太原理工高頻調(diào)頻接收機(jī)課程研發(fā)設(shè)計(jì)

1、本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 高頻電子線路實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：北區(qū)多學(xué)科樓電路實(shí)驗(yàn)室專業(yè)班級(jí)： 電子信息1002學(xué) 號(hào)： 201000學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：王耀力2012年1月11日一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，要求掌握基本的調(diào)頻接收機(jī)電路的構(gòu)成與調(diào)試方 法，了解集成電路單片接收機(jī)的性能及應(yīng)用。二、主要技術(shù)指標(biāo)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 88 108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播 收音機(jī)的工作范圍也為 88 108MHz矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。2. 靈敏度接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力稱

2、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 。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。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 。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。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)的工作原理使載波頻率按照調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式叫

3、調(diào)頻。已調(diào)波頻率變 化的大小由調(diào)制信號(hào)的大小決定，變化的周期由調(diào)制信號(hào)的頻率決 定。已調(diào)波的振幅保持不變。調(diào)頻波的波形，就像是個(gè)被壓縮得不均 勻的彈簧，調(diào)頻波用英文字母 FM表示。調(diào)頻制無(wú)線電廣播多用超短 波（甚高頻）無(wú)線電波傳送信號(hào)，使用頻率約為 88MHZ-108MH，主要 靠空間波傳送信號(hào)。 接收機(jī)可以接收到的無(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 。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。我們廣播節(jié)目的聲波，經(jīng)過(guò)電聲器件轉(zhuǎn)換成聲頻電信號(hào)，并由聲 頻放大器放大， 振蕩器產(chǎn)生高頻等幅振蕩信號(hào)； 調(diào)制器使高頻等幅振 蕩信號(hào)被聲頻信號(hào)所調(diào)制； 已調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)經(jīng)放大后送入發(fā)射 天線，轉(zhuǎn)換成無(wú)

4、線電波輻射出去。 收音機(jī)的接收天線收到空中的電波； 調(diào)諧電路選中所需頻率的信號(hào)；檢波器將高頻信號(hào)還原成聲頻信號(hào) （即解調(diào) ） ；解調(diào)后得到的聲頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大獲得足夠的推動(dòng)功率； 最后經(jīng)過(guò)電聲轉(zhuǎn)換還原出廣播內(nèi)容。無(wú)線電通信 （廣播也屬于無(wú)線電 通信范疇）的發(fā)送和接收可概括為互為相反的三個(gè)方面的轉(zhuǎn)換過(guò)程， 即：傳送信息低頻信號(hào)，低頻信號(hào)高頻信號(hào)，高頻信號(hào) 電磁波 。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。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

5、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) 。 謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。超外差式接收機(jī)的基本原理是：從天線收到的微弱高頻信號(hào)先經(jīng) 過(guò)一級(jí)或幾級(jí)的高頻小信號(hào)放大器放大，然后送至混頻器與本地振蕩 器所產(chǎn)生的等幅振蕩電壓想混合，所得到的輸出電壓包絡(luò)線形狀不 變，仍與原來(lái)的信號(hào)波形相似，但載波頻率所轉(zhuǎn)換為兩個(gè)高頻頻率之 差，（或和），這叫做中頻。中頻電壓再經(jīng)中頻放大器放大，送入檢波 器，得檢波輸出電壓。最后檢波輸出電壓經(jīng)低頻放大器放大，送到揚(yáng) 聲器（或耳機(jī)）中轉(zhuǎn)

6、變?yōu)槁曇粜盘?hào) O 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。調(diào)頻接收機(jī)的工作原理框圖如下一.提供的設(shè)備及材料1. 設(shè)備：示波器一臺(tái)、萬(wàn)用表一塊、低頻信號(hào)源、調(diào)頻信號(hào)發(fā)射模塊（輸出載波10.7MHz,最大頻偏20kHz的調(diào)頻波）、12V直流電源、5V 直流電源 。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。2. 集成電路芯片 MC3361晶體管 3DG12C 455kHz陶瓷濾波器、 10.245MHz 晶體。3. 變壓器、標(biāo)稱電感、電容、電阻若干。四、單元電路設(shè)計(jì)1.高頻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

7、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。鵝婭從天線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 。籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。2. 混頻電路因?yàn)橹蓄l比外來(lái)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

8、濾波器進(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。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。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 。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。作混頻器時(shí)，vS二Vsmcos ' ct為輸入，R 口，vL二VLmcos Lt為本振，L 口，rl為負(fù)載電阻，取出中頻信號(hào)，| 口。Tri、Tr2為有中心抽頭的寬頻帶變壓器，初、次級(jí)匝數(shù)比為1： 1。DiD4為四只二極 管。VLm足夠大，遠(yuǎn)大于Vsm，則各二極管均工作在

9、受VL控制的開(kāi)關(guān)狀 態(tài)。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。Vl正半周，D2、D3導(dǎo)通，Di、D4截止。VL負(fù)半周，D2、D3截止，D1、D4導(dǎo)通。二極管環(huán)形混頻器具有如下特點(diǎn)： 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 .擁締鳳襪備訊顎輪 爛薔。 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 .贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 有增益，存在損耗作為混頻器時(shí)，混頻損耗的理論值為4dB 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

10、,載波信號(hào)從端口輸入 ,從端輸出振幅調(diào)制信號(hào) .壇 摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。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。中頻變壓器的初級(jí)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(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)

11、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 B = f2- fl = fd/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。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。CTrln、.(a)中頻放大電路(b)中頻等效電路Tr24. 鑒頻電路下圖是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

12、率，其通帶較寬 。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。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) 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。MC3361是美國(guó)MOTORO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：2.0 8.

13、0Ve DIP16和SO-16兩種封裝形式工作頻率：60MHz（max驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦MC3361內(nèi)部電路如下：IF Audio Scan Squelch Filter Filter Demodul- intput GND Mute Control input input Output ator out16151413121110OlO1rSquelchTrigjer& HysteresisDemodulatorMixerOscillator18k1' /IM/W-1.8 k6旦旦 lEr 莎 LSter-T 二i Input coupling CoilCrystal Os

14、c OutpuCDCrystal J OSC. I Mixer output E Vcc t Lirniter input Decoupling Lirniter output Quad input ERF inputGNDAudio MuteScan controlSquelch inputFilter outputFilter inputDemodlator outMC3361窄帶調(diào)頻接收電路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?dāng)Vcc=3.6V時(shí)，靜態(tài)耗電電流典型值為 2.8mA）,靈敏度高

15、（在 2.0卩V輸入時(shí)典型值為一3dB），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 。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。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(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，

16、再經(jīng)Pin5送入MC336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)。Pin12 Pin15 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 。 鍬籟饗逕瑣筆

17、襖鷗婭薔。 五、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 。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦 話騖。(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 。 輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。(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)。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。