高頻課程設(shè)計(jì)調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與分析

1、高頻電子線路課程設(shè)計(jì)題 目： 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電信 0802 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，要求掌握基本的（點(diǎn)頻）調(diào)頻接收機(jī)電路的構(gòu)成和調(diào)試方法，了解集成電路單片接收機(jī)的性能及應(yīng)用。二、 調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)有：1工作頻率范圍接收機(jī)可以接受到的無(wú)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88108mh，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播收音機(jī)的工作范圍也為88108mhz2靈敏度接收機(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(lái)表示，接收的輸

2、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530uv。3選擇性接收機(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。4頻率特性接收機(jī)的頻率響應(yīng)范圍稱為頻率特性或通頻帶。調(diào)頻機(jī)的通頻帶一般為200khz。5輸出功率接收機(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。三、 調(diào)頻接收機(jī)組成（1）調(diào)頻接收機(jī)的工作原理天線輸入回路高頻放大低頻功放鑒頻混 頻中頻放大 本機(jī)振蕩 圖一 調(diào)頻接 收機(jī)組成框圖（2）主要部分的波形圖及部分頻譜1.混頻器的前后輸入波形 本振信號(hào)

3、2.中頻放大器輸入前后的波形 3.鑒頻器輸入前后的波形圖調(diào)頻信號(hào) 調(diào)制信號(hào)一般調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖如圖一所示。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)?；祛l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(guò)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。四、 單元電路設(shè)計(jì)1. 高頻

4、功率放大電路如下圖所示為共射級(jí)接法的晶體管高頻小信號(hào)放大器。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。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(huì)影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻ra2,ra3,ra4及ra6決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。從天線anta1接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)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)一步濾除無(wú)用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和cb1耦合進(jìn)入mc3361。2.混頻電路因?yàn)橹蓄l比外來(lái)信號(hào)頻率低且固定

5、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。二極管環(huán)形混頻器四個(gè)二極管組成平衡電路如下圖所示。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(hào)控制的開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，它是另一類開(kāi)關(guān)工作的乘法器。具有如下特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)上四個(gè)二極管接成環(huán)形。作為混頻時(shí)，環(huán)形的兩個(gè)對(duì)角端ab和cd通過(guò)變壓器接入本振信號(hào)vl和有用信號(hào)vs；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(hào)不會(huì)通到r端,r端口的有

6、用信號(hào)不會(huì)竄入l端,有用信號(hào)和本振信號(hào)均不會(huì)通到i端；3、有增益,存在損耗.作為混頻器時(shí),混頻損耗的理論值為4db；4、為調(diào)幅器時(shí),考慮到高頻變壓器的低頻頻率特性差的缺點(diǎn),調(diào)制信號(hào)改從端口輸入,載波信號(hào)從端口輸入,從端輸出振幅調(diào)制信號(hào)。3.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(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。 下圖（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

7、。 中頻變壓器的初級(jí)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(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(shuō)它只能通過(guò)中頻信號(hào)），從而完成選頻作用，提高了接收機(jī)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- f1fd/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。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)

8、之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。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。 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z1010（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。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zob0（）2zab0（）2zab0（式中nn1n2為電感線

9、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(méi)有抽頭的諧振阻抗zab0的倍。由于1，所以zob0zab0，適當(dāng)選擇變比可取得所需求的zob0，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。 上述中放電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回路損耗小，調(diào)試方便，所以應(yīng)用廣泛。4.鑒頻電路從調(diào)頻波中檢出原來(lái)調(diào)制信號(hào)的過(guò)程稱為調(diào)頻波的解調(diào)，又叫鑒頻。實(shí)現(xiàn)鑒頻的電路稱為鑒頻器，也叫頻率檢波器。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(hào)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(lái)，得到原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，這一過(guò)程如圖z0919所示。實(shí)際電路中應(yīng)用較多的是比例鑒頻電路，比例

10、鑒頻電路有對(duì)稱式和不對(duì)稱式兩種。 對(duì)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、c2組成，它把調(diào)頻信號(hào)的頻率變化轉(zhuǎn)換成兩個(gè)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(gè)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(lái)的調(diào)制信號(hào)。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(duì)稱即d1，d2的特性相同，r3r4，c3 = c4。兩只二極管順向相接，與r3、r4和l2形成

11、直流通路。cw容量較大（10f），有穩(wěn)幅作用。圖五 鑒頻電路中5.mc3361的功能介紹：在本實(shí)驗(yàn)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由mc3361實(shí)現(xiàn)mc3361是美國(guó)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(yǔ)音通訊的無(wú)線接收機(jī)。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(kāi)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低功耗（在vcc=4.0v，耗電典型值僅為3.9ma）b極限靈敏度：2.6uv(-3bb)（典型值）c 少量的外接元件d工作電壓：2.08.0vedi

