超外差式調(diào)幅收音機(jī)的設(shè)計(jì)通信電子線路課程設(shè)計(jì)

1、通信電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱：_題 目： 超外差式調(diào)幅收音機(jī) 系 （院）：_學(xué) 期：_專業(yè)班級(jí)：_姓 名：_學(xué) 號(hào)：_目 錄1 引言12 設(shè)計(jì)目的及要求13 超外差調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)13.1 超外差式調(diào)幅接收機(jī)的原理13.2 輸入回路設(shè)計(jì)23.3 本振回路設(shè)計(jì)33.4 混頻電路設(shè)計(jì)43.5 中頻放大電路設(shè)計(jì)53.6 檢波電路設(shè)計(jì)63.7 前置低頻電壓放大電路設(shè)計(jì)73.7 功放電路設(shè)計(jì)83.8 超外差調(diào)幅接收機(jī)的總電路94 心得體會(huì)11參考文獻(xiàn)11超外差調(diào)幅接收機(jī)1 引言這學(xué)期開了一門課，高頻電子線路，通過這門課我對(duì)無線電通信的理論知識(shí)有了一定的理解和認(rèn)識(shí)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)的理解，通

2、過課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)查尋資料、比較方案；學(xué)會(huì)了一點(diǎn)通信電路的計(jì)算，也能進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力。低頻信號(hào)有效的發(fā)射出去需要經(jīng)過高頻信號(hào)調(diào)制，利用高頻信號(hào)作為載波，對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳遞，可以用不同的調(diào)制方式。在無線電廣播中可分為調(diào)幅制、調(diào)頻制兩種調(diào)制方式。目前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機(jī)，一般都采用超外差式，它具有靈敏度高、工作穩(wěn)定、選擇性好及失真度小等優(yōu)點(diǎn)。這次課程設(shè)計(jì)我選用了超外差式收音機(jī)的設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)目的及要求(1)目的：基本掌握調(diào)幅接收機(jī)各功能模塊的基本工作原理。鞏固掌握電路設(shè)計(jì)的基本思想和方法。提高分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。(2)要求：學(xué)會(huì)將接收的普通調(diào)幅信號(hào)轉(zhuǎn)化為固定的中頻信號(hào)（4

3、65kHz）。能對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大。能把中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為原來的低頻調(diào)制信號(hào)。3 超外差調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)3.1電路的工作原理調(diào)幅收音機(jī)的工作原理過程為：天線接收到的高頻信號(hào)通過輸入，將所要收聽的電臺(tái)在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個(gè)預(yù)先確定好的頻率（我國為465KHz），然后再進(jìn)行放大和檢波。這個(gè)固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。我們?cè)谑找魴C(jī)內(nèi)制造個(gè)振蕩電波(通常稱為本機(jī)振蕩)，使它和外來高頻調(diào)幅信號(hào)同時(shí)送到一個(gè)晶體管內(nèi)混合，這種工作叫混頻。由于晶體管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的頻率，這就是外差作用。任何電臺(tái)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

4、。調(diào)諧回路的輸出，進(jìn)入混頻級(jí)的是高頻調(diào)制信號(hào)，即載波與其攜帶的音頻信號(hào)?；祛l器輸出的攜音頻包絡(luò)的中頻信號(hào)由中頻放大電路進(jìn)行一級(jí)、兩級(jí)甚至三級(jí)中頻放大，從而使得到達(dá)二極管檢波器的中頻信號(hào)振幅足夠大。二極管將中頻信號(hào)振幅的包絡(luò)檢波出來，這個(gè)包絡(luò)就是我們需要的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)最后交給低放級(jí)放大到我們需要的電平強(qiáng)度，然后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出足夠的音量。超外差式收音機(jī)主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低頻放大器、功率放大電路和喇叭或耳機(jī)組成。輸入回路低頻功率放大低頻電壓放大檢波器中頻放大混頻本振圖1 超外差式調(diào)幅收音機(jī)的原理框圖從天線感應(yīng)到的高頻調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)輸入回路的選擇送入變頻器。本振信號(hào)

