高頻課程設計——調頻解調中頻放大電路設計

1、<p><b>　　高頻電子線路</b></p><p>　　High Frequency Electronic Circuit</p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題目：調頻解調中頻放大電路設計 </p><p>　　姓名：

2、 </p><p>　　學號： </p><p>　　專業(yè)：2007級通信工程 (二) 班</p><p>　　學院： 電氣工程學院 </p><p>　　摘 要 本文通過對收音機接收系統的分析，確定了總體架構設計。針對收音機的接收系統的特點和所要實現的基本功能將該系統主要分為五個

3、電路模塊去實現：高頻小信號大模塊、混頻模塊、中頻放大模塊、鑒頻模塊、低頻放大模塊。</p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　一、設計目的 、意義以及思路6</p><p><b>　　1設計目的6</b></p><p><b>　　2 設計意義6&

4、lt;/b></p><p><b>　　3、設計思路7</b></p><p><b>　　二、設計內容8</b></p><p><b>　　1問題的提出8</b></p><p>　　2 主要技術指標8</p><p><b&g

5、t;　　3設計要求9</b></p><p>　　第二章基本原理9</p><p>　　一、中頻放大電路的組成9</p><p>　　1FM中頻放大電路的實際電路實現9</p><p><b>　　2芯片介紹10</b></p><p>　　3中頻放大在調頻解調電路中的工

6、作原理11</p><p>　　第三章 中頻放大的特性18</p><p>　　一、中頻放大的特性: 18</p><p>　　由LC調諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶B＝f2- f1＝，見圖Z1009。式中QL是回路的有載品質因數。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。      1中頻變

7、壓器的另一作用是阻抗變換。因為晶體管共射極電路輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實現阻抗匹配。     2 一般收音機采用兩級中放，有3個中頻變壓器（常稱中周）。第一個中頻變壓器要求有較好的選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當的通頻帶和選擇性，第三個中頻變壓器要求有足夠的通頻帶和電壓傳輸系數，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數比不一樣,所以不能互換使用。18</p>

8、;<p>　　第四章 系統性能指標與改進19</p><p>　　一、中頻放大的質量指標：19</p><p>　　1.增益（放大系數）19</p><p><b>　　2.通頻帶19</b></p><p><b>　　3選擇性20</b></p><

9、;p>　　第五章 總結及心得22</p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　附 錄25</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　通信系統導論</b></

10、p><p>　　現代通信的組要任務就是迅速而準確地傳輸信息。隨著通信技術的日益發(fā)展，組成通信系統的電子電路不斷更新，其應用十分廣泛。實現通信的方式和手段很多，這里主要只利用電磁波傳遞信息的無線通信系統</p><p>　　通信系統組成及框圖：</p><p>　　一、設計目的 、意義以及思路</p><p><b>　　1設計目的<

11、;/b></p><p>　　（1）掌握調頻解調中中頻放大的原理及設計方法 </p><p>　?。?）掌握特性參數的計算</p><p>　?。?）能夠使用電路仿真軟件進行電路調試</p><p><b>　　2 設計意義</b></p><p>　　AGC 即自動增益控制，是無線收發(fā)信機

12、中一個很重要的設計模塊，對于提高接收機的接收范圍，克服無線鏈路的遠近效應有著極為關鍵的作用。本文針對接收機對中頻放大電路的要求,設計實現了一種中頻放大電路。對其整體結構進行了詳細的設計,并根據電路要求設計了跟隨器輸出電路及取樣反饋電路,該放大電路具有增益高、AGC 范圍寬、負載能力強、輸出幅度恒定、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點,可以達到良好的效果</p><p>　　中頻電路的主要作用是對中頻電視信號進行放大，另一個是對中

13、頻電視信號進行視頻信</p><p>　　號解調和差拍出6.5MHz的第二伴音中頻調頻信號。中頻電視信號是一個頻率固定的高頻信號，我國標準規(guī)定圖像中頻為38MHz，伴音中頻為31.5MHz，中頻只是相對于輸入高頻信號而言。高頻頭輸出的中頻信號幅度非常小，并且還有很多雜波，需要把雜波濾除后再進一步進行放大。</p><p>　　中頻信號雜波濾除一般用聲表面波濾波器，其原理是把電信號通過換能器