12、p16和so-16兩種封裝形式f 工作頻率：60mhz(max)mc3361內(nèi)部電路如下 : 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(shí)，靜態(tài)耗電電流典型值為2.8ma),靈敏度高(在2.0v輸入時(shí)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(diǎn)式本機(jī)振蕩器、六級(jí)差動(dòng)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的內(nèi)部振蕩電路與pin1和pin2的外接元件組成第二本振

13、級(jí)，第一中頻if輸入信號(hào)10.7mhz從mc3361的pin16輸入，在內(nèi)部第二混頻級(jí)進(jìn)行混頻，其差頻為：10.700-10.245=0.455mhz，也即455khz第二中頻信號(hào)。第二中頻信號(hào)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(jìn)行高增益放大，限幅放大級(jí)是整個(gè)電路的主要增益級(jí)。pin8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(hào)在內(nèi)部進(jìn)行鑒頻解調(diào)，并經(jīng)一級(jí)音頻電壓放大后由pin9輸出音頻信號(hào)。pin12pin15為載頻檢測(cè)和電子開(kāi)關(guān)電路，通過(guò)外接少量的元件即可構(gòu)成載頻檢測(cè)電路，用于調(diào)頻接收機(jī)的靜噪控制。mc3361內(nèi)部還置有

14、一級(jí)濾波信號(hào)放大級(jí)，加上少量的外接元件可組成有源選頻電路，為載頻檢測(cè)電路提供信號(hào)，該濾波器pin10為輸入端，pin11為輸出端。pin6和pin7為第二中放級(jí)的退耦電容。.畫出完整的電路五、 實(shí)驗(yàn)儀器1、萬(wàn)用表 一塊2、示波器 一臺(tái)六、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1).按下開(kāi)關(guān)，調(diào)試好小信號(hào)放大單元電路，調(diào)試好高頻功率放大單元電路。(2).連接好發(fā)射電路和接收電路（連le2、le1、le3、le4、le5、le6、la1、lb1），同時(shí)用實(shí)驗(yàn)箱所配的天線（一端帶夾子的導(dǎo)線）分別將發(fā)射單元的天線ante1和本實(shí)驗(yàn)單元天線anta1連好.(3).在不加調(diào)制信號(hào)的情況下，接通發(fā)射電路和接收電路的電源，調(diào)節(jié)變?nèi)荻O

15、管單元的l84，用示波器探頭測(cè)量ttb2，當(dāng)ttb2處有455 khz的信號(hào)輸出時(shí)，說(shuō)明調(diào)頻單元的工作頻率在10.7mhz附近。此時(shí)從處加入1khz，峰峰值為100mv左右的調(diào)制信號(hào)，則從ttb1處用示波器可觀測(cè)到輸出的解調(diào)波。(4).當(dāng)從ttb1處觀察鑒頻輸出信號(hào)，此時(shí)如果波形失真可以微調(diào)lb1和微調(diào)l84。注意觀察鑒頻信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率是否一致，幅度大小與調(diào)制頻偏的關(guān)系（調(diào)制頻率可以通過(guò)改變調(diào)制信號(hào)大小來(lái)改變）。如果ttb1處的信號(hào)失真，一般要考慮是否調(diào)制信號(hào)幅度過(guò)大以及變?nèi)荻O管調(diào)頻產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的中心頻率偏高10.7mhz太遠(yuǎn)。七、 心得體會(huì)在拿到設(shè)計(jì)題目后的幾天里，查閱了圖書(shū)館，

16、書(shū)店，和internet網(wǎng)，查閱了大量的調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)的資料，并且整理了它們。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)讓我了解了無(wú)線電信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)射和接收過(guò)程，尤其是懂得了接收機(jī)的完全工作原理。在今后的實(shí)踐工作中，它將帶給我無(wú)窮的設(shè)計(jì)思路和指導(dǎo)。無(wú)線電信號(hào)的接受過(guò)程正好和發(fā)送過(guò)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，然后從這已調(diào)波電流中檢出原始的信號(hào)。最后再用聽(tīng)筒或揚(yáng)聲器將檢波取出的音頻電流轉(zhuǎn)為聲能，人就聽(tīng)到了發(fā)射機(jī)處發(fā)送的語(yǔ)言、音樂(lè)等信號(hào)。但是，接收天線所收到的電磁波很微弱。為了提高接收機(jī)的靈敏度，可在檢波器之前加一級(jí)至幾級(jí)高頻小信號(hào)放大器，然后再檢波。檢波之后，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)牡皖l放大，最后

17、送到揚(yáng)聲器或耳機(jī)中轉(zhuǎn)為聲音，這樣的接收機(jī)叫做直接放大式接收機(jī)。它的缺點(diǎn)是，對(duì)于不同的頻率，接收機(jī)的靈敏度和選擇性變化叫劇烈，而且靈敏度因?yàn)槭艿礁叻挪环€(wěn)定的影響，不能過(guò)高。所以現(xiàn)在的接收機(jī)幾乎全是超外差式接收機(jī)，包括上面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮電路的可實(shí)現(xiàn)性，在保證了電路能夠工作的前提下，對(duì)電路的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)煩瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)