高頻電子線路課程設計之AM接收系統(tǒng)111

PAGEPAGE3目錄摘要 1第1章前言 2第2章基本原理 32.1混頻器 42.2解調電路 42.3高頻小信號放大器 5第3章單元電路模塊設計及仿真 63.1輸入回路 63.2變頻級回路 63.3解調電路 7第4章收音機的調試 11第5章課程設計體會 12第6章參考文獻 13附錄：元器件清單 14摘要人類自從發(fā)現(xiàn)能利用電波傳遞信息以來，就不斷研究出不同的方法來增加通信的可靠性、通信的距離、設備的微形化、省電化、輕巧化等。接收信息所用的接收機，俗稱為收音機。目前的無線電接收機不單只能收音，且還有可以接收影像的電視機、數字信息的電報機等。隨著廣播技術的發(fā)展，收音機也在不斷更新?lián)Q代。收音機接收天線將廣播電臺播發(fā)的高頻的調幅波接收下來，通過變頻級把外來的各調幅波信號變換成一個低頻和高攀之間的固定頻率—465KHz（中頻），然后進行放大，再由檢波級檢出音頻信號，送入低頻放大級放大，推動喇叭發(fā)聲。不是把接收天線接收下來的高頻調幅波直接放大去檢出音頻信號（直放式）。在設計中，是根據所要求的內容、指標進行各單元的設計，擬定單元電路，初步確定電路元件參數；再根據組合起來的系統(tǒng)電路進行核算，確定整機電路。關鍵詞：調幅；設計；仿真。

第1章前言人類自從發(fā)現(xiàn)能利用電波傳遞信息以來，就不斷研究出不同的方法來增加通信的可靠性、通信的距離、設備的微形化、省電化、輕巧化等。接收信息所用的接收機，俗稱為收音機。目前的無線電接收機不單只能收音，且還有可以接收影像的電視機、數字信息的電報機等。

隨著廣播技術的發(fā)展，收音機也在不斷更新?lián)Q代。自1920年開發(fā)了無線電廣播的半個多世紀中，收音機經歷了電子管收音機、晶體管收音機、集成電路收音機的三代變化，功能日趨增多，質量日益提高。20世紀80年代開始，收音機又朝著電路集成化、顯示數字化、聲音立體化、功能電腦化、結構小型化等方向發(fā)展。

1947年、美國貝爾實驗室發(fā)明了世界上第一個晶體管，從此以后．開始了收音機的晶體管時代．并且逐步結束了以礦石收音機、電子管收音機為代表的收音機的初級階段。

1956年，西德西門子公司研制成了超高頻晶體管，為調頻晶體管收音機創(chuàng)造了必要的條件。1959年．日本索尼公司生產了第一代調頻晶體管收音機。

1961年，美國研制了集成電路。隨后．1966年，日本利用這一技術設計了世界上第一臺集成電路收音機，開始了收音機工業(yè)的又一場技術革命。從此收音機向著小型化、系列化、集成化、低功耗、多功能的方向發(fā)展。

目前調頻式或調幅式收音機，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。

收音機接收天線將廣播電臺播發(fā)的高頻的調幅波接收下來，通過變頻級把外來的各調幅波信號變換成一個低頻和高攀之間的固定頻率—465KHz（中頻），然后進行放大，再由檢波級檢出音頻信號，送入低頻放大級放大，推動喇叭發(fā)聲。不是把接收天線接收下來的高頻調幅波直接放大去檢出音頻信號（直放式）。

在設計中，是根據所要求的內容、指標進行各單元的設計，擬定單元電路，初步確定電路元件參數；再根據組合起來的系統(tǒng)電路進行核算，確定整機電路。。

該課程設計是針對某一理論課程的要求，對我們進行綜合性實踐訓練的實踐學習環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)我們運用課程中所學的理論知識與時間緊密結合，獨立地解決實際問題的能力。

無線電廣播的接收是由收音機實現(xiàn)的。收音機的接收天線收到空中的電波；調諧電路選中所需頻率的信號；檢波器將高頻信號還原成聲頻信號(即解調)；解調后得到的聲頻信號再經過放大獲得足夠的推動功率；最后經過電聲轉換還原出廣播內容?？梢姡跓o線電廣播和接收過程中，無線電波是信息傳播的重要工具。

