高頻調頻接收機設計報告

1、目錄摘 要2一、選題意義3二、總體方案42.1設計目的42.2.設計思路4三、調頻接收機的基本工作原理5四、調頻接收機的主要技術指標64.1工作頻率范圍64.2靈敏度64.3選擇性64.4頻率特性64.5輸出功率6五、各部分性能分析75.1、高頻放大電路75.2、混頻電路85.3、 本振電路85.4 、混頻器105.5、中頻放大電路125.6 確定電路參數(shù)135.7、鑒頻電路145.8、 低頻放大電路155.9 電路參數(shù)：16六、 心得體會17七、 參考文獻18簡易調頻接收機的設計摘 要本次課程設計，其目的是得到一個超外差式的調頻接收機。所謂超外差，是指將所要接收的電臺在調諧電路里調好以后，經

2、過電路本身的作用，就變成另外一個預先確定好的頻率，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。在超外差式調頻接收機的設計過程中，應將其分為選頻網(wǎng)絡、高頻放大、變頻、中頻放大、解調、低放和低頻功放七個部分。但是在設計時必須全面考慮，妥善處理一些相互牽制的矛盾，特別要抓住主要矛盾（穩(wěn)定性、選擇性、失真等），才能使得接收機有較好的指標。超外差式接收機能夠大大提高接收機的增益、靈敏度和選擇性。超外差電路的典型應用是超外差接收機，其優(yōu)點是：容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。具有較高的選擇性和較好的頻率特性。容易調整。缺點是電路比較復雜，同時也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干

3、擾和中頻干擾等。隨著集成電路技術的發(fā)展，超外差接收機已經可以單片集成。關鍵詞：超外差，調頻，本振，混頻一、選題意義社會發(fā)展到今天，現(xiàn)代化的工具顯得越來越重要。接收機的功能是恢復用于調制發(fā)射機的原始信號。該過程稱作解調，實現(xiàn)這一恢復功能的電路稱作解調器。檢波器這一術語也在使用，有時將單個超外差式接收機的解調器稱為第二檢波器。對于模擬解調器，我們希望能夠使失真和噪聲最小，這樣輸出信號波形就會盡可能地接近原始信號了。數(shù)字解調的作用是產生或恢復出與發(fā)射機輸入同樣類型的數(shù)字輸出，且具有盡可能少的誤差和正確的信號速率。因此，模擬與數(shù)字信號解調器的性能測量方法是個同的。通常，數(shù)字解調器可在調制解調器中單獨配

4、制，也可與數(shù)字調制器一起構成發(fā)射機。此次高頻電子線路課程設計主要設計出一個能夠處理高頻信號的實用電路。系統(tǒng)中的接收機單元對調頻信號進行解調，恢復出原始的音頻信號。一人在發(fā)射機單元對著話筒講話，另一人在接收機單元通過耳機便可聽到較清楚的話音。二、總體方案2.1設計目的1）掌握調頻接收機整機電路的設計方法。2）學會如何將高頻單元電路組合起來實現(xiàn)滿足工程實際需要的整機電路。3）能夠使用電路仿真軟件進行電路調試。2.2.設計思路整個電路由六部分組成，分別為高頻放大、混頻、本振、中放、鑒頻、低頻放大。（1）高頻放大：高頻放大器是用來放大高頻信號的器件（在接收機中，高放所放大的對象是已調信號，它除載頻信號

5、外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對象是載頻信號這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負載，讓信號諧振在信號載頻。這樣做的好處是：1）回路諧振能抑制干擾；2）并聯(lián)回路諧振時，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號。（2）混頻：混頻是將高頻放大信號和本振信號混合，輸出一個中頻信號，在調頻電路中，本振信號必須是獨立的，這是與調幅電路最大的一個區(qū)別?；祛l電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器來實現(xiàn)這種搬移。 （3）本振：本振電路用lc諧振回路來產生一個穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號混頻，得到一個中頻信號。 （4）中放：如果外來信號和本機振蕩相差不是預定