14、變成聲波，聲波在一種類似音叉結構的介質中傳播會產生共振，產生共振信號的幅度會迭加，非共振信號的幅度會相減，產生共振的聲波最后又用換能器把它轉換成電信號，實際上，換能器就是我們很熟識的壓電陶瓷片。聲表面波濾波器是在一塊硅片上做成很多個類似音叉結構的聲波濾波器，其性能可以互相迭加，保證聲表面波濾波器有非常高的選擇性和6 MHz帶寬。經中頻放大后的輸出信號達1伏以上，然后進行視頻檢波。</p><p><b>

15、;　　3、設計思路</b></p><p>　　中頻放大器電路通常包括帶通濾波、前置中放、主中放、AGC檢波與放大和限幅等電路,圖為中頻放大器的組成框圖:</p><p><b>　　二、設計內容</b></p><p><b>　　1問題的提出</b></p><p>　　設計一個中頻

16、放大器使得能夠對小信號進行放大。</p><p><b>　　2 主要技術指標</b></p><p>　　頻率范圍： 10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz</p><p>　　中頻放大器中心頻率的選擇不僅影響中頻放大器本身的性能.首先應該根據基帶占據的頻率寬度來選擇中頻,中頻要遠遠大于基帶的最高頻率,這是

17、為了便于解調后濾去中頻分量,還原基帶信號, 中頻選擇較低時,要保證前置中放的噪聲系數小,選頻網絡的參數變化對帶寬影響小,中頻放大器工作穩(wěn)定,中頻較高時,解調時更易濾去殘余分量,可以減小鏡向通道和本振噪聲的影響.</p><p><b>　　3設計要求</b></p><p>　　根據技術指標要求及實驗室條件自選方案設計出原理電路圖，分析工作原理，計算元件參數。<

18、/p><p><b>　　提出具體方案。</b></p><p>　　給出所設計電路的原理圖。</p><p><b>　　進行電路仿真</b></p><p><b>　　基本原理</b></p><p><b>　　中頻放大電路的組成</

19、b></p><p><b>　　FM解調電路</b></p><p>　　1FM中頻放大電路的實際電路實現</p><p>　　根據公式40Vg+10 可知，兩片芯片的工作電壓分別為5V 至6V和6V 至7V。可以保證在增益-20dB到+60dB 范圍內都是可調節(jié)的。而且當第一片AD603 達到最大增益時，第二片開始工作，這樣一疊加，可

20、大大擴大增益控制范圍。</p><p><b>　　2芯片介紹</b></p><p>　　AD603 是一款用于RF 和IF AGC 系統的低噪聲，壓控放大器。管腳的連接方式決定了</p><p>　　其增益范圍。當其工作帶寬為90MHz 時，可提供-11dB 到+31dB 的可變增益，當其工作帶</p><p>　　

21、寬為9MHz 時，可提供+9dB 到+51dB 的可變增益。當增益用dB 來表示時，是線性的。通</p><p>　　過外部電阻來調整增益的大小。它的原理框圖如下[3]：</p><p>　　3中頻放大在調頻解調電路中的工作原理</p><p>　　FM中頻放大電路工作原理</p><p><b>　　方案一:</b>&

22、lt;/p><p><b>　　其中主要參數說明:</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　方案二:</b></p><p><b>　　方案三:</b></p><p>　　4中頻放大電路及其交

23、流等效電路 選擇度的規(guī)格訂為頻帶寬300KHz(-3dB)或稍微寬一些。</p><p>　　中頻放大電路的任務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起著極其重要的作用。中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯諧振回路，它諧振于中頻465kHz。由于并聯諧振回路對詣振頻率的信號阻抗很大，對非諧振頻率的信號阻抗較小。所以中頻信號在中

24、頻變壓器的初級線圈上產生很大的壓降，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，提高了收音機的選擇性。</p><p><b>　　方案四:</b></p><p>　　中頻放大器是接收機電壓增益的主要來源，需要提供約60dB的增益。為了保證放大器具有良好的傳輸特性，一般采用寬帶放大電路形式。中頻電路的作用

25、是當接收機輸入信號強度發(fā)生變化時，自動調節(jié)中頻放大器的增益，使中放輸出信號電平基本上保持不變。 </p><p>　　實現該電路功能的方法有許多種，通常是利用有源器件的增益或衰減量與偏置電流或偏置電壓之間的關系特性來實現。上圖是利用前置中放管正向特性進行控制的例子。當輸出中頻信號變強時，從檢波二極管D1上檢出的電平上升，經運放4558放大并濾波后輸出的直流電平也隨之升高。這一控制電平加到前置中放管BG1基極，使其