利用無線電波作為載波，對信號進行傳遞，可以用不同的裝載方式。在無線電廣播中可分為調幅制、調頻制兩種調制方式。目前調頻式或調幅式收音機，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。第2章基本原理超外差調幅收音機基本原理：空間有許許多多電臺發(fā)送的電磁波，它們都有自己的固定頻率，收音機通過天線和由電感線圈和可變電容器組成的諧振電路（稱調諧電路）來選擇性的接收所需高頻信號。由調諧電路選擇出的所需要的電臺信號是已調幅的高頻信號，并且十分微弱，需要先經過高頻小信號放大器進行放大處理，再經過變頻器（混器和本振）將高頻信號變?yōu)轭l率為465Kz的中頻信號，這是超外差式收音機的核心部分，由于它是調制信號，喇叭無法將這種信號直接還原成聲音，因此，必須從高頻信號中把音頻信號分離出來，這個分離過程稱為解調，或檢波。在收音機中，檢波是由半導體器件二極管或三極管來完成。調幅的高頻信號經檢波還原出音頻信號，再經過低頻功放然后送往喇叭，喇叭將音頻信號還原為聲音。圖2-1整體電路收音機接收天線將廣播電臺播發(fā)的高頻的調幅波接收下來，通過變頻級把外來的各調幅波信號變換成一個低頻和高頻之間的固定頻率—465KHz（中頻），然后進行放大，再由檢波級檢出音頻信號，送入低頻放大級放大，推動喇叭發(fā)聲。而不是把接收天線接收下來的高頻調幅波直接放大去檢出音頻信號（直放式）。超外差式收音機由輸入回路高放混頻級、一級中放、二級中放、前置低放兼檢波級、低放級和公放級等部分組成，接受頻率范圍為535KHZ~1605KHZ的中波段。調幅接收系統(tǒng)的工作原理過程為：天線接收到的高頻信號通過輸入，將所要收聽的電臺在調諧電路里調好以后，經過電路本身的作用，就變成另外一個預先確定好的頻率（我國為465KHz），然后再進行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產生的。我們在收音機內制造—個振蕩電波(通常稱為本機振蕩)，使它和外來高頻調幅信號同時送到一個晶體管內混合，這種工作叫混頻。由于晶體管的非線性作用導致混頻的結果就會產生一個新的頻率，這就是外差作用。任何電臺的頻率，由于都變成了中頻，放大起來就能得到相同的放大量。調諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調制信號，圖2-2調幅超外差收音機的工作原理方框圖即載波與其攜帶的音頻信號。混頻器輸出的攜音頻包絡的中頻信號由中頻放大電路進行一級、兩級甚至三級中頻放大，從而使得到達二極管檢波器的中頻信號振幅足夠大。二極管將中頻信號振幅的包絡檢波出來，這個包絡就是我們需要的音頻信號。音頻信號最后交給低放級放大到我們需要的電平強度，然后推動揚聲器發(fā)出足夠的音量。2.1混頻器混頻，又稱變頻，其基本功能是保持已調信號的調制規(guī)律不變，進一步使載波頻率升從頻譜角度看，變頻功能的實質是將已調信號的頻譜沿頻率軸做線性搬移，因而變頻電路必須由乘法器何種頻帶同濾波器組成?；祛l是頻譜的線性搬移過程。完成頻譜的線性搬移功能的關鍵是要活的兩個輸入信號的乘積，能找到這個乘積項，就可完成所需的線性搬移功能。如下圖圖2-3混頻電路2.2解調電路從高頻已調信號中恢復出調制信號的過程稱為解調。解調是調制的逆過程。條幅信號的解調，通常稱為檢波，其實現(xiàn)方法可分為包絡檢波和同步檢波兩大類，前者只適用于AM波，而DSB或SSB信號只能用同步檢波。當然同步檢波也可以解調AM信號，但因比包絡檢波電路復雜，所以AM信號很少采用同步檢波。1包絡檢波器圖2-4包絡檢波器工作原理圖vs為已調信號,vo為包絡檢波信號1.vs正半周的局部時間(φ<90o)二極管導通，對C充電，τ充=RDC∵RD很小∴τ充很小，vo≈vs2.vs的另外時間(φ>90o)二極管停止，C經R放電，τ放=RC∵R很大∴τ放很大，C上電壓低沉未幾，仍有：vo≈vs1.2.進程循環(huán)往復，C上取得與包絡(調制信號)相一律的電壓波形，有很小的滾動。故稱：包絡檢波。2.3高頻小信號放大器A類(甲類)放大器，是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。這種放大器，由于避免了器件開關所產生的非線性，只要偏置和動態(tài)范圍控制得當，僅從失真的角度來看，可認為它是一種良好的線性放大器。A類放大器在結構上，還有兩類不同的工作方式。其中一類是將兩個射極跟隨器相聯(lián)工作，其偏置電流要增加到在正常負載下有足夠的電流流過，而不使任一器件截止。這一措施的最大優(yōu)點是它不會突然地耗盡輸出電流，如果負載阻抗低于標定值，放大器會短期出現(xiàn)截止現(xiàn)象，在失真上可能略有增加，但不致出現(xiàn)直感上的嚴重缺陷。另一類可稱作為控制電流源型(VCIS)，它本質上是一個單獨的射極跟隨器，并帶有一個有源發(fā)射極負載，以達到合適的電流泄放。這一類作為輸出級時，需要在開始設計之前就把所要驅動的阻抗是多低搞清楚。