5、與接收到的高頻調(diào)幅信號(hào)在變頻器內(nèi)經(jīng)過混頻作用，得到一個(gè)與接收信號(hào)調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號(hào)。該中頻調(diào)幅信號(hào)經(jīng)中頻放大后，送入檢波器，把原音頻信號(hào)解調(diào)出來，并慮出殘余中頻分量，再由低頻功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。3.1 輸入回路設(shè)計(jì)接收機(jī)輸入回路的任務(wù)是接收廣播電臺(tái)發(fā)射的無線電波，并從中選擇出所需電臺(tái)信號(hào)。下圖中由高頻和低頻通過乘法器和加法器輸出所需要的調(diào)幅波，然后通過電容c1，c2和變壓器組成的LC諧振電路，形成載波頻率為fc的高頻已調(diào)信號(hào)，輸入到混頻器中。圖2 輸入回路電路圖上圖中，所以輸出調(diào)幅電壓，式中是調(diào)幅信號(hào)的調(diào)幅系數(shù)，即調(diào)幅度。由已給參數(shù)f1=1kHZ,f2=1000kHZ,由

6、公式可得調(diào)幅波。圖3 輸入回路仿真圖注：上圖仿真圖中in1為輸入的低頻信號(hào)的波形，in2為輸入的高頻信號(hào)的波形，out為輸出調(diào)幅波信號(hào)的波形。3.2 本振電路設(shè)計(jì)本振電路是由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生頻率為fl的本振信號(hào)，輸入到混頻電路中。由于fi是固定值，所以fl也是可調(diào)的。下圖為電容三點(diǎn)式振蕩電路。圖中RB1，RB2和RE是偏執(zhí)電阻C1和CE為旁路電容，Cc為隔直流電容，CE和RE組成負(fù)反饋電路，L和C1,C2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，三極發(fā)射機(jī)通過CE交流接地，所以C2上反饋到發(fā)射結(jié)的電壓必須加到三極管的基極上。圖4 本振電路圖根據(jù)反饋振蕩器的起振條件：振幅起振條件或和相位起振條件可得電容三點(diǎn)式振蕩器的震蕩

7、角頻率,式中,，,L=2UH,根據(jù)公式,可算出輸出波的頻率大小約為10MHZ。圖5 本振電路仿真圖注：上圖中in為輸入的直流波形，out為輸出的本振信號(hào)波形。3.3 混頻電路設(shè)計(jì)混頻電路是超外差式接收機(jī)的重要組成部分，其作用是將天線上感生的輸入高頻信號(hào)變換為頻率固定的中頻信號(hào)?；祛l電路靠近接收天線，它的性能直接影響接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍等性能?；祛l電路中有兩個(gè)輸入信號(hào)，載波頻率為fc的高頻信號(hào)和頻率為fl的本振信號(hào)，作用是將fc高頻已調(diào)信號(hào)不失真的變化為載波頻率為fi的中頻已調(diào)信號(hào)。其中fi為接收機(jī)的中間頻率，fi=fl-fc。在我國調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻為465KHZ。下圖為二極管環(huán)形混頻電路圖，它具

8、有工作頻帶寬（從幾十千赫到幾千兆赫）、噪聲系數(shù)低（約6db）、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。圖6 混頻電路圖混頻增益，為混頻器的輸出中頻信號(hào)電壓，為輸入信號(hào)電壓。注：由于元件庫元件種類有限，不能仿真出混頻電路。3.4 中頻放大電路設(shè)計(jì)中頻放大器是由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成，用來放大中頻調(diào)幅信號(hào)。下圖是調(diào)幅波進(jìn)入放大器的基極來放大中頻信號(hào)，再通過變壓器輸出所需要的放大后的信號(hào)。變壓器和C1組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還起阻抗變換作用，所以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C1組成LC并聯(lián)諧振回路，諧振于中頻465KHZ。由于并聯(lián)諧振回路對(duì)諧振頻率的信號(hào)阻抗很大，對(duì)非諧振

