高頻電子線路課程設(shè)計調(diào)頻接收機設(shè)計與調(diào)試

1、太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 高頻電子線路 課程設(shè)計 設(shè)計名稱 調(diào)頻接收機設(shè)計與調(diào)試專業(yè)班級 信息13-1 學(xué) 號 姓 名 00 指導(dǎo)教師 孫 穎 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院專業(yè)班級信息13-1學(xué)生姓名00課程名稱高頻電子線路設(shè)計名稱調(diào)頻接收機設(shè)計與調(diào)試設(shè)計周數(shù)1.5指導(dǎo)教師孫穎設(shè)計任務(wù)主要設(shè)計參數(shù)設(shè)計一個調(diào)頻接收機，主要技術(shù)指標(biāo)要求： 1、工作頻率范圍=88MHZ108MHZ。 2、靈敏度530uV。 3、選擇性：中頻干擾比大于50dB。 4、頻率特性：通頻帶2f=200KHZ 5、此外還要適當(dāng)考慮輸出功率、輸出波形失真等問題。設(shè)計內(nèi)容設(shè)計要求 1、每個同學(xué)要認真完成調(diào)頻接收機的理論設(shè)計，并認真寫

2、 出設(shè)計報告。 2、完成調(diào)頻接收機的調(diào)試工作、達到技術(shù)指標(biāo)要求。 3、調(diào)試完成后用示波器觀察接收效果主要參考資 料張肅文，高頻電子線路，高等教育出版社學(xué)生提交歸檔文件課程設(shè)計報告課程設(shè)計任務(wù)書注：1.課程設(shè)計完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書說明書圖紙的順序進行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。指導(dǎo)教師簽名： 日期： 裝訂線專業(yè)班級 信息13-1 學(xué)號 姓名 00 成績 設(shè)計名稱：調(diào)頻接收機設(shè)計與調(diào)試1、 設(shè)計目的。通過本課題設(shè)計與調(diào)試，提高學(xué)生動手能力，鞏固已學(xué)的理論知識， 能使學(xué)生建立無線電調(diào)頻接收機的整機概念，了解調(diào)頻接收機整機各單

3、元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算調(diào)頻接收機的各 個單元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級。初步掌握調(diào)頻接收機的調(diào)整及測試方法。 2、 設(shè)計任務(wù)與要求。設(shè)計一個調(diào)頻接收機，主要技術(shù)指標(biāo)要求： 1、工作頻率范圍=88MHZ108MHZ。 2、靈敏度530uV。 3、選擇性：中頻干擾比大于50dB。 4、頻率特性：通頻帶2f=200KHZ 5、此外還要適當(dāng)考慮輸出功率、輸出波形失真等問題。 6、每個同學(xué)要認真完成調(diào)頻接收機的理論設(shè)計，并認真寫 出設(shè)計報告。 7、完成調(diào)頻接收機的調(diào)試工作、達到技術(shù)指標(biāo)要求。 8、調(diào)試完成后用示波器觀察接收效果。3、 調(diào)頻接收機的

4、組成。 一般調(diào)頻接收機的組成框圖如圖所示。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)高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻f2亦進入混頻級，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，由低頻功放級放大。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。接收機由調(diào)諧電路、變頻器、中頻放大器、檢波器、音頻 放大器等部分電路組成。調(diào)諧電路是將空中眾多的電

5、磁波中選出我們所需要的電臺。變頻器是將天線接收到的電磁波和本機振蕩信號混合后產(chǎn)生一個中頻信號，然后送入中頻放大器進行放大。鑒頻器是將放大后的中頻信號將聲音信號從電磁波中分離出來， 也叫解調(diào)，是調(diào)制的反過程。音頻信號經(jīng)過音頻放大器放大后 通過喇叭發(fā)出聲音。接收機電路的基本內(nèi)容應(yīng)該包括：（1）高頻小信號放大電路 （2）混頻電路 （3）晶體振蕩器電路 （4）鑒頻電路4、 設(shè)計總體方案。5、 單元電路設(shè)計與描述。（1）高頻放大電路如下：如圖所示為共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。它不僅要放大高頻信號，而且 還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管 本身的極間電容

6、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R2,R3,R5,R6決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。從天線接收到的高頻信號經(jīng)過L1、C1、C2組成的選頻回路，選取信號為 fs=10.7MHZ的有用信號，經(jīng)晶體管進行放大，由、初級組成的調(diào)諧回路， 進一步濾除無用信號，將有用信號經(jīng)變壓器和電容C24耦合進入MC3361。（2） 二極管混頻器電路如下：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

7、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。在該混頻電路中二極管均工作在受參考信號控制的開關(guān)狀態(tài)。該電路較二極管平衡混頻器減少了多余的分量，有利于降低噪聲，提高信噪比。下圖為環(huán)形混頻器電路圖：圖中實線箭頭表示本振電壓在負半周的電流方向；虛線箭頭表示本振電壓在正半周的電流方向。由圖可見，它相當(dāng)于兩個平衡混頻器的組合。等效電路圖如下：在本振電壓的正半周，在輸出變壓器Tr2初級產(chǎn)生的電流為：在本振電壓負半周的環(huán)形混頻器如下圖：在本振電壓的負半周，輸出變壓器Tr2初級產(chǎn)生的電流為其中：則環(huán)形混頻器的輸出電流為：（3） 中頻放大器如下：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