第3章單元電路模塊設計及仿真根據超外差收音機的原理，我們可以將圖表3所示的電路分成以下幾個模塊：輸入回路、變頻回路、中頻放大（中放）回路、檢波及AGC回路、低放級回路、功放級回路。3.1輸入回路圖3-1輸入回路從磁性天線感應的調幅信號送入C1a、C2和L1組成的輸入回路進行調諧，選出所需接收的電臺信號，通過互感耦合送入變頻管T1的基極3.2變頻級回路圖3-2變頻電路圖在Multisim10.0工作界面上，創(chuàng)建如圖所示的檢波電路，檢查無誤后，啟動電路仿真，從示波器中觀察輸入信號與輸出信號的仿真，從示波器中觀察輸入與輸出波形。本機振蕩電壓的強弱直接影響到反映管子變頻放大能力的跨導，存在著一個最佳本振電壓值。若振蕩電壓值過小，一旦電池電壓下降，就會停振；若過大，在高端會產生寄生振蕩，由于管子自給偏壓作用，會使管子正常導通時間減少。本振電壓一般選擇在100mV左右，它的輸入電阻低，如果本機振蕩調諧回路直接并入，會使調諧回路的品質因素降低，振蕩減弱，波形變壞，甚至停振。為提高振蕩電路的性能，L3要采取部分接入的方式，使折合到振蕩調諧回路的阻抗增加到。L4不能接反，否則變成負反饋，不能起振。本振回路由L2、C7、C5、C1b組成，它是互感耦合共基調射式的LC振蕩電路。L2抽頭是為了減小晶體管的輸入阻抗對振蕩回路的影響。本振信號通過耦合電容C4從T1的射極注入，它與輸入回路耦合到T1管基極的高頻調幅信號在T1管中混頻，由集電極調諧回路（中周）選出二者的差頻即465kHz的中頻信號，然后再將中頻信號送入中放電路去放大。

為了提高電路的穩(wěn)定性，兼顧變頻和振蕩性能，靜態(tài)工作電流一般取為0.3～0.4mA。為了保證在電源電壓降低時，本機振蕩仍能穩(wěn)定工作，變頻級基極偏置電路采用了相應的穩(wěn)壓措施。3.3解調電路這次在解調過程中采用乘法器解調由混頻器輸出的中頻信號。乘法器既可以采用模擬乘法器電路，也可以通過二極管平衡電路，環(huán)形電路等電路來實現(xiàn)輸入已調波信號與輸入載頻信號的相乘作用。在Multisim10.0工作界面上，創(chuàng)建如圖所示的檢波電路，檢查無誤后，啟動電路仿真，從示波器中觀察輸入信號與輸出信號的仿真，從示波器中觀察輸入與輸出波形。圖3-3解調電路圖3-4解調電路仿真結果

