高頻電子線路課程設(shè)計調(diào)頻接收機

1、課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名： 專業(yè)班級： 通信0805 指導教師： 周建新 工作單位： 信息工程學院 題 目: 調(diào)頻接收機 初始條件：1.pc機2.multisim仿真軟件3.高頻電子線路知識要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1.培養(yǎng)學生知識的綜合應(yīng)用能力；電路的設(shè)計能力；電路的連接操作能力；電路的調(diào)試能力；故障的排除等方面的能力；2.選擇電路方案，完成對確定方案電路的設(shè)計。計算電路元件參數(shù)并畫出總體電路原理圖。課程設(shè)計的內(nèi)容要求用a4紙打印，且頁面不得少于20頁；3.學習電子技術(shù)設(shè)備的制作與調(diào)試。時間安排：1、理論講解，老師布置課程設(shè)計題目，學生根

2、據(jù)選題開始查找資料；2、課程設(shè)計時間為1周。（1）確定技術(shù)方案、電路，并進行分析計算， 時間1天；（2）選擇元器件、安裝與調(diào)試，或仿真設(shè)計與分析，時間2天；（3）總結(jié)結(jié)果，寫出課程設(shè)計報告，時間2天。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日目錄課程設(shè)計任務(wù)書i目錄ii摘要ivabstractv一 系統(tǒng)設(shè)計11.1設(shè)計目的、要求11.2調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標11.2.1工作頻率范圍11.2.2靈敏度11.2.3選擇性11.2.4頻率特性11.2.5輸出功率21.3調(diào)頻接收機的工作原理21.4調(diào)頻接收機的工作過程2二 方案設(shè)計與論證32.1設(shè)計方案的比較32.2各方案的論

3、證6三 詳細設(shè)計73.1高頻功率放大電路73.2混頻器電路83.3其他部分電路93.4整機電路10四 部分仿真電路114.1混頻電路114.2中頻放大電路124.3鑒頻電路13五 心得與體會15六 參考文獻16摘要高頻電子線路課程設(shè)計是繼通信電子線路理論學習和實驗教學之后又一重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。它的任務(wù)是在學生掌握和具備電子技術(shù)基礎(chǔ)知識和單元電路的設(shè)計能力之后，讓學生綜合運用高頻電子線路知識，進行實際高頻系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)測，利用multisim等軟件進行電路設(shè)計，提高綜合應(yīng)用知識的能力、分析解決問題的能力和電子技術(shù)實踐技能，讓學生了解高頻電子通信技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。為

4、今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計打好基礎(chǔ)。調(diào)頻接收機是用來接收廣播節(jié)目的收音機，這種收音機是用鑒頻器對調(diào)頻的高頻信號進行解調(diào)的。調(diào)頻信號本來是等幅的。但在傳輸?shù)倪^程中，由于各種干擾，使幅度產(chǎn)生起伏。為了消除干擾的影響，在鑒頻之前，常用限幅器進行限幅，使調(diào)頻信號恢復(fù)成等幅狀態(tài)。根據(jù)超外差式調(diào)頻收音機的原理，我們可以將整機電路分成以下幾個模塊：輸入調(diào)諧回路、高頻放大電路、混頻電路、本機振蕩電路、中頻放大電路、鑒頻器電路、低頻功放電路。關(guān)鍵字：調(diào)頻 混頻 鑒頻 abstracthigh frequency electronic circuit design is the second communic

5、ation circuits after the theoretical study and experimental teaching another important practical teaching. its mission is to master and have the students basic knowledge of electronics circuit design and unit capabilities, to enable students to make comprehensive use of high frequency electronic cir

6、cuit knowledge, the actual high-frequency system design,installation and debug, using software such as the circuit multisim design, improve the comprehensive ability to apply knowledge, problem solving abilities and practical skills in electronics to enable students to understand the high-frequency

7、electronic communications technology in the field of industrial application and development trends.in the field of electronic technology for the future of engineering design in future.fm receiver is used to receive radio broadcasts, which the radio frequency detector isthe high-frequency signals on

8、the fm demodulation. fm signal amplitude could have been so. but in the process of transmission, due to various disturbances, so thatmagnitude have ups and downs. to eliminate the interference, the discriminator before the limiter used to limit, the amplitude modulation signal restored to the state.

