高頻課程設(shè)計(jì)+調(diào)頻接收機(jī)

1、<p>　　高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)課題： 調(diào)頻接收機(jī) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　

2、設(shè)計(jì)時(shí)間： </p><p><b>　　調(diào)頻接收機(jī)</b></p><p>　　摘要：過本課程設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，能建立無線電調(diào)頻接收機(jī)的整機(jī)概念，了解調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的單各元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級(jí)。初步掌握調(diào)頻接收

3、機(jī)的調(diào)整及測(cè)試方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：天線、輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、低頻放大、MC3361</p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　1．工作頻率范圍</b></p><p>　　接收機(jī)可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機(jī)的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機(jī)的工作頻率

4、必須與發(fā)射機(jī)的工作頻率相對(duì)應(yīng)。如調(diào)頻廣播收音機(jī)的頻率范圍為88～108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播收音機(jī)的工作范圍也為88～108MHz</p><p><b>　　2．靈敏度</b></p><p>　　接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號(hào)電壓的大小來表示，接收的輸入信號(hào)越小，靈敏度越高。調(diào)頻廣播收音機(jī)的靈敏度一般為5～30uV。</p><

5、;p><b>　　3．選擇性</b></p><p>　　接收機(jī)從各種信號(hào)和干擾中選出所需信號(hào)（或衰減不需要的信號(hào)）的能力稱為選擇性，單位用dB（分貝）表示dB數(shù)越高，選擇性越好。調(diào)頻收音機(jī)的中頻干擾應(yīng)大于50dB。</p><p><b>　　4．頻率特性</b></p><p>　　接收機(jī)的頻率響應(yīng)范圍稱為頻率特

6、性或通頻帶。調(diào)頻機(jī)的通頻帶一般為200KHz。</p><p><b>　　5．輸出功率</b></p><p>　　接收機(jī)的負(fù)載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值時(shí)）功率稱為輸出功率。</p><p>　　2 方案設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　調(diào)頻接收機(jī)的工作原理：一般調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖如圖3-1所示。其

7、工作原理是：天線接受到的高頻信號(hào)，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為f1，再經(jīng)高頻放大級(jí)放大進(jìn)入混頻級(jí)。本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進(jìn)入混頻級(jí)，則混頻級(jí)的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號(hào)。混頻級(jí)的輸出接調(diào)頻回路選出中頻信號(hào)（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(hào)，由低頻功放級(jí)放大。由于天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較

8、好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p>　　單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　一般調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖如圖3-1所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號(hào)，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為f1，再經(jīng)高頻放大級(jí)放大進(jìn)入混頻級(jí)。本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進(jìn)入混頻級(jí)，則混頻級(jí)的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號(hào)。混頻級(jí)的輸出接調(diào)頻回路選出中頻信號(hào)（f2-f1），

9、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(hào)，由低頻功放級(jí)放大。由于天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p><b>　　四.單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　高頻功率放大電路</b></p><p>　

10、　圖4-1高頻功率放大電路</p><p>　　高頻功率放大電路如圖4-1所示, 他不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。其具體的工作原理如下：</p><p>　　從天線ANTA1接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號(hào)為fs=10.7MHZ的有用信號(hào)，經(jīng)晶體管QA1進(jìn)行放大，由CA3、TA1初級(jí)組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一

11、步濾除無用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和CB1耦合進(jìn)入ICB1(MC3361).</p><p><b>　　混頻電路</b></p><p>　　因?yàn)橹蓄l比外來信號(hào)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(jī)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?yàn)V波器進(jìn)行選頻。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

12、實(shí)現(xiàn)變頻，振蕩信號(hào)由其它器件產(chǎn)生則稱之為混頻器。</p><p>　　圖 4-2 二極管環(huán)形混頻電路（ a ）原理電路 </p><p><b>　?。?b ）等效電路</b></p><p>　　A 、原理電路及其等效電路：如圖4-2 （ a ）、（ b ）所示。 </p><p>　　對(duì)于圖4-2（ a

13、）所示電路，通常將 信號(hào)輸入端口稱之為 R 端口 ， 本振電壓輸入端口稱之為 L 端口， 中頻輸出信號(hào)端口稱之為 I 端口 。 </p><p>　　需要說明的是： 二極管雙平衡組件用作雙邊帶調(diào)制電路時(shí)，由于變壓器的低頻響應(yīng)差，調(diào)制信號(hào)一般必須加到 I 端口，載波信號(hào)加到 R 端口，所需雙邊帶信號(hào)從 L 端取出。</p><p>　　二極管環(huán)形混頻器產(chǎn)品已形成完整的系列，它用保證二極管開關(guān)

14、工作所需本振功率電平的高低進(jìn)行分類，其中常用的是 L evel 7 ， L evel 17 ， L evel 23 三種系列，它們所需的本振功率分別為 7dBm(5mW) ， 17dBm(50mW) 和 23dBm(200mW) ，顯然，本振功率電平越高，相應(yīng)的 1dB 壓縮電平也就越高，混頻器的動(dòng)態(tài)范圍也就越大。對(duì)應(yīng)于上述三種系列， 1dB 壓縮電平所對(duì)應(yīng)的最大輸入信號(hào)功率分別為 1dBm(1.25mW) 、 10dBm(10mW)