26、偏置電流c增大，Uce下降，從而使增益下降。 輸入中頻信號從第一柵極輸入，放大后的中頻信號從漏柵輸出。控制電壓從第二柵極加入，通過改變第二柵壓來控制場效應管放大器的增益。這種電路的特點是增益控制范圍大。 上圖是利用PIN二極管構成的電調衰減器來實現控制。PIN管實際上是一種其等效電阻隨偏置電流改變而大范圍改變的二極管，當它完全導通時(電流增大)，其等效電阻僅為幾至十幾Ω，而當完全載止時(電流為零)，其等效電阻達幾十kΩ至幾百kΩ。 &l

27、t;/p><p><b>　　方案五：</b></p><p>　　主要參數: g ie ＝2860 μS； C ie ＝18 pF ；goe ＝200μS； C oe ＝7pF； y fe ＝45mS； ? fe ＝－54 o；y re ＝0.31 mS； ? re ＝－88.5 o</p><p>　　第三章 中頻放大的特性</p&

28、gt;<p>　　一、中頻放大的特性:</p><p>　　由LC調諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶B＝f2- f1＝，見圖Z1009。式中QL是回路的有載品質因數。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。     1中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。因為晶體管共射極電路輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實

29、現阻抗匹配。    2 一般收音機采用兩級中放，有3個中頻變壓器（常稱中周）。第一個中頻變壓器要求有較好的選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當的通頻帶和選擇性，第三個中頻變壓器要求有足夠的通頻帶和電壓傳輸系數，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數比不一樣,所以不能互換使用。 </p><p>　　但是在實際中，我們都需要留出一定的富裕量確保電路工作的一致性。在這里，我們選用了

30、5.1V 至6.85V 的工作范圍，其工作曲線為：</p><p>　　第四章 系統性能指標與改進</p><p>　　一、中頻放大的質量指標：</p><p><b>　　增益（放大系數）</b></p><p>　　電壓增益 Av=V。/Vi</p><p>　　功率增益 Ap=P

31、o/Pi</p><p>　　分貝表示 Ap=10lgPo/Pi</p><p>　　Av=20lgVo/Vi</p><p><b>　　通頻帶</b></p><p>　　放大器的電壓增益下降到最大值的0.7倍時，所對應的頻率范圍成為放大器的通頻帶，用BW0.7表示，也稱為帶寬。</p><

32、p>　　由于放大器所放大的一般都是已經調制的信號，而已經調制的信號都包含一定的頻譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶,以便讓必要的信號的頻譜分量通過放大器。</p><p>　　與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和等效品質因數QL。此外，放大器的總通頻帶，隨著級數的增加而變窄，并且，通頻帶越寬，放大器的增益越小。</p><p><b>　　3選擇性</b

33、></p><p>　　從各種不同頻率信號的總和（有用的和有害的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的選擇性，選擇性常采用矩形系數和抑制比來表示。</p><p>　?。?）矩形系數。按理想情況，諧振曲線應為一矩形。即在通帶內發(fā)放大量均勻。在通帶外不需要的信號得到完全衰減。但實際上不可能，為了表示實際曲線接近理想曲線程度，引入“矩形系數”，它表示對鄰道干擾的抑制能力。矩形系

34、數為</p><p>　　Kr0.1=2Δf0.1/2Δf 0.7</p><p>　　Kr0.01=2Δf0.01/2Δf 0.7</p><p>　　2Δf0.1，2Δf 0.01分別為放大倍數下降至0.1和0.01處的帶寬，Kr越接近于1越好。</p><p>　?。?）抑制比。表示對某個干擾信號fn的抑制能力，用dn表示。</p

35、><p><b>　　dn=Av0/An</b></p><p>　　用分貝表示dn=20 lgdn。An為干擾信號的放大倍數；Av0為諧振點f0的放打倍數。</p><p><b>　　4工作穩(wěn)定性</b></p><p>　　在電源電壓變化或者器件參數變化時，以上三個參數的穩(wěn)定程度。一般的不穩(wěn)定現象

36、是增益變化，中心頻率偏移，通頻帶變窄等，不穩(wěn)定情況的極端情況是放大器的自激，以致放大器完全不能工作。</p><p>　　為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級增益選擇 內反饋小的晶體管。</p><p><b>　　5噪聲系數</b></p><p>　　放大器的噪聲性能可用噪聲系數表示</p><p>　　

37、NF=PSI/PNI(輸入信號性噪比)/PSO/PNO(輸出性噪比)</p><p>　　在多級放大器中，前兩集的噪聲對整個放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數應盡量小。</p><p>　　以上這些要求，相互之間既有聯系又有矛盾，增益和穩(wěn)定性是一對矛盾，通頻帶和選擇性是一對矛盾。因此再設計電路時要特別注意。</p><p><b>　　6結論和改

