高頻課設(shè)(通信電子線路)

1、蘭州理工大學(xué)課程設(shè)計報告*實踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機(jī)與通信學(xué)院20-年秋季學(xué)期通信電子線路課程設(shè)計報告題 目： 中夏ZX620收音機(jī) 設(shè)計軟件仿真與硬件調(diào)測 班 級： 設(shè)計小組成員：姓名： 學(xué)號： 成績： 姓名： 學(xué)號： 成績： 姓名： 學(xué)號： 成績： 姓名： 學(xué)號： 成績： 指導(dǎo)教師： 目錄一、前言2二、設(shè)計指標(biāo)32.1 收音機(jī)各單元電路性能指標(biāo)32.2 收音機(jī)工作范圍32.3 收音機(jī)整體性能指標(biāo)3三、系統(tǒng)總述43.1調(diào)制與解調(diào)原理介紹43.2調(diào)幅收音機(jī)原理介紹：53.3調(diào)頻收音機(jī)原理63.4調(diào)頻收音機(jī)的基本工作原理介紹73.5 超外差式調(diào)頻收音機(jī)原理83.6超外差收音機(jī)的調(diào)整93.7原理

2、框圖10四、單元電路設(shè)計與仿真114.1低頻及功率放大電路的仿真114.2中放-檢波電路部分124.3混頻電路部分14五、硬件安裝與調(diào)試16六、設(shè)計總結(jié)17七、參考文獻(xiàn)18附錄一 實體照片19附錄二 元器件清單20 一、前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)頻調(diào)幅收音機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，尤其消費類占有相當(dāng)?shù)氖袌?。從分離元件組成的收音機(jī)到由集成電路組成的收音機(jī)，調(diào)頻調(diào)幅收音機(jī)技術(shù)已達(dá)到十分成熟的地步。在眾多種收音機(jī)中，調(diào)頻調(diào)幅收音機(jī)以較高的技術(shù)含量和較高的音質(zhì)得到了廣泛的歡迎。 本論文主要介紹了利用分立元件組成的FM收音機(jī)和AM收音機(jī)的設(shè)計全過程，包括電路各個模塊參數(shù)的分析，電路各個模塊的仿真，電路板的焊接

3、過程、調(diào)試過程，討論了在設(shè)計過程中遇到的問題以及如何解決問題。本次課程設(shè)計成果，基本上滿足要求，性能指標(biāo)符合。FM收音機(jī)電路的缺點是伴有音質(zhì)噪聲，需進(jìn)一步改進(jìn)。關(guān)鍵詞： AM FM收音機(jī)、焊接、調(diào)試仿真二、設(shè)計指標(biāo) 2.1 收音機(jī)各單元電路性能指標(biāo)天線輸入信號頻率：87108MHz本振部分：（1）輸出本振頻率為77.397.3MHZ可調(diào)混頻部分：（1）設(shè)計諧振頻率為10.7MHZ的中頻諧振回路（2）混頻輸出頻率為10.7MHZ中頻部分：（1）dB功率增益（2）陶瓷濾波器輸出端為10.7MHZ調(diào)制信號檢波部分：（1）設(shè)計一個FM斜率鑒頻的并聯(lián)諧振回路（2）檢波輸出為音頻信號低頻功放部分：音頻信號

4、的幅度可調(diào)2.2 收音機(jī)工作范圍接收FM頻率范圍：88108MHz，接收AM頻率范圍：5401600kHz。調(diào)制信號頻率范圍10015000Hz，最大頻偏75kHz。調(diào)諧方式：手動調(diào)諧。2.3 收音機(jī)整體性能指標(biāo)接收高低端電臺（不同載波頻率）的靈敏度一致；靈敏度高；選擇性好（不易串臺）三、系統(tǒng)總述3.1調(diào)制與解調(diào)原理介紹“調(diào)制”是發(fā)射機(jī)的主要功能。所謂調(diào)制是將所需傳送的基帶信號加載到載波信號上去，以調(diào)幅波、調(diào)相波或調(diào)頻波的形式通過天線輻射出去。 “解調(diào)”是接收機(jī)的重要功能。所謂解調(diào)是將接收到的已調(diào)波的原調(diào)制信號取出來，例如從調(diào)幅波的振幅變化中取出原調(diào)制信號。從調(diào)相波的瞬時相位變化中取出原調(diào)制信