15、、 15dBm(32mW) 。 </p><p>　　二極管環(huán)形混頻器具有工作頻帶寬（從幾十千赫到幾千兆赫）、噪聲系數(shù)低（約 6dB ）、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　二極管環(huán)形混頻器的主要缺點(diǎn)是沒有混頻增益，端口之間的隔離度較低，其中 L 端口到 R 端口的隔離度一般小于 40dB ，且隨著工作頻率的提高而下降。實(shí)驗(yàn)表明，工作頻率提高一倍，隔離度下降 5dB 。&

16、lt;/p><p><b>　　B 、原理分析 </b></p><p>　　電路工作條件：二極管伏安特性為過原點(diǎn)斜率等于 的直線；輸入電壓中， ， ，且 ，此時(shí)，二極管將在 的控制下輪流工作在導(dǎo)通區(qū)和截止區(qū)。 </p><p>　　由圖4-2 (a) 知，流過負(fù)載 的總電流為： </p><p>　　當(dāng) 時(shí)，二極管 D

17、3 、 D 2 導(dǎo)通， D 1 、 D 4 截止，相應(yīng)的等效電路為圖4-2 (c) ：</p><p>　　列出的 KVL 方程為： </p><p>　　所以，流過各二極管的電流為： （ 4.2.3 ） </p><p>　　流過負(fù)載的總電流為： </p><p>　?。?4.2.4 ） </p><p>　　當(dāng) ＜

18、 0 時(shí)，二極管 D 1 、 D 4 導(dǎo)通， D 3 、 D 2 截止，相的等效電路如圖4-2 (d) </p><p><b>　　圖4-2 (d)</b></p><p>　　列出的 KVL 方程為： </p><p>　　流過各二極管的電流為： </p><p><b>　?。?4.2.5 ）</b

19、></p><p>　　流過負(fù)載的總電流為： </p><p>　　（ 4.2.6 ） </p><p>　　在 的整個(gè)周期內(nèi)，流過負(fù)載的總電流可以表示為： </p><p>　?。?4.2.7 ） </p><p>　　利用開關(guān)函數(shù)，可以將上式表示為： </p><p>　　即： （ 4

20、.2.8 ） </p><p>　　由此可見，電流中包含的頻率分量為： </p><p>　　中的有用中頻分量為 </p><p>　?。?4.2.9 ） </p><p>　　電路特點(diǎn) ：若二極管特性一致，變壓器中心抽頭上、下又完全對(duì)稱，則環(huán) 形電路的最重要特點(diǎn)就是 各端口之間有良好的隔離 。 </p><p>&l

21、t;b>　　C 、插入損耗 </b></p><p>　　根據(jù)定義，由圖 4-2(a) 知，流過輸入信號(hào)源端的電流為</p><p>　　將式（ 4.2.4 ）和（ 4.2.6 ）代入上式中得： </p><p>　　所以接在信號(hào)源端的等效負(fù)載電阻為： </p><p>　　若令 ，實(shí)現(xiàn)功率匹配，信號(hào)源提供的信號(hào)功率最大，為

22、 </p><p>　　輸出端輸出的中頻電壓幅值為 </p><p>　　相應(yīng)的輸出中頻功率為： </p><p>　　因此，電路的插入損耗為： </p><p>　　實(shí)際二極管環(huán)形混頻器各端口的匹配阻抗均為 50 Ω 。應(yīng)用時(shí)，各端口都必須接入濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，分別實(shí)現(xiàn)混頻器與

23、輸入信號(hào)源、本振信號(hào)源、輸出負(fù)載之間的阻抗匹配。 </p><p><b>　　3.中頻放大電路</b></p><p>　　中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號(hào)加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對(duì)超外差收音機(jī)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。</p><p>　　下圖（a）是LC單調(diào)諧中頻放大電路，（b）為它的

24、交流等效電路。圖中B1、B2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(shí)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。</p><p><b>　?。╝）中頻放大電路</b></p><p><b>　?。╞）中頻等效電路</b></p><p>　　中頻變壓器的初級(jí)線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振

25、回路，它諧振于中頻465kHz。由于并聯(lián)諧振回路對(duì)詣?wù)耦l率的信號(hào)阻抗很大，對(duì)非諧振頻率的信號(hào)阻抗較小。所以中頻信號(hào)在中頻變壓器的初級(jí)線圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級(jí)放大，對(duì)非諧振頻率信號(hào)壓降很小，幾乎被短路（通常說它只能通過中頻信號(hào)），從而完成選頻作用，提高了收音機(jī)的選擇性。</p><p>　　由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶B＝f2- f1＝ ，見下圖。式中QL是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高