9、 according to the principle of superheterodyne fm radio, we can whole circuit is divided into the following modules: input tuning circuit, high frequency amplifier, mixer circuit, local oscillator, if amplifier, frequency discriminator circuit, low frequency amplifiercircuit. keywords: fm discrimina

10、tor mixer 17一 系統(tǒng)設(shè)計1.1設(shè)計目的、要求 通過本課程設(shè)計與調(diào)試，提高動手能力，鞏固已學的理論知識，能建立無線電調(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。初步掌握調(diào)頻接收機的調(diào)整及測試方法。1.2調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標1.2.1工作頻率范圍 接收機可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機的工作頻率必須與發(fā)射機的工作頻率相對應(yīng)。如調(diào)頻廣播收音機的頻率范圍為88108mh，是因為調(diào)頻廣播收音機的工作范圍也為88108mhz。

11、1.2.2靈敏度 接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調(diào)頻廣播收音機的靈敏度一般為530uv。1.2.3選擇性接收機從各種信號和干擾中選出所需信號（或衰減不需要的信號）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)頻收音機的中頻干擾應(yīng)大于50db。1.2.4頻率特性 接收機的頻率響應(yīng)范圍稱為頻率特性或通頻帶。調(diào)頻機的通頻帶一般為200khz。1.2.5輸出功率 接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值時）功率稱為輸出功率。1.3調(diào)頻接收機的工作原理 為了提高靈敏度和選擇性，無線電接收系統(tǒng)目前都采用

12、超外差式。所謂超外差式就是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、比低頻信號高的超音頻信號，所以接收方式叫超外差式。其組成方框圖如下：圖1 超外差式調(diào)頻接收機組成框圖 一般調(diào)頻接收機的組成框圖如圖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

13、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。1.4調(diào)頻接收機的工作過程 從天線進入的高頻信號，經(jīng)過輸入回路和高放電路，通過變頻器將高頻信號變?yōu)橹蓄l信號，經(jīng)過多級的中頻放大，然后通過鑒頻，還原出音頻信號，最后送至低放電路。輸入調(diào)諧回路、高放和變頻三個部分合在一起，稱為高頻電路，也稱調(diào)頻頭。調(diào)頻接收機和調(diào)幅接收機相比有兩處不同，其一是調(diào)頻機不論普及機型或高級機型，大都帶有高放。這是因為調(diào)頻信號一般比較弱，加一個高放能降低噪聲系數(shù)，降低其性噪比；另外，由于調(diào)頻機的工作頻率高，天線阻抗低，輸入調(diào)諧回路對各種信號干擾的選擇性不易做好，需要加一級調(diào)諧高

14、放來提高抗干擾性能，同時還可以減少本機振蕩向天線端的輻射，因為調(diào)頻機的頻率高，和電視頻道相近，本振的輻射容易干擾電視機。另一個不同之處是解調(diào)部分，由于調(diào)頻波的振幅是不變的，只有載波的頻率發(fā)生變化，若像調(diào)幅機那樣用一只二極管作幅度檢波器，即使切去載波的半邊波形，任然是個等幅波，檢不出音頻信號。因而必須采用另一個方法，使其能對載波的頻偏其反應(yīng)而檢出音頻信號來。這種調(diào)頻波的解調(diào)器叫鑒頻器。中放在高頻頭的后面，它是將從混頻出來的信號加以放大，再進入鑒頻器。在鑒頻器的后面是低放、功放。二 方案設(shè)計與論證2.1設(shè)計方案的比較方案一：集成電路調(diào)頻/調(diào)幅收音機 由兩塊集成電路構(gòu)成的調(diào)頻/調(diào)幅收音機電路如圖2所

15、示。其中，ic1為ta7335p，具有對調(diào)頻廣播信號進行放大，與本振信號差拍混頻的功能；ic2為fs2204，具有對調(diào)頻中頻信號進行放大、鑒頻，對調(diào)幅信號進行高頻放大，與本振信號差拍混頻，對調(diào)幅中頻信號放大、檢波、低放、功放等功能，因此，用fs2204芯片還可以構(gòu)成單片調(diào)幅收音機。ta7335p稱為集成電路調(diào)頻調(diào)諧器，內(nèi)部電路包括放大器、混頻器、本機振蕩器及afc用的變?nèi)荻O管。fs2204的內(nèi)部包括中頻放大器、調(diào)幅檢波器、調(diào)幅混頻器、調(diào)頻鑒頻器、agc、afc及音頻功放等電路。圖2 集成電路調(diào)頻/調(diào)幅收音機電路方案二：基于fs2204的實驗電路 設(shè)計中輸入耦合回路直接采用6.5mhz電路伴音