5、號。從調(diào)頻波的瞬時頻率變化中取出原調(diào)制信號。從頻譜的角度來看：因為音頻信號頻率很低（2020kHz），不能從天線發(fā)射出去，必須將音頻信號加載到高頻信號上，這叫做“調(diào)制”，該高頻信號稱為“載波”。有兩種調(diào)制方法，即振幅調(diào)制產(chǎn)生調(diào)幅波和頻率調(diào)制產(chǎn)生調(diào)頻波，如下圖所示。如果高頻波的幅度隨音頻信號而變化，稱調(diào)幅波。調(diào)幅波包絡(luò)線形狀和音頻信號波形相同；如果高頻波的頻率隨音頻信號而變化，則稱調(diào)頻波。調(diào)頻波的幅度不變，而頻率隨著音頻信號的規(guī)律變化，當(dāng)音頻信號處在正半周時調(diào)頻波的頻率就高；當(dāng)音頻處在負(fù)半周時，調(diào)頻波的頻率就低?？梢?，調(diào)制信號就是高頻載波和音頻信號二者按照某種規(guī)律的合成體。由于調(diào)幅波的接收設(shè)備很

6、簡單，一般普通中波和短波廣播都是應(yīng)用調(diào)幅廣播。調(diào)頻波抗干擾能力強(qiáng)，用于高質(zhì)置的廣播，如電視廣播中的伴音、立體聲廣播等。調(diào)幅，調(diào)頻波圖形如下圖所示：3.2調(diào)幅收音機(jī)原理介紹：調(diào)幅收音機(jī)由輸入回路、本振回路、混頻電路、檢波電路、自動增益控制電路（AGC）及音頻功率放大電路組成，本振信號經(jīng)內(nèi)部混頻器，與輸入信號相混合?；祛l信號經(jīng)中放和455kHz陶瓷濾波器構(gòu)成的中頻選擇回路得到中頻信號。至此，電臺的信號就變成了以中頻455kHz為載波的調(diào)幅波。輸入回路：輸入回路主要由磁棒、磁棒線圈和可變電容器組成。磁棒有聚集空間電磁波的功能，它將使磁棒上的線圈感應(yīng)出許多不同頻率的電動勢(每一個頻率的電動勢都對應(yīng)著一

7、個廣播電臺信號)。若某一感應(yīng)電動勢所對應(yīng)的信號頻率等于磁棒線圈與可變電容器組成的串聯(lián)諧振頻率，則該頻率的信號將以最大電壓傳送給變頻級。混頻和本振回路：從輸入回路送來的調(diào)幅信號頻率和本機(jī)振蕩器產(chǎn)生等幅信號一起送到變頻級，經(jīng)過變頻級產(chǎn)生一個新的頻率，這一新的頻率恰好是輸入信號頻率和本振信號頻率的差值，稱為差頻。例如，輸入信號的頻率是535KHZ，本振頻率是1000KHZ，那么它們的差值就是1000KHZ535KHZ=465KHZ；當(dāng)輸入信號是1605KHZ時，本機(jī)振蕩頻率也跟著升高，變成2070KHZ。也就是說，在超外差式收音機(jī)中，本機(jī)振蕩的頻率始終要比輸入信號高一個465KHZ。這個在變頻過程中