26、，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。</p><p>　　中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。因?yàn)榫w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(jí)之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。</p><p>　　一般收音機(jī)采用兩級(jí)中放，有3個(gè)中頻變壓器（常稱中周）。第一個(gè)中頻變壓器要求有較好的選擇性，第二個(gè)中頻變壓器要求有適當(dāng)?shù)耐l帶和選擇性，第三個(gè)中頻變壓器要求有足夠的通頻帶

27、和電壓傳輸系數(shù)，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數(shù)比不一樣，通常磁帽用不同顏色標(biāo)志，以示區(qū)別，所以不能互換使用。 </p><p>　　實(shí)際電路中常采用具有中間抽頭的并聯(lián)諧振回路,如圖（a）所示。（b）是它的等效電路，可以看出，它是由兩個(gè)阻抗性質(zhì)不同的支路組成。由于L1、L2都繞在同一磁芯上，實(shí)際上是一個(gè)自耦變壓器。</p><p>　?。╝）

28、 （b）</p><p>　　利用變壓器的阻抗變換關(guān)系，可求得等效諧振電路的諧振阻抗：</p><p>　　ZOB0＝（N1/N1+N2）2ZAB0＝（N1/N）2ZAB0（式中N＝N1＋N2為電感線圈的總匝數(shù)）。即具有抽頭并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗ZOB0等于沒有抽頭的諧振阻抗ZAB0的NI2/N2倍。由于N1/N＜1，所以ZOB0＜ZAB0，適當(dāng)選擇變比可取得所需求的ZOB0，從而

29、實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。     上述中放電路結(jié)構(gòu)簡單，回路損耗小，調(diào)試方便，所以應(yīng)用廣泛。</p><p><b>　　4.鑒頻電路</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的鑒頻電路可分為三類,第一類是調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型。這種類型是先通過線性網(wǎng)絡(luò)把等幅調(diào)頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率成正比的調(diào)幅調(diào)頻波,然后用振幅檢波器進(jìn)行振

30、幅檢波。第二類是相移乘法鑒頻型。這種類型是將調(diào)頻波經(jīng)過移相電路變成調(diào)相調(diào)頻波,其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化成線性關(guān)系,然后將調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較,通過低通濾波器取出解調(diào)信號(hào)。因?yàn)橄辔槐容^器通常用乘法器組成,所以稱為相移乘法鑒頻。第三類是脈沖均值型。這種類型是把調(diào)頻信號(hào)通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率相等的單極性等幅脈沖序列,然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值,這就恢復(fù)出與瞬時(shí)頻率變化成正比的信號(hào)。

31、</p><p>　　圖4-3是雙失諧回路鑒頻器的原理圖。它是由三個(gè)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對(duì)稱的兩個(gè)振幅檢波器組成。初級(jí)回路諧振于調(diào)頻信號(hào)的中心頻率 ,其通帶較寬。次級(jí)兩個(gè)回路的諧振頻率分別Ｗ01 、Ｗ02 ,并使Ｗ01 、Ｗ02 與Ｗc成對(duì)稱失諧。即:</p><p>　?。?1 - Ｗc = Ｗc - Ｗ02 。</p><p>　　圖4-

32、3 雙失諧回路鑒頻器的原理圖</p><p>　　圖4-4左邊是雙失諧回路鑒頻器的幅頻特性,其中實(shí)線表示第一個(gè)回路的幅頻特性,虛線表示第二個(gè)回路的幅頻特性,這兩個(gè)幅頻特性對(duì)于Ｗc 是對(duì)稱的。當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率為Ｗc 時(shí),兩個(gè)次級(jí)回路輸出電壓幅度相等,經(jīng)檢波后輸出電壓</p><p>　　Ｕ0 = Ｕ01 - Ｕ02</p><p>　　當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率由Ｗc向

33、升高的方向偏離時(shí), Ｌ2Ｃ2回路輸出電壓大,而Ｌ1Ｃ1 回路輸出電壓小,則經(jīng)檢波后Ｕ01 <Ｕ02 ,則</p><p>　?。? = Ｕ01 - Ｕ02 < 0。當(dāng)輸入調(diào)頻波信號(hào)的頻率由Ｗc向降低方向偏離時(shí), Ｌ1Ｃ1回路輸出電壓大, Ｌ2Ｃ2回路輸出電壓小,經(jīng)檢波后Ｕ01 >Ｕ02 ,則Ｕ0 = Ｕ01 - Ｕ02 > 0 。</p><p>　　其總鑒頻特性如

34、圖4-4所示 (見下頁)</p><p>　　圖4-4 總鑒頻特性</p><p><b>　　5 元件清單</b></p><p><b>　　6 結(jié)論與心得</b></p><p>　　通過這次對(duì)調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的過程，也讓我了解了關(guān)于調(diào)頻接收機(jī)的原理與設(shè)計(jì)理念。實(shí)際接

35、線中有著各種各樣的條件制約，不可能與理想情況完全一致，。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張肅文