調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真

頻頻課程設(shè)計(jì)班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，要求掌握、基本的調(diào)頻接收機(jī)電路的組和調(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：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?108MHz2.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。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)組成調(diào)頻接收機(jī)的工作原理一般調(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fl、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號(hào)。混頻級(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。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L(zhǎng)C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。

VCCRA2>RC--5.1kn：:Jon:::：：：：：：3：：：：■■:Q1::VCCRA2>RC--5.1kn：:Jon:::：：：：：：3：：：：■■:Q1::'——_3DG12C直流通路圖VCCCyreU ayoeld>?□Me -LVo[]P22g信號(hào)源yqe匕晶體管負(fù)載回路交流等效電路圖電路參數(shù)確定：1）設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)由于放大器工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，而且有下式:UBQ=Rb1/(Rb1K)VCC疽U=V-I(R+R)CEQccCQce1疽cq/B取晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：IEQ=1.5mAUeq=3VUceq=9V貝ij Re=Ueq/Ie=1.5KQ 則RA6=1.5kQ取流過(guò)RA3的電流基極電流的7倍，則有：RA3=Ubq/7Ibq=17.6K取18KQ則RA2+WA1=(12-3.7)/3.7*18=40K則取RA2=5.1KWA1選用50K的可調(diào)電阻以調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算諧振回路參數(shù)其中％二{IJmA/26BS=1.15mSGm={IJmA/26S=58mS丫鑿二(gbe+jwcbe)/[1+rbe(gbe+jwcbe)]=1.373*10-3S+j2.88*10-3S則有g(shù).=1.373msr.=1/g.=728QR=2.88mS/w=22.5pFY=(jwccg)/[1+r(g+jwc)]+jwcoe bbbcm bbbe be be=0.216mS+j1.37mS則有g(shù)=0.216mSc=1.37mS/w=10.2pF計(jì)算回路總電容CsC技1/(2nf0)2L二1/[(2*3.14*10.7*106)2*1.8*10-6]=123pFC=C"12C-p22Ci=120-0.432*22.5-10.2=119pF則有CA3=119pF取標(biāo)稱值120pF確定耦合電容及高頻濾波電容高頻電路中的耦合電容及濾波電容一般選取體積較小的瓷片電容，現(xiàn)取耦合電容CA2=0.001uF，旁路電容CA4=0.1uF，濾波電容CA5=0.1uF電壓增益：Av0=-u0/u.『"。地=-P1P2、/P12goe+P22gie+G=(N2=-N1)dB通頻帶：BW=2Af07=f0/QL放大器的選擇性：Kr0.1=B0.1/B0.7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?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(lèi)開(kāi)關(guān)工作的乘法器。二極管環(huán)形混頻電路具有如下特點(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4dB4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).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)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-f1=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。（a）電路 （L）交流等效電路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)的中心頻率，其通帶較寬。5低頻功放1對(duì)放大電路的要求對(duì)低頻功放的要求是根據(jù)負(fù)載的需要，提供足夠的輸出功率。為此，低頻功放的輸出電壓和輸出電流都應(yīng)有足夠大的變化量。低頻功放一個(gè)重要指標(biāo)是最大輸出功率，就是在正弦輸入信號(hào)下，輸出波形不超過(guò)規(guī)定的非線性失真指標(biāo)時(shí)，放大電路的最大輸出電壓與最大輸出電流有效值的乘機(jī)。對(duì)低頻功放的另一個(gè)重要的要求是具有較高的效率。放大電路輸出給負(fù)載的功率是由直流電源提供的。在輸出功率較大的情況下，效率問(wèn)題更為重要。如果功率放大電路的效率不高，不僅將造成能量的浪費(fèi)，而且消耗在放大電路內(nèi)部的電能將轉(zhuǎn)換成為熱能，使管子、元件等溫度升高，因而不得不選用較大容量的放大管和其他設(shè)備，很不經(jīng)濟(jì)。2放大電路中三極管的作用在低頻功放中，三極管通常工作在大信號(hào)狀態(tài)下，使得管子特性曲線的非線性問(wèn)題充分暴露出來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，低頻功放輸出波形的非線性失真比之小信號(hào)放大電路要嚴(yán)重的多。在實(shí)際的低頻功放中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，盡量設(shè)法減小輸出波形的非線性失真。3放大電路的分析方法在低頻功放中，由于三極管的工作點(diǎn)在大范圍內(nèi)變化，因此，對(duì)電路進(jìn)行分析時(shí)，一般不能采用微變等效電路法，而常常采用圖解法來(lái)分析放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況。6.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：2.0—8.0VeDIP16和SO-16兩種封裝形式f工作頻率：60MHz(max)MC3361內(nèi)部電路如下:IFAudioScanSquelchFilterFilterDemodul-

intputGNDMuteControlinputinputOutputatorout

CrystalJ[OSC.1LMixeroutputEVcc[LimiterinputEDecouplingLLimiteroutputEQuadinputL&54321091-JI1-JJCrystalJ[OSC.1LMixeroutputEVcc[LimiterinputEDecouplingLLimiteroutputEQuadinputL&54321091-JI1-JJ-1-1-1-]RFinput]GND]AudioMute]Scancontrol1Squelchinput]Filteroutput]Filterinput]DemodlatoroutMC3361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(2?9V),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2.0uV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。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，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)。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。

（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.⑶.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455KHz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)。六.心得體會(huì)在信息通信如此發(fā)達(dá)的今天，對(duì)我們學(xué)習(xí)電子的學(xué)生而言，正是展示自己才能的時(shí)候。然而過(guò)多的理論性學(xué)習(xí)使我們的思維都很僵硬，缺乏了必要的創(chuàng)新意識(shí)。當(dāng)老師說(shuō)到我們即將進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，我非常的興奮，實(shí)踐對(duì)我來(lái)說(shuō)真是太有吸引力了。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，我們可以把自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)充分運(yùn)用，并進(jìn)一步的的理解，知道了如何在實(shí)踐中更好的運(yùn)用。當(dāng)老師給我們課程題目的時(shí)候，我真的很興奮，因?yàn)槲覀冊(cè)?jīng)在電子工藝實(shí)習(xí)的時(shí)候就做過(guò)收