8、新產(chǎn)生的差頻比原來輸入信號的頻率要低，比音頻卻要高得多，因此我們把它叫做中頻。不論原來輸入信號的頻率是多少，經(jīng)過變頻以后都變成一個固定的中頻，然后再送入到中頻放大器繼續(xù)放大，這是超外差式收音機(jī)的一個重要特點。以上三種頻率之間的關(guān)系可以用以下式表示：本機(jī)振蕩頻率輸入信號頻率=中頻中頻放大電路：中頻放大電路主要由中頻變壓器(中周)和高頻三極管組成。其作用是把變頻級送來的中頻信號再進(jìn)行一次檢查，只讓465kHz的中頻信號通過，并送到三極管進(jìn)行放大，然后將放大了的中頻信號再送到檢波器去檢波。 檢波器： 檢波器也稱解調(diào)器，它主要由二極管和濾波電容組成，主要作用是從人耳聽不見的中頻信號中檢出音頻信號。檢波

9、實質(zhì)就是利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，切除已調(diào)幅中頻信號的正半周或負(fù)半周，然后經(jīng)電容器濾除殘留的中頻分量取出含有直流分量的音頻信號，再送到低頻放大器中進(jìn)行音頻放大。 自動增益控制電路（AGC）：晶體管收音機(jī)中使用的小功率高頻三極管都有這樣一個特性；當(dāng)三極管靜態(tài)工作電流Ic在lmA以下時，三極管的值將隨著Ic的減小而減小。自動增益控制電路就是利用這一特性將檢波得到的音頻信號中的直流分量經(jīng)電路處理后，去控制中頻放大器中三極管靜態(tài)工作點，使收音機(jī)在接收到強(qiáng)信號時中頻放大器中三極管靜態(tài)工作電流Ic減小，值下降。這樣中頻放大器對輸入的強(qiáng)信號放大量減小，檢波后輸出的音頻信號幅度不至過大；反之，收音機(jī)接收到弱信

10、號時，中頻放大器中三極管值上升，使檢波后輸出的音頻信號幅度不至減小。從而保證了收音機(jī)接收強(qiáng)弱電臺時檢波輸出的音頻信號幅度基本均勻。低頻放大電路：低頻放大器是放大音頻信號的放大器，它是由前置低放和功率放大電路組成。前置低放的主要作用是將檢波得到的微弱音頻信號進(jìn)行放大，使之能向功率放大電路提供足夠的推動功率。功率放大電路的主要作用是將來自前置放大電路的音頻信號進(jìn)行功率放大，然后推動喇叭發(fā)出聲音。如圖所示：3.3調(diào)頻收音機(jī)原理調(diào)頻（FM）收音機(jī)由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音頻功率放大器組成。信號與本地振蕩器產(chǎn)生的本振信號進(jìn)行FM混頻，混頻后輸出。 FM混頻信號由FM

11、中頻回路進(jìn)行選擇，提取以中頻10.7MHz為載波的調(diào)頻波。該中頻選擇回路由10.7MHz濾波器構(gòu)成。中頻調(diào)制波經(jīng)中放電路進(jìn)行中頻放大，然后進(jìn)行鑒頻得到音頻信號，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚聲器，還原為聲音。輸入回路：輸入回路主要由磁棒、磁棒線圈和可變電容器組成。磁棒有聚集空間電磁波的功能，它將使磁棒上的線圈感應(yīng)出許多不同頻率的電動勢(每一個頻率的電動勢都對應(yīng)著一個廣播電臺信號)。若某一感應(yīng)電動勢所對應(yīng)的信號頻率等于磁棒線圈與可變電容器組成的串聯(lián)諧振頻率，則該頻率的信號將以最大電壓傳送給變頻級。高頻放大電路：高頻放大電路的主要作用是對高頻調(diào)頻信號進(jìn)行放大，以提高調(diào)頻收音機(jī)的接收靈敏度。高頻放大電路一