9、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，從而完成選頻作用，提高了接收機(jī)的選擇性。圖7 中頻放大電路圖 圖8 中頻放大仿真圖注：in為輸入中頻調(diào)幅波波形，out為輸出被放大信號(hào)的波形。由圖8可得，輸入波幅值大小約為9v，輸出波幅值大小約為5v，所以調(diào)幅信號(hào)被放大倍數(shù)=9/5=1.8倍。3.5 檢波電路設(shè)計(jì)檢波二極管的作用是利用單向?qū)щ娦詫⒅蓄l信號(hào)中的低頻信號(hào)取出來，其工作頻率較高，處理信號(hào)幅度較弱。下圖采用二極管包絡(luò)檢波。為了提高檢波性能，R和C的值應(yīng)足夠大，滿足和的條件。圖9 檢波電路圖為了不產(chǎn)生惰性失

10、真，充要條件為，其中C=C1+C2。圖10 檢波電路仿真圖注：in為被放大后的中頻信號(hào)的波形，out為經(jīng)包絡(luò)檢波后的波形。3.6 前置低頻電壓放大電路設(shè)計(jì)低頻放大電路由小信號(hào)放大器組成，作用是將檢波后的信號(hào)的電壓進(jìn)行放大。下圖為共射放大器，圖中R2，R3和R4共同構(gòu)成分壓式偏置電路，C3為隔直流電容，C2為旁路電容，電源給三極管的基極和集電極加上偏置電壓，通過集電極經(jīng)過電容輸出放大后的電壓。圖11 低放電路圖 根據(jù)電壓增益公式，其中,所以上圖中，所以此圖中信號(hào)的電壓被放大了大約3.9倍。圖12 低放電路仿真圖注：in為檢波后的波形，out為經(jīng)低放后的波形。3.7 低頻功率放大電路設(shè)計(jì)功率放大器

11、與其他放大器一樣，都是在輸入信號(hào)作用下，將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率。低頻功率放大電路是由功率放大器組成，用來放大出較大的電壓和電流，向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率，能安全，高效率，不失真地輸出所需信號(hào)功率（小到零點(diǎn)幾瓦，大到幾十千瓦）。下圖為乙類推挽功率放大電路。圖13 功放電路圖 若輸入充分激勵(lì)，則輸出功率，直流功率，所以相應(yīng)的最大集電極效率，所以工作效率高。圖14 功放仿真圖注：C1P為經(jīng)過低放的正弦波的功率，C3P為經(jīng)過功放后的正弦波的功率。由圖14可得，輸入波功率大小約為6uw，輸出波功率大小約為16uw，所以功率放大倍數(shù)=16/6=2.6倍。3.8 超外差調(diào)幅接收機(jī)的總電路圖

12、15 超外差式調(diào)幅接收機(jī)的總電路圖4 心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)覺我學(xué)到了很多。從拿到課題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短的幾天時(shí)間里，和同學(xué)一起在圖書館翻閱資料，爭(zhēng)論問題，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的，只有在理論與實(shí)踐相結(jié)合的前提下，才能從中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。在這次設(shè)計(jì)過程中遇到很多困難，一開始無從下手，然后從書中找材料，和同學(xué)商量，還發(fā)現(xiàn)對(duì)以前的很多知識(shí)掌握的都不好，因此繞了很多彎。從一開始老是出錯(cuò)，到后來仿真不出結(jié)果，在很多錯(cuò)誤的地方糾結(jié)，整天泡在學(xué)校機(jī)房和同學(xué)一起商討，但結(jié)果還是不令人滿意。但是通過這次實(shí)踐，我對(duì)這些知識(shí)掌握得更加牢固了，總的來說收貨頗大。參考文獻(xiàn)1 馮軍,謝嘉奎. 電子線路線性部分（第五版）. 北京：高等教育出版社,2010.2 謝佳奎. 電子線路非線性部分（第四版）. 北京：高等教育出版社,2010.3 韋琳. 圖解模擬電路. 北京：科學(xué)出版社,2006.4 陽昌漢. 高頻電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社,2006.