6、的中頻，就不可能進入放大電路。因此在接收一個需要的信號時，混進來的干擾電波首先就在變頻電路被剔除掉，加之中頻放大電路是一個調諧好了的帶有濾波性質的電路，所以接收機的選擇性指標很高。超外差式接收機能夠大大提高收音機的增益、靈敏度和選擇性。因為不管電臺信號頻率如何都變成為中頻信號，然后都能進入中頻放大級，所以對不同頻率電臺都能夠進行均勻地放大。中放的級數(shù)可以根據(jù)要求增加或減少，更容易在穩(wěn)定條件下獲得高增益和窄帶頻響特性。此外，由于中頻是恒定的，所以不必每級都加入可變電容器選擇電臺，避免使用多聯(lián)同軸可變電容器，而只需在調諧回路和本振回路用一只雙連可變電容器就可完成接收。（5）鑒頻：在鑒頻器部分，采用

7、比例鑒頻器，普通鑒頻器的線性范圍較寬，調整較易，但在鑒頻器前必須加上一級限幅器，而比例鑒頻器則不需要但是為了得到良好的限幅特性，必須仔細調整比例鑒頻器的工作狀態(tài)與電路參數(shù)，也可以在前一級加一個限幅器。（6）低頻放大：一般從鑒頻器輸出的信號都比較小，為了得到我們所需的信號，必須將輸出信號進行放大。一般采用三極管放大電路來實現(xiàn)這一功能。因為本次設計是音頻信號，所以采用運算放大器效果比較好。 高頻電路很容易受到干擾，所以對信號的要求比較高，在中頻放大器電路的輸出端，如果直接接鑒頻器，很可能得到很多不需要的波形，用濾波器很難濾除，所以在鑒頻器的輸入端加一級限幅器，去除不需要的波，使輸出更為純凈。三、調

8、頻接收機的基本工作原理其基本框圖如下：天線線中頻放大器高頻放大混頻器本地振蕩器檢波器低頻放大器揚聲器調諧回路一般調頻接收機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，經輸入調諧回路選頻為f1，再經高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號?；祛l級的輸出接調頻回路選出中頻信號（f2-f1），再經中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調出低頻調制信號，由低頻功放級放大，驅動揚聲器。 從天線接收到的高頻信號f1，經過混頻、濾波成為固定中頻f= f2 f1的接受機，稱為超外差式

9、接受機。由于天線接收到的高頻信號經過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。四、調頻接收機的主要技術指標4.1工作頻率范圍接收機可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機的工作頻率必須與發(fā)射機的工作頻率相對應。頻率范圍：5351065khz，中頻頻率：465khz。4.2靈敏度接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調頻廣播收音機的靈敏度一般為530uv。4.3選擇性接收機從各種信號和干擾中選出所需信號（或衰減不需要的信號）的能力稱為選擇性，單位用db（分貝）表

10、示db數(shù)越高，選擇性越好。調頻收音機的中頻干擾應大于50db。4.4頻率特性接收機的頻率響應范圍稱為頻率特性或通頻帶。調頻機的通頻帶一般為200khz。4.5輸出功率接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值時）功率稱為輸出功率。五、各部分性能分析5.1、高頻放大電路高頻放大器是用來放大高頻信號的器件，在接收機中，高頻放大器放所放大的對象是已調信號，它除載頻信號外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對象是載頻信號這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負載，讓信號諧振在信號載頻（若有邊頻分量，便要設計回路的通頻帶能通過邊頻，使已調信號不失真）。這樣做的好處是：1）回路諧振能抑制

11、干擾；2）并聯(lián)回路諧振時，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號。對高放的主要要求是:(1) 工作穩(wěn)定：放大器可能會產生正反饋，它影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴重時，會引起振蕩，使放大器變成振蕩器，從而完全破壞了放大器的正常工作。因此，在正常工作中要保證放大器遠離振蕩狀態(tài)而穩(wěn)定的工作。（2）選擇性好，有一定的通頻帶。（3）失真小，增益高，并且工作頻率變化時增益變動不應過大，工作頻率越高，晶體管的放大能力越小，增益越低。增益變化太大時，則靈敏度相差將很懸殊。共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負載為lc并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電