12、般采用共基放大電路，這是因為共基電路的截止頻率高，適用于高頻率放大，并且共基電路的輸入阻抗低，容易與天線的阻抗相匹配?；祛l和本振回路：變頻電路的作用是利用本機(jī)振蕩產(chǎn)生的頻率與外接收到的信號進(jìn)行差頻把高頻調(diào)頻信號變換成固定的中頻信號輸出（FM的中頻為10.7MHz）。中頻放大電路：中頻放大電路主要由中頻變壓器(中周)和高頻三極管組成。其作用是把變頻級送來的中頻信號再進(jìn)行一次檢查，只讓10.7MHz的中頻信號通過，并送到三極管進(jìn)行放大，然后將放大了的中頻信號再送到限幅器。限幅器：限幅器的作用是把調(diào)頻波的幅度變化削去，以提高抗干擾能力。鑒頻器：鑒頻器的作用是把頻率的變化還原為幅度的變化，即把調(diào)頻波還

13、原成音頻信號。鑒頻過程分為兩步，先把等幅的調(diào)頻信號經(jīng)線性變換電路轉(zhuǎn)換為幅度隨調(diào)頻信號的頻率變化規(guī)律而變化的調(diào)頻調(diào)幅信號，這時調(diào)頻信號的幅度變化就是解調(diào)所需的音頻信號，然后再用檢波器從調(diào)頻調(diào)幅波中把音頻信號解調(diào)出來。自動頻率控制電路（AFC）：AFC電路的作用是當(dāng)本振頻在工作過程中發(fā)生漂移時，能自動地控制本地振頻率回到原來的正確頻率上，使調(diào)頻收音機(jī)處于最付佳狀態(tài)。低頻放大電路：低頻放大器是放大音頻信號的放大器，它是由前置低放和功率放大電路組成。前置低放的主要作用是將檢波得到的微弱音頻信號進(jìn)行放大，使之能向功率放大電路提供足夠的推動功率。功率放大電路的主要作用是將來自前置放大電路的音頻信號進(jìn)行功率

14、放大，然后推動喇叭發(fā)出聲音。如圖所示：3.4調(diào)頻收音機(jī)的基本工作原理介紹調(diào)頻波和調(diào)幅波的共同點都是將音頻信號去調(diào)制高頻信號。不同的是，調(diào)幅波是使音頻信號去調(diào)制高頻信號的“幅度”；而調(diào)頻波是使音頻信號去調(diào)制高頻信號的“頻率”，如上圖所示。調(diào)頻波的幅度不變，而頻率隨著音頻信號的規(guī)律變化，當(dāng)音頻信號處在正半周時調(diào)頻波的頻率就高；當(dāng)音頻處在負(fù)半周時，調(diào)頻波的頻率就低。因此，調(diào)頻波就是高頻信號的“頻率”隨著音頻變化的結(jié)果。采用調(diào)頻波的原因：首先，調(diào)頻波的抗干擾性強(qiáng)。傳播無線電波的空間是復(fù)雜的，除了我們所需要的電波外，還有各種各樣的干擾電波。這些干擾波和有用的信號混在一起，很難把它們分開，于是在調(diào)幅收音機(jī)

15、里就會聽到各式各樣的干擾雜聲，影響收音質(zhì)量，尤其在靈敏度比較高的收音機(jī)中更加明顯。調(diào)頻波的抗干擾性比調(diào)幅波強(qiáng)得多，因此調(diào)頻收音機(jī)發(fā)出來的聲音比較清晰悅耳。這是因為電波干擾中，干擾的主要結(jié)果常是改變了信號的幅度，從而模糊了需要傳送的信號，調(diào)幅解決不了這個問題，采用調(diào)頻可以改善這種干擾情況，因為調(diào)頻是使音頻信號去調(diào)制載波的頻率，調(diào)頻收音機(jī)在接收時，可以放一個限幅器把干擾影響的幅度變化消去，而對頻率沒有影響，如圖所示：其次，調(diào)頻有較寬的頻帶。從上圖已經(jīng)看到調(diào)頻波頻率的偏移（頻偏）隨音頻信號的變化而變化。當(dāng)接收調(diào)頻波時，揚聲器的輸出信號只和調(diào)頻波的頻偏有關(guān)系，而與調(diào)頻波的幅度無關(guān)。一般調(diào)頻電臺所占有的