38、進</b></p><p>　　通過試驗驗證，可知該電路達到了設計的目的，而且器件簡單，成本低廉，在整個試驗項目中，很好的完成了相應的控制以及小信號的放大，克服了遠近效應，但是由于AD603的輸出電阻是200歐姆，因此需要考慮提高它的驅動能力，在實際中是通過在信號之后增加一個射極</p><p>　　跟隨電路來完成這個功能。</p><p><b&

39、gt;　　第五章 總結及心得</b></p><p>　　通過對中頻放大器的設計，我深刻認識到了理論聯系實際的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。高頻電子線路作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設計后我發(fā)現自己在

40、一點一滴的努力</p><p>　　中對高頻的興趣也在逐漸增加。</p><p>　　這次中頻放大放大器課程設計我們歷時兩個星期，在我們班里算是倒數幾組完成的吧，但經過這兩個星期的實踐和體驗下來，我們又怎么會去在乎那個先后問題呢，因為對我來說學到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作?，F在想來，也許學校安排的課程設計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運用到設計和創(chuàng)新，還讓

41、我們知道了一個團隊凝聚在一起時所能發(fā)揮出的巨大潛能! 兩個星期前我們兩個人還在為到底選那個課題而發(fā)生分歧，最后還是在王老師的耐心分析和指導下完成了課題的選定，但是隨之而來的問題卻遠比我們想想的要困難的多。作為一個團隊，分工就顯得尤為重要，在我們的討論下我得到了連接硬件電路的任務，不過沒想到這項看起來不需要多少技術的工作卻是非常需要耐心和精力，最后在我們組員的幫助下也算是很好的完成了這項任務，在其他組員紛紛完成了初步的工作后，我們自信滿滿

42、的準備調試，但第一次就給了我們致命的打擊，設計的功能不能全部實現出來。課程設計對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學的理論知識與實踐相結合起來，提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，更重要的是同學間的團結，雖然我們這次花去的時間比別人多，但我相信我們得</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］解月珍、謝沅清. 通信電子電路.北京. 機

43、械工業(yè)出版社.2000［2］張肅文. 無線電原理. 北京.高等教育出版社.1985［3］馮民昌.《模擬集成電路系統》，（第二版）中國鐵道出版社.1998 ［4］董在望.肖華庭.《通信電路》.高教出版社.1993 ［5］馮民昌.《電子電路習題與機輔分析題解題指導》.中國鐵道出版社.1998［6］陳永甫. 通信系統與信息網. 北京 電子工業(yè)出版社. 1996.［7］南利平. 通信原理. 北京 .清華大學出版社. 2002.［8

44、］沈偉慈. 高頻電路. 西安. 西安電子科技大學出版社. 2002</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　調頻附加信道(FM－SCA)廣播是在現有的調頻廣播中利用增加的附加信道來傳送金融股市、交 通氣象等業(yè)務信息的調頻多工廣播，實現“臺中有臺”，無需申請新的通信頻率和新的建臺費用。從1992年廣州交通臺開播(我國第一個FM－SCA廣

45、播電臺)至今，我國各大中城市的調頻廣播電臺都相繼增設FM－SCA電臺廣播節(jié)目。我國國家規(guī)定是67KHZ經調頻鑒頻器一次鑒頻所得的67kHzFM－SCA副載波信號經L1、C1選頻網絡選頻后注入IC{16}腳至IC內置混頻器，與由石英晶體JT1(522kHz)和兩個330pF電容的外圍元件與IC內晶體管構成的電容三點式本機振蕩器產生的522kHz本振信號進行混頻?；祛l所得455kHz調頻中頻信號由IC③腳輸出，經455kHz陶瓷濾波器JT

46、2選頻后注入IC⑤腳。經IC內六級寬帶差動限幅中頻放大和雙差分正交調頻鑒頻后所得FM－SCA廣播節(jié)目音頻信號從IC⑨腳以 有源負載射極輸出緩沖器形式輸出，完成FM－SCA廣播的高靈敏度。</p><p>　　近年來 ,數字通信取得了飛速的發(fā)展 ,新的技術和方法不斷涌現。而數字調頻 ,在數字通信中則常稱為頻移鍵控 (FSK)技術 ,由于其實現比較容易 ,設備相對簡單 ,并且具有較高的可靠性，而在遠程低速水聲通信中