超外差調(diào)頻接收機課程設(shè)計

1、<p><b>　　超外差調(diào)頻接收機</b></p><p><b>　　一、引言</b></p><p>　　人類自從發(fā)現(xiàn)能利用電波傳遞信息以來，就不斷研究出不同的方法來增加通信的可靠性、通信的距離、設(shè)備的微型化、省電化、輕巧化等。</p><p>　　隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，無論是發(fā)射機還是接收機都在不斷更新?lián)Q代

2、。尤其以接收機的發(fā)展更為明顯，目前的無線電接收機不單能收音，且還有可以接收影像的電視機、數(shù)字信息的電報機等。</p><p>　　自1920年開發(fā)了無線電廣播的半個多世紀(jì)中，其間經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路三代變化，功能日趨增多，質(zhì)量日益提高。20世紀(jì)80年代開始，更朝著電路集成化、顯示數(shù)字化、聲音立體化、功能電腦化、結(jié)構(gòu)小型化等方向發(fā)展。</p><p>　　集成電路具有體積小、功耗低

3、、可靠性高、性能好以及易于使系統(tǒng)整機實現(xiàn)少調(diào)整和不調(diào)整等優(yōu)點，通信電路正迅速向這方向發(fā)展。</p><p><b>　　二、概述</b></p><p><b>　　2.1超外差</b></p><p>　　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。因為，它是比高頻信號低，比低頻信號又高的超音頻信號，所以這種接收方

4、式叫超外差式。和直接放大式相比較，超外差式接收機具能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(yīng)用。靈敏度是指接收機接收微弱信號的能力；選擇性是指接收有用信號抑制無用信號的力，也就是分隔鄰近電臺的能力；失真度是指收音機輸出信號波形與輸入信號波形相比失真的程度。靈敏度、選擇性、失真度都是收音機的主要性能指標(biāo)。</p><p><b>　　2.2接收機</b><

5、/p><p>　　一種將載波頻率和本振頻率相結(jié)合，產(chǎn)生較低頻率信號(IF)的無線接收機，與載波信號相比，中頻(IF)信號容易進(jìn)行解調(diào)。</p><p><b>　　三、正文</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　3.1.1設(shè)計目標(biāo)和要求</p>&

6、lt;p>　　了解在高頻（也包括低頻）電子線路中所學(xué)過的單元電路在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用，掌握此接收機的組成，可實現(xiàn)的電路等。</p><p>　　3.1.2計的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1．工作頻率范圍 =88～108MHz</p><p>　　2．靈敏度：5～30uV。</p><p>　　3．選擇性：中頻干擾比大于50dB。&l

7、t;/p><p>　　4．頻率特性：通頻帶2△f=200KHz。</p><p>　　此外，還要適當(dāng)考慮輸出功率，輸入波形失真等問題。</p><p>　　3.1.3調(diào)頻接收機的設(shè)計原理及框圖</p><p>　　調(diào)頻接收機的工作原理</p><p>　　圖1-1 調(diào)頻接收機組成框圖</p><p>

8、;　　3.1.4要部分的波形圖及部分頻譜</p><p>　　1）混頻器的前后輸入波形</p><p><b>　　本振信號 </b></p><p>　　2）中頻放大器輸入前后的波形</p><p>　　3）鑒頻器輸入前后的波形圖</p><p>　　調(diào)頻信號 調(diào)制信號<

9、;/p><p>　　一般超外差調(diào)頻接收機的組成框圖如圖1-1所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為f1，再經(jīng)高頻放大級放大進(jìn)入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進(jìn)入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號?；祛l級的輸出接調(diào)頻回路選出中頻信號（f2-f1），再經(jīng)中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號，經(jīng)過解調(diào)器解調(diào)后，再由

10、低頻功放級放大。由于天線接收到的高頻信號經(jīng)過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p><b>　　3.2單元電路設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1高頻功率放大電路</p><p>　　如圖1-2所示為共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選