16、頻帶大約是150200kHz，這個數(shù)字是調(diào)幅所占頻帶的數(shù)十倍。調(diào)頻波頻帶寬是一個很大的特點，因為調(diào)幅收音機(jī)受到頻寬限制（主要受中頻頻寬限制），音頻信號的頻率局限于305000Hz，而調(diào)頻可擴(kuò)大到3015000Hz，再加上抗干擾能力強(qiáng)，從而使傳遞音頻信號質(zhì)量大大提高，電視伴音比調(diào)幅收音機(jī)聲音好聽得多，就是因為電視伴音采用了調(diào)頻的原因。3.5 超外差式調(diào)頻收音機(jī)原理下圖是超外差式調(diào)頻收音機(jī)框圖，因為調(diào)頻波是用超短波傳播的，所以高頻放大和本機(jī)振蕩的頻率都很高。由于調(diào)頻信號的頻率變化很大，一般最大可達(dá)150200kHz，所以中頻就要比調(diào)幅收音機(jī)的高得多，一般中頻都采用511MHz，我國現(xiàn)在一般電視接收

17、機(jī)伴音中頻都采用7MHz，調(diào)頻廣播接收機(jī)中頻為10.7MHz，調(diào)頻收音機(jī)收到調(diào)頻波后，經(jīng)過混頻和中放，送到限幅器和鑒頻器。限幅器的作用是把調(diào)頻波的幅度變化削去，以提高抗干擾能力。鑒頻器的作用是把頻率的變化還原為幅度的變化，即把調(diào)頻波還原成音頻信號。因此它又稱為調(diào)頻檢波器。從鑒頻器輸出的音頻信號就可以利用低頻放大器放大，推動揚聲器供我們收聽了。由于調(diào)頻收音機(jī)和調(diào)幅收音機(jī)有很多部分是相同的，所以在一般超外差式調(diào)幅收音機(jī)里增加一部分電路后便可以裝成調(diào)頻調(diào)幅兩用收音機(jī)了。3.6超外差收音機(jī)的調(diào)整3.6.1 調(diào)中頻即是調(diào)中頻調(diào)諧回路。中放電路是決定收音電路的靈敏度和選擇性的關(guān)鍵所在，它的性能優(yōu)劣決定了整

18、機(jī)性能的好壞。調(diào)整中頻變壓器，使之諧振在AM/465kHz（或FM/10.7MHz）頻率，這是中放電路調(diào)整的任務(wù)。3.6.2 調(diào)覆蓋即是調(diào)本振諧振回路。超外差收音機(jī)電路接收信號的頻率范圍與機(jī)殼刻度上的頻率標(biāo)志應(yīng)一致，所以，要進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整，也叫調(diào)覆蓋。在超外差收音機(jī)中，決定接收頻率的是本機(jī)振蕩頻率與中頻頻率的差值，而不是輸入回路的頻率，因此，調(diào)覆蓋實質(zhì)是調(diào)本振頻率和中頻頻率之差。因此調(diào)覆蓋即調(diào)整本振回路，使它比收音機(jī)頻率刻度盤的指示頻率高AM/465kHz（或FM/10.7MHz）。在本振電路中，改變振蕩線圈的電感值（即調(diào)節(jié)磁芯）可以較為明顯地改變低頻端的振蕩頻率（但對高頻端也有影響）。改變振蕩