16、中頻變壓器，本機振蕩器為17.8mhz的晶振與三級管t2組成的考畢茲電路。三級管t1與中頻變壓器組成混頻器，輸出10.7mhz中頻信號；fs2204集成電路完成10.7mhz中頻信號的放大，鑒頻及音頻功率放大；fs2204為單電源工作方式，輸出端接電容c15，組成oul電路。電路如圖3所示。圖3基于fs2204調(diào)頻接收機電路方案三：mc3361調(diào)頻接收機 mc3361是單片窄帶調(diào)頻接收芯片，主要用于對107mhz的中頻信號進行第二次混頻。mc3361構(gòu)成的調(diào)頻接收機如圖4所示。 mc3361的內(nèi)部由振蕩器、混頻器、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、掃描控制器與靜噪開關(guān)電路等所組成。mc3361也

17、可以用來構(gòu)成任意頻率的調(diào)頻接收機，只要在圖3所示的電路基礎(chǔ)上，在第一中頻10.7mhz輸入信號的前端加第一本振與第一混頻級，使其輸出10.7mhz的中頻信號，即可接收任意頻率的調(diào)頻信號。圖4 mc3661構(gòu)成的10.7mhz調(diào)頻接收機電路2.2各方案的論證方案一采用兩個芯片構(gòu)成調(diào)頻/調(diào)幅收音機電路，具有較好的信號放大和對本真信號差拍混頻的功能，但成本較高且電路復(fù)雜，不利于制作和調(diào)試。且設(shè)計無需調(diào)幅功能。方案二選用fs2204作為窄帶調(diào)頻接收芯片，混頻效果較好，且內(nèi)部又掃描控制器與靜噪開關(guān)等。但成本較高。綜上所述，選擇方案三，使用mc3361構(gòu)成的調(diào)頻接收機實驗電路。三 詳細設(shè)計 將所要收聽的電

18、臺在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成兩外一個預(yù)先確定好的頻率，然后再進行放大和鑒頻。這個固定好的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。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。3.1高頻功率放大電路高頻功率放大電路如圖5所示，他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定圖5高頻功率放大電路的選頻作用，因此晶體管的負載為lc并聯(lián)諧振回路。其具體的工作原理如下：從天線anta1接受到的高頻信號經(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進行放大，由ca3、ta1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cb

19、1耦合進入icb1。3.2混頻器電路下圖是一種簡單點頻接受實用混頻放大器電路，其中三極管t1實現(xiàn)頻率變換：圖6 混頻電路 將接收到的信號fi與三極管t2和晶體組成的本機振蕩的輸出信號f1進行混頻，由f2和c選頻網(wǎng)絡(luò)選出中頻信號f2=（f1-fi），其原理是，利用三極管集電極電流ic與輸入電壓ubc之間的非線性關(guān)系實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換。變換后的調(diào)制參數(shù)（調(diào)制信號和偏頻）保持不變，僅僅改變載波頻率，因為高頻調(diào)制信號從基極輸入，本機振蕩信號從發(fā)射極輸入。這種電路的特點是：信號的相互影響較小，不容易產(chǎn)生牽引現(xiàn)象，但是要求本振的輸出電壓幅值較大，以便使三極管工作在非線性區(qū)，實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換?；祛l管t1的靜態(tài)工作點由

20、r1、r2和r3決定，為使三極管工作在非線性區(qū)，靜態(tài)工作點不能太大，否則非線性作用消失，混頻增益會大大的下降，但也不能太小，一般選在0.3ma左右較為合適。三極管t2晶振jt組成的本機振蕩器電路稱為電容反饋三點式振蕩電路，又稱“卡畢茲”電路。電路的反饋系數(shù)f=c7/c5。振蕩頻率主要由晶振的頻率決定，因此頻率穩(wěn)定度較高。分析表明，振蕩頻率的表達式為式中，為晶振的等效電容，與頻率有關(guān)，對于頻率為幾十兆赫的晶振，約為幾毫亨；為諧振回路中的總電容，由晶振的等效電容與外接電容共同決定。3.3其他部分電路 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

