

53、<p>　　[1] 謝自美.《電子線路設計·實驗·測試》.華中科技大學出版社</p><p>　　[2] 曾興雯 陳健 劉乃安.《高頻電子線路輔導》.西安電子科大出版社</p><p>　　[3] 楊翠娥.《高頻電子線路實驗與課程設計》.哈爾濱工程大學出版社</p><p>　　[4] 劉泉.《通信電子線路》.武漢理工大學出版社&l