高頻課程設(shè)計調(diào)頻接收機的設(shè)計與分析

1、高頻電子線路課程設(shè)計題 目： 調(diào)頻接收機設(shè)計學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電信 0802 姓 名： 學(xué) 號： 一、 實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗，要求掌握基本的（點頻）調(diào)頻接收機電路的構(gòu)成和調(diào)試方法，了解集成電路單片接收機的性能及應(yīng)用。二、 調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標(biāo)調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標(biāo)有：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88108mhz2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

2、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。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。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。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。三、 調(diào)頻接收機組成（1）調(diào)頻接收機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 本機振蕩 圖一 調(diào)頻接 收機組成框圖（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

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 調(diào)制信號一般調(diào)頻接收機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，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。混頻級的輸出接調(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。四、 單元電路設(shè)計1. 高頻

4、功率放大電路如下圖所示為共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他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ra2,ra3,ra4及ra6決定，其計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cb1耦合進入mc3361。2.混頻電路因為中頻比外來信號頻率低且固定

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。二極管環(huán)形混頻器四個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控制的開關(guān)的狀態(tài)，它是另一類開關(guān)工作的乘法器。具有如下特點：1、結(jié)構(gòu)上四個二極管接成環(huán)形。作為混頻時，環(huán)形的兩個對角端ab和cd通過變壓器接入本振信號vl和有用信號vs；2、如果電路平衡,則各端口是相互隔離的,即l端口的本振信號不會通到r端,r端口的有

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

8、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(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。 實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，實際上是一個自耦變壓器。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。4.鑒頻電路從調(diào)頻波中檢出原來調(diào)制信號的過程稱為調(diào)頻波的解調(diào)，又叫鑒頻。實現(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，得到原來的調(diào)制信號，這一過程如圖z0919所示。實際電路中應(yīng)用較多的是比例鑒頻電路，比例

10、鑒頻電路有對稱式和不對稱式兩種。 對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)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)換成兩個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，并從中檢出原來的調(diào)制信號。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是它們的負載。要求電路對稱即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。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，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，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。pin12pin15為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

14、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為第二中放級的退耦電容。.畫出完整的電路五、 實驗儀器1、萬用表 一塊2、示波器 一臺六、 實驗內(nèi)容(1).按下開關(guān)，調(diào)試好小信號放大單元電路，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），同時用實驗箱所配的天線（一端帶夾子的導(dǎo)線）分別將發(fā)射單元的天線ante1和本實驗單元天線anta1連好.(3).在不加調(diào)制信號的情況下，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，用示波器探頭測量ttb2，當(dāng)ttb2處有455 khz的信號輸出時，說明調(diào)頻單元的工作頻率在10.7mhz附近。此時從處加入1khz，峰峰值為100mv左右的調(diào)制信號，則從ttb1處用示波器可觀測到輸出的解調(diào)波。(4).當(dāng)從ttb1處觀察鑒頻輸出信號，此時如果波形失真可以微調(diào)lb1和微調(diào)l84。注意觀察鑒頻信號頻率與調(diào)制信號頻率是否一致，幅度大小與調(diào)制頻偏的關(guān)系（調(diào)制頻率可以通過改變調(diào)制信號大小來改變）。如果ttb1處的信號失真，一般要考慮是否調(diào)制信號幅度過大以及變?nèi)荻O管調(diào)頻產(chǎn)生的調(diào)頻信號的中心頻率偏高10.7mhz太遠。七、 心得體會在拿到設(shè)計題目后的幾天里，查閱了圖書館，

16、書店，和internet網(wǎng)，查閱了大量的調(diào)頻接收機設(shè)計的資料，并且整理了它們。通過這次的課程設(shè)計讓我了解了無線電信號的產(chǎn)生、發(fā)射和接收過程，尤其是懂得了接收機的完全工作原理。在今后的實踐工作中，它將帶給我無窮的設(shè)計思路和指導(dǎo)。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，然后從這已調(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，可在檢波器之前加一級至幾級高頻小信號放大器，然后再檢波。檢波之后，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡皖l放大，最后

17、送到揚聲器或耳機中轉(zhuǎn)為聲音，這樣的接收機叫做直接放大式接收機。它的缺點是，對于不同的頻率，接收機的靈敏度和選擇性變化叫劇烈，而且靈敏度因為受到高放不穩(wěn)定的影響，不能過高。所以現(xiàn)在的接收機幾乎全是超外差式接收機，包括上面的兩個實驗。通過本次設(shè)計，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設(shè)計上。在設(shè)計過程中，要充分考慮電路的可實現(xiàn)性，在保證了電路能夠工作的前提下，對電路的穩(wěn)定性進一步提高。實驗過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實踐，其過程很可能相當(dāng)煩瑣，有時花很長時間設(shè)計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，查找原因。在摸索該如何設(shè)計電路使之實