21、由mc3361實現(xiàn)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。其內(nèi)部電路如圖7所示。圖7 mc3361內(nèi)部電路 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?。ó攙cc=3.6v時，靜態(tài)耗電電流典型值為2.8ma），靈敏度高（在2.0v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1所示。ic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

22、差動放大器構(gòu)成的調(diào)頻455khz寬帶中頻限幅放大器、雙差分正交調(diào)頻鑒頻器、音頻放大器及靜噪控制電路。mc3361單片窄帶調(diào)頻接收電路工作原理：mc3361的內(nèi)部振蕩電路與pin1和pin2的外接元件組成第二本振級，第一中頻if輸入信號10.7mhz從mc3361的pin16輸入，在內(nèi)部第二混頻級進行混頻，其差頻為：10.700-10.245=0.455mhz，也即455khz第二中頻信號。第二中頻信號由pin3輸出，由455khz陶瓷濾波器選頻，再經(jīng)pin5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。pin8的外接元件組成455khz鑒頻諧振回路，經(jīng)放大后的第

23、二中頻信號在內(nèi)部進行鑒頻解調(diào)，并經(jīng)一級音頻電壓放大后由pin9輸出音頻信號。pin12-pin15為載頻檢測和電子開關(guān)電路，通過外接少量的元件可構(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pin10為輸入端，pin11為輸出端。pin6和pin7為第二個中放級的退耦電容。3.4整機電路圖8 調(diào)頻接收機整機電路圖四 部分仿真電路4.1混頻電路 混頻器是一個變頻電路，一般用相乘器，高頻放大電路和本地振蕩電路的輸出信號加到混頻器的輸入端，得到一個差頻。調(diào)諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調(diào)制

24、信號，即載波與其攜帶的調(diào)制信號。經(jīng)過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程叫做變頻。從頻譜觀點上來看，混頻的作用就是將已調(diào)波的頻譜不失真的從的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路。 混頻電路的原理是：把本機振蕩產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺的高頻已調(diào)波信號f2同時加到非線性元件的輸入端。利用元件的非線性作用（晶體管的非線性作用）進行混頻?；祛l結(jié)果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1-f2、高次諧波等多種信號。電路圖如下：圖9 混頻器電路4.2中頻放大電路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，

25、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。圖中b1為中頻變壓器，它與c1組成輸出選頻網(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。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)諧振回路對諧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，提高了收音機的選擇性。由lc調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶bf2- f1=上式中，

26、是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。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。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選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當?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志，以示區(qū)別，所以不能互換使用。 中頻放大電路圖如圖10所示圖10 中頻放大電路4.3鑒頻電路實現(xiàn)調(diào)頻信號解調(diào)的鑒頻電路可分為三類,第一類是調(diào)頻-

27、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。圖是雙失諧回路鑒頻器的原理圖。它是由三個

28、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。初級回路諧振于調(diào)頻信號的中心頻率，其通頻帶較寬。次級兩個回路的諧振頻率分別w01、w02，并使w01、wo2與wc成對稱失諧。即：w01-wc=wc-w02。當輸入調(diào)頻信號的頻率為wc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=u01-u02。當輸入調(diào)頻信號的頻率由wc向升高的方向偏離時，l2c2回路輸出電壓大，而l1c1回路輸出電壓小，則經(jīng)檢波后u01u02,則u0=u01-u02u02，則u0=u01-u020。電路圖如圖11所示：圖11 鑒頻電路圖12 鑒頻電路仿真波形五 心得與體會無線電信號的接受過程正好和發(fā)送過程相反。在接收處，先用接收天線將收到的電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)橐颜{(diào)波電流，然后從已調(diào)波電流中檢出原始的信號。最后再用聽筒或揚聲器將檢波取出的音頻電流轉(zhuǎn)為聲能，人就聽到了發(fā)射機處發(fā)送的語言、音樂等信號。但是，接收天線所收到的電磁波很微弱。為了提高接收機的靈敏度，可在檢波