11、頻作用，因此晶體管的負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RA2,RA3,RA4及RA6決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。</p><p>　　從天線ANTA1接收到的高頻信號經(jīng)過CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號為fs=10.7MHZ的有用信號，經(jīng)晶體管QA1進(jìn)行放大，由CA3、TA1初級組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一

12、步濾除無用信號，將有用信號經(jīng)變壓器和CB1耦合進(jìn)入MC3361。 </p><p>　　圖1-2 高頻功率放大電路</p><p><b>　　3.2.2混頻電路</b></p><p>　　因為中頻比外來信號頻率低且固定不變，中頻放大器容易獲得比較大的增益，從而提高收音機的靈敏度。在較低而又固定的中頻上，還可以用較復(fù)雜的回路系統(tǒng)或濾波器進(jìn)行選

13、頻。它們具有接近理想矩形的選擇性曲線，因此有較高的鄰道選擇性。如果器件僅實現(xiàn)變頻，振蕩信號由其它器件產(chǎn)生則稱之為混頻器。</p><p><b>　　二極管環(huán)形混頻器</b></p><p>　　四個二極管組成平衡電路如圖1-3所示。構(gòu)成的二極管環(huán)形混頻電路中，各二極管均工作在受參考信號控制的開關(guān)的狀態(tài)，它是另一類開關(guān)工作的乘法器。</p><p&

14、gt;<b>　　圖1-3 混頻電路</b></p><p>　　作混頻器時，vS=Vsmcosct為輸入，R口， vL=VLmcosLt為本振，L口，為負(fù)載電阻，取出中頻信號，I口。Tr1、Tr2為有中心抽頭的寬頻帶變壓器，初、次級匝數(shù)比為1：1。～為四只二極管。足夠大，遠(yuǎn)大于，則各二極管均工作在受控制的開關(guān)狀態(tài)。</p><p>　　正半周，、導(dǎo)通，、截止。<

15、;/p><p>　　負(fù)半周，、截止，、導(dǎo)通。</p><p><b>　　具有如下特點：</b></p><p>　　1 結(jié)構(gòu)上四個二極管接成環(huán)形。作為混頻時，環(huán)形的兩個對角端AB和CD通過變壓器接入本振信號VL和有用信號VS.</p><p>　　2 如果電路平衡,則各端口是相互隔離的,即L端口的本振信號不會通到R端,R端

16、口的有用信號不會竄入L端,有用信號和本振信號均不會通到I端.</p><p>　　3 有增益,存在損耗.作為混頻器時,混頻損耗的理論值為4dB</p><p>　　4 為調(diào)幅器時,考慮到高頻變壓器的低頻頻率特性差的缺點,調(diào)制信號改從端口輸入,載波信號從端口輸入,,從端輸出振幅調(diào)制信號.</p><p>　　3.2.3中頻放大電路</p><p&g

17、t;　　中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標(biāo)起著極其重要的作用。   圖1-4（a）是LC單調(diào)諧中頻放大電路，圖（b）為它的交流等效電路。圖中R1、R2為中頻變壓器，它們分別與C1、C2組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò)，同時還起阻抗變換的作用，因此，中頻變壓器是中放電路的關(guān)鍵元件。    

18、;中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，由于并聯(lián)諧振回路對詣?wù)耦l率的信號阻抗很大，對非諧振頻率的信號阻抗較小。所以中頻信號在中頻變壓器的初級線圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級放大，對非諧振頻率信號壓降很小，幾乎被短路（通常說它只能通過中頻信號），從而完成選頻作用，提高了接收機的選擇性。      由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶B＝f2- f1＝fd/QL，式中QL是回路

19、的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。</p><p>　　圖1-4 中頻放大電路及其交流等效電路圖</p><p><b>　　3.2.4鑒頻電路</b></p><p>　　從調(diào)頻波中"檢出"原來調(diào)制信號的過程稱為調(diào)頻波的解調(diào)，又叫鑒頻。實現(xiàn)鑒頻的電路稱為鑒頻器，也叫頻率檢波器