19、微調(diào)電容的電容量，可以明顯地改變高頻端的振蕩頻率。3.6.3 統(tǒng)調(diào)即是調(diào)輸入回路。統(tǒng)調(diào)又稱為調(diào)整靈敏度，本振頻率與中頻頻率確定了接收的外來信號頻率，輸入回路與外來信號的頻率的諧振與否，決定超外差收音機(jī)的靈敏度和選擇性（即選臺功能），因此，調(diào)整輸入回路使它與外來信號頻率諧振，可以使收音機(jī)靈敏度高，選擇性較好。調(diào)整輸入回路的選擇性也稱為調(diào)補(bǔ)償或調(diào)跟蹤，但是在外差式收音電路中，調(diào)整輸入諧振回路的選擇性會影響靈敏度，因此，調(diào)整諧振回路的諧振頻率主要是調(diào)整靈敏度，使整機(jī)各波段的調(diào)諧點一致。調(diào)整時，低端調(diào)輸入回路線圈在磁棒上的位置，高端調(diào)天線的微調(diào)電容。3.7原理框圖四、單元電路設(shè)計與仿真4.1低頻及功率

20、放大電路的仿真4.1.1低頻及功率放大部分的電路圖 4.1.2低頻及功率放電路的仿真4.2中放-檢波電路部分4.2.1中放-檢波電路部分的電路圖4.2.2中放-檢波電路的仿真波形圖說明：上圖為中放-檢波電路的輸入部分仿真波形圖，輸入信號經(jīng)中放后明顯放大。將放大后的波形輸入檢波電路，進(jìn)行檢波處理。說明：上圖為上圖為中放-檢波電路的檢波輸出部分仿真波形圖，信號將檢波處理后輸出低頻的音頻信號。4.3混頻電路部分4.3.1混頻電路部分的電路圖4.3.2混頻電路的仿真波形圖說明：從天線接收到得高頻信號通過輸入電路與收音機(jī)的本機(jī)振蕩頻率（我國的標(biāo)準(zhǔn)為465kHZ）輸入混頻器，混頻器輸出的中頻。 電壓已經(jīng)到

21、達(dá)5V左右，足以供天線使用。五、硬件安裝與調(diào)試首先用萬用表l00mA電流檔(其它檔也行只要50mA檔即可)的正負(fù)表筆分別跨接在地和K的GB之間，這時的讀數(shù)應(yīng)在1015mA左右這時打開電源開關(guān)K，并將音量開至最大，再細(xì)調(diào)雙聯(lián)，這時應(yīng)收得到廣播電臺。若還收不到應(yīng)檢查有沒有元件裝錯；印刷電路板有沒有短距或開路；有沒有焊接質(zhì)量不高而導(dǎo)致短路或開路等。排除故障后找一臺標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)頻收音機(jī)，分別在低端和高端收一個電臺，并調(diào)整被調(diào)收音機(jī)L4的松緊度，使被調(diào)收音機(jī)能收到這兩個電臺，那么這臺被調(diào)收音機(jī)的頻率覆蓋就調(diào)好了。如果在低端收不到這個電臺，說明應(yīng)減少M的匝數(shù)。在高端收不到這個電臺，說明應(yīng)增加L4的匝數(shù)。直至這兩個電臺都能收到為止。調(diào)整時注意用無感起子或牙牙、牙刷柄(處理后)拔動L4的松緊度。當(dāng)L4拔松時，這時的頻率就增高，反之則降低注意調(diào)整前請將頻率指示牌貼好，使整個圓弧數(shù)值都能在前蓋的小孔內(nèi)看得見(旋轉(zhuǎn)調(diào)臺拔盤) 六、設(shè)計總結(jié)經(jīng)過兩周的不懈努力，我終于完成了調(diào)頻、調(diào)幅收音機(jī)的課程設(shè)計。開始實驗時，先熟悉了一下實驗器件，之后在一些舊的電路板上練習(xí)了一會焊接，接著就開始在電路板上安裝器件了，等我把所有器件都安裝在實驗電路板上后，才發(fā)現(xiàn)這樣就很難再焊接了（因為焊接是個精細(xì)活，一不小心就會焊壞的，等把所有