3.4高頻小信號放大器圖3-5高頻小型號放大器在Multisim10.0工作界面上，創(chuàng)建如圖所示的檢波電路，檢查無誤后，啟動電路仿真，從示波器中觀察輸入信號與輸出信號的仿真，從示波器中觀察輸入與輸出波形。圖3-6它將前級的信號再加以放大，以達到規(guī)定的功率輸出，去推動喇叭發(fā)聲，可選擇我們熟悉的OTL電路。低頻放大電路的設計，是根據要求的輸出功率、選擇的電源電壓、喇叭的交流電阻，從后向前進行。確定輸出功率后進行功放管的選擇，應通過手冊查出功放管主要極限參數。例：小功率晶體管3AX31B的極限參數：PCM≥125mW，ICM≥125mA，BVCEO≥12V。末級一對功放管的β、及正向基極—發(fā)射級電阻RBE等都要對稱（保證誤差在20%以內）。激勵級要求輸出功率較小，一般甲類放大器能滿足要求?？汕蟪鲚敵黾壍墓β试鲆妫鶕蟮妮敵龉β手笜思拜斎胱儔浩鞯男师乔蟪黾罴壍妮敵龉β?，定出交流電壓幅值Um及交流電流的幅值Icm，求出變比K及ICQ。功率放大至低放前級要加入合適的負反饋。

第4章收音機的調試圖4-1AM接收系統(tǒng)整機電路圖AM接收系統(tǒng)整機電路圖完成后，經過反復檢查，確實認為沒有連錯即可進行整機的調試。收音機的調試主要有如下幾個方面內容：(1)AM波的生成。它主要是通過改變V1，V2的值，使之產生1V的標準AM信號。(2)中頻頻率的調整。它是通過改變中頻變壓器的電感量，使與它相并聯(lián)的電容器組成的并聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為465kHz。(3)包絡的相干解調。包絡通過乘法器解調電路后輸出解調信號，此時相干載波一和載波同頻同向。(4)由于解調后的信號較弱，必須經過放大器以后才能作為音頻輸出。

第5章課程設計體會此次課程設計，我根據以往的一些經驗教訓，一步一步進行設計制作，首先選定題目，選定題目就有了明確的目標，一切工作就有了重心。然理、檢波原理等相關資料。接著根據資料設計合適的方案，制圖，調試。最終在我的努力下成功完成了這次設計任務。這次課程設計不僅鍛煉了我最基本的高頻電子方面的設計能力，學習和掌握了Multisim仿真軟件應用，更重要的是讓我更深刻的認識了高頻電子線路這門課程在實后根據題目及設計要求，去圖書館或上網搜集調幅原理、調幅收音原理、混頻原際中的應用，檢驗了我的學習情況，加深了對書本中理論知識的認識，也更有利于我們對這門課程的理解。在此次設計時我們也遇到了不少的困難和問題，如參數選擇，方案設計，仿真軟件的應用，資料的查找……但在老師的幫助和我的努力下，最終還是克服了這些困難，使問題得到了解決。其中遇到的問題很多都是在書上不能找到的，所以我們必須利用圖書館和網絡自己查找相關資料，這也提高了我篩選信息的能力，最重要也是最困難的就是實驗參數的決定，這是一個關鍵的步驟，我必須從無數的信息中分離出對自己有用的，然后加以整理，最后才得到合適的數據，使設計最后得以完成。也正是在這個查找與整理的過程中，使我初步學會了如何去找到于自己有用的資源。在這樣一個信息高度發(fā)達的現(xiàn)代社會，我們要想獲得成功，除了自己的努力外，還必須學會利用更多其他人的知識，這樣我們才能快速的掌握知識和能力。當然這個過程是一個積累的過程，當你做的多了以后你就會積累相當多的經驗，會注意在設計的過程中要注意那些問題，那些方法可以使設計一次完成而不用再不斷的返工。不像我們剛開始的時候什么都不知道，真的就是憑著自己上課的一點知識來做的。當然設計會有很多不合理的地方，需要在后期的工作中去修改和完善。首先誠摯的感謝我的論文指導老師陳昊老師，從論文的設計、整改及論文的定稿過程中，自始至終都傾注著老師的心血。老師