8、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。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。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，使前后級之間實現(xiàn)阻抗匹配。 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

9、選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當(dāng)?shù)耐l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(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。由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶Bwf2-f1=w0/QL，式中QL是回路的有載品質(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。（4） 鑒頻電路如下： 它是由三個調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對稱的兩個振幅檢波器組成。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)頻波瞬時頻率成正比的調(diào)幅調(diào)頻波,然后用振幅檢波器進行振幅

10、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)頻波進行相位比較,通過低通濾波器取出解調(diào)信號。因為相位比較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)頻信號通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號瞬時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)出與瞬時頻率變化成正比的信號。初級回路諧振于調(diào)頻信號的中心頻率,其通帶較寬。次級兩個回路的諧振頻率分別01、02,并使01、02與c成對稱失諧。即：01-c=c-02。下圖左邊是雙失諧回路鑒頻

11、器的幅頻特性,其中實線表示第一個回路的幅頻特性,虛線表示第二個回路的幅頻特性,這兩個幅頻特性對于c是對稱的。當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率為c時,兩個次級回路輸出電壓幅度相等,經(jīng)檢波后輸出電壓U0=01-02。 當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率由c向升高的方向偏離時, 22回路輸出電壓大,而11 回路輸出電壓小,則經(jīng)檢波后01 02 ,則0 =0-02 02 ,則0 =01-02 0 。 （5） MC3361介紹。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)

12、用在二次變頻的通訊接收設(shè)備。MC3361是低功耗窄帶調(diào)頻中放電路。內(nèi)含混頻器、振蕩器、調(diào)頻限幅中頻放大器、檢波器、濾波放大器、掃描控制和帶 延遲的靜噪觸發(fā)及開關(guān)回路。方框圖如下： 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（29V），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2.0uV輸入時典型值為-3dB),音頻輸出電壓幅值大。它的內(nèi)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖。丨0內(nèi)設(shè) 置有雙平衡雙差分混頻器、電容三點式本機振蕩器、六級 差動放大器構(gòu)成的調(diào)頻4551Khz寬帶中頻限幅放大器、雙 差分正交調(diào)頻鑒頻

13、器、音頻放大器及靜噪控制電路。其內(nèi)部電路圖為： 6、 電路設(shè)計與仿真。（1）高頻小信號放大電路。高頻小信號諧振放大電路主要由晶體管、負載、輸入信 號和直流饋電等部分電路組成。如圖所示電路，晶體管基極為正偏，工作在甲類，負載為LC并聯(lián)諧振回路，調(diào)諧在輸入信號的頻率上。該放大電路能夠?qū)斎氲母哳l小信 號進行反相放大。仿真電路如下圖： Multisim中仿真波形圖如下： （2） 二極管環(huán)形混頻器：環(huán)形電路不僅可以用于混頻，還可以用于振幅調(diào)制和振幅檢波。雙平衡電路信號輸入端口，、本振輸入端口、和中頻輸出端口，各端口的匹配阻抗都是50歐姆，當(dāng)本振輸入功率為5mW（相當(dāng)于加在50電阻上的本振電壓有效值為0

14、.5V）時，輸入信號功率小于本振功率1/10以下時，二極管工作于受本振電壓控制的開關(guān)狀態(tài)，混頻損耗約為4dB。 Multisim中仿真波形圖如下： （3） 中頻放大器：下圖為中頻放大器第一個圖是LC單調(diào)諧中頻放大電路，第二個圖為它的交流等效電路。圖中Tr1、Tr2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。等效電路圖為： 中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，它諧振于中頻465kHz。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

15、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。 Multisim中仿真波形圖如下：（放大前后對比） （4） 鑒頻電路。 Multisim中仿真波形圖如下：（5）MC3361功能總結(jié)。MC3361的內(nèi)部振蕩電路與1腳和2腳的外接元件組成第二本振，第一中頻IF輸入信號10.7MHz從MC3361的16腳輸入，在內(nèi)部第二混頻級進行混頻，起差頻為：10.7-10.245=0.455MHz，即455KHz為第二中頻信號。 第二中頻信號由3腳輸出，由455KHz陶瓷濾波器選頻，再經(jīng)5腳送入MC3361的限幅放大器進行高增益放大，限幅放大級是整個電路的主要增益級，8腳的外接元件組成455KHz鑒頻諧振回路，經(jīng)放大后的第二中頻信號在內(nèi)部進行鑒頻解調(diào)，并經(jīng)過一級音頻電壓放大后由9腳輸出音頻信號。芯片中6腳和7腳為第二中放級的退耦電容。MC3361中沒有用到的是1215腳，是載頻檢測和電子開關(guān)電路，通過外接少量的元件即可構(gòu)成載頻檢測電路，用于調(diào)頻接收機的靜噪控制。MC3361內(nèi)部還置有一級濾波信號放大級，加上少量的外接元件可組成有源選頻電路，為載頻檢測電路提供信號，該濾波器是10腳輸入端，11腳為輸出端。7、 心得體會。這個學(xué)期學(xué)習(xí)了高