20、。常用的鑒頻電路有比例鑒頻電路和相位鑒頻電路，它們的工作原理相同，都是先把等幅的調(diào)頻波變換成幅度按調(diào)制信號規(guī)律變化的調(diào)頻調(diào)幅波，然后，用振幅檢波器把幅度的變化檢出來，得到原來的調(diào)制信號，這一過程如圖Z0919所示。實際電路中應(yīng)用較多的是比例鑒頻電路，比例鑒頻電路有對稱式和不對稱式兩種。</p><p>　　對稱式比例鑒頻電路如下圖（a）所示，它由兩部分組成。第一部分由電感線圈L11、L2、L12、L3及電容C1、

21、C2組成，它把調(diào)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)換成兩個電壓之間的相位差的變化；第二部分由D1、C3、R3和D2、C4、R4組成平衡式振幅檢波電路，它把兩個電壓之間的相位差的變化變換為幅度的變化，并從中檢出原來的調(diào)制信號。</p><p>　　電路中，C1、L11、L12和L2，C2組成雙調(diào)諧回路，均諧振于載波頻率f0（fC），D1、D2為檢波二極管，R3、C3和R4、C4是它們的負(fù)載。要求電路對稱即D1，D2的特性相同，R3

22、＝R4，C3 = C4。兩只二極管順向相接，與R3、R4和L2形成直流通路。CW容量較大（＞10μF），有穩(wěn)幅作用。</p><p><b>　　圖五 鑒頻電路中</b></p><p>　　3.2.5 MC3361的功能介紹</p><p>　　在本實驗中采用了MC3361芯片，所以工作原理中的混頻、中頻放大、鑒頻、低頻放大等其他功能電路全部

23、由MC3361實現(xiàn)</p><p>　　MC3361是美國MOTOROLA公司生產(chǎn)的單片窄帶調(diào)頻接收電路，主要應(yīng)用于語音通訊的無線接收機。片內(nèi)包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、抑制器、掃描控制器及靜噪開關(guān)電路。主要應(yīng)用在二次變頻的通訊接收設(shè)備。其主要特性如下：a.功耗（在Vcc=4.0V，耗電典型值僅為3.9mA）b.極限靈敏度：2.6uV(-3bB) c.少量的外接元件d.工作電壓：2.

24、0—8.0Ve DIP16和SO-16兩種封裝形式f.工作頻率：60MHz(max)</p><p>　　MC3361集成電路采用16腳雙列直插式封裝。它具有較寬的電源電壓范圍(2～9V)，能在2V低電源電壓條件下可靠地工作，耗電電流小(當(dāng)Vcc=3.6V時，靜態(tài)耗電電流典型值為2.8mA),靈敏度高(在2.0μV輸入時典型值為－3dB)，音頻輸出電壓幅值大。</p><p>

25、　　3.2.6 畫成完整的電路</p><p><b>　　四．課程設(shè)計的體會</b></p><p>　　這次為時兩周的課程設(shè)計過程中，讓我感覺緊張而忙碌，不過我感覺還是收獲了很多，我去圖書館查閱資料，去網(wǎng)上搜索相關(guān)材料，請教老師、同學(xué)，并且把教科書也好好的溫習(xí)了一遍，同時通過這次課程設(shè)計我們更好地鞏固和加深對了對超外差調(diào)頻接收機工作原理的進(jìn)一步理解。 </p

26、><p>　　在本次設(shè)計中，使我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路圖的查找及其能實現(xiàn)的功能和電路的工作特點。在設(shè)計過程中，要充分考慮電路的可實現(xiàn)性，在保證了電路能夠工作的前提下，對電路的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。</p><p>　　在這次的課程設(shè)計中感受到了一定的收獲，鞏固了這學(xué)期所學(xué)知識。</p>&l

27、t;p>　　學(xué)會了如何查找資料，養(yǎng)成了獨立思考和解決問題的能力 。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張肅文,陸兆熊. 高頻電子線路（第三版）,高等教育出版社.</p><p>　　[2] 蘇景琪. 通信、廣播電路與系統(tǒng).</p><p>　　[3] 謝自美. 電子線路設(shè)計、