12、容及連接導線的分布參數(shù)等會影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻ra2,ra3,ra4及ra6決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。從天線anta1接收到的高頻信號經過ca1、cca1、la1組成的選頻回路，選取信號為fs=10.7mhz的有用信號，經晶體管qa1進行放大，由ca3、ta1初級組成的調諧回路，進一步濾除無用信號，將有用信號經變壓器和cb1耦合進入mc3361。5.2、混頻電路本次設計的高頻放大電路運用的核心器件是場效應管。場效應管放大器有以下優(yōu)點：場效應管柵流小，輸入阻抗高， 大。放大時工作在幾乎不隨改變的區(qū)域，輸出阻抗高。因輸入輸出阻抗高，故回路可直接與管子相連，而不一定

13、要經過阻抗變換器。當然，在頻率相當高時，因輸入輸出阻抗急劇下降，并且為了匹配，場效應管亦應通過阻抗變換網(wǎng)絡與回路相連。內部反饋比晶體管小。這是因為反饋導納比普通晶體管的小。在頻率很高時，通過的反饋較大，這時可用中和法消除的影響。場效應管的轉移特性為平方曲線，不產生包絡失真、交叉調制、三階互調，阻塞電平可達3-4v。當然，實際特性不可能是理想平方曲線，因而總會有些失真，不過他比一般的晶體管要小的多。噪聲系數(shù)小。5.3、 本振電路在本次設計中，采用改進型電容三點式振蕩電路。因為本振電路的輸出頻率要與高頻放大電路的輸出信號進行混頻，得到一個中頻信號。所以要求本振電路的輸出頻率必須很穩(wěn)定，所以采用了改

14、進型電容三點式。如果本振電路的輸出不穩(wěn)定，將引起變頻器輸出信號的大小改變，振蕩頻率的漂移將使中頻改變。振蕩器的振幅與振蕩管的特性以及反饋電路的特性有關，當溫度及其它管子與反饋電路的特性改變時，振幅也就會改變。為了穩(wěn)定振幅，可在各波段振蕩器的反饋線圈上并聯(lián)不同的電阻以平滑電抗元件的頻率特性，還可用自動增益控制穩(wěn)定振幅。本次設計的電容改進型電路圖如下所示:電容反饋改進振蕩電路等效電路上面第一個圖是一個電容反饋改進振蕩器電路，其交流等效電路電路如上面第二個圖所示。等效電路中c為 由等效電路知此電路中是基極接地，ce之間為c1，be之間為c2，cb之間為l與c串聯(lián)的等效電抗；在振蕩頻率處，選擇，即l與

15、c串聯(lián)后等效為一個電感，因此此電路是電容反饋振蕩器。因為振頻等于諧振頻率，決定于式中 由上式可得若選擇c1c，c2 c，則f0與c1及c2近似無關，這樣，與c1,c2并聯(lián)的分布電容如c11及c22對頻率的影響很小了，頻率穩(wěn)定得以提高。對于提高振蕩電路的穩(wěn)定度有以下幾種方法：（1）提高回路的q值。q值高，可使頻率穩(wěn)定?；芈穛值主要由電感的q值決定，故要提高電感的q值。為此應盡量減小損耗而加大特性電阻。不過，的提高有一定限制，l太大時，損耗也大，而且c太小時并聯(lián)在回路中的雜散電容可與c相比擬，雜散電容將顯著影響頻率的穩(wěn)定。為了減小線圈的損耗，可用高頻損耗小的線圈固架。 （2）減小負載的影響。減小振

16、蕩回路和負載間的耦合程度可減弱負載的影響，不過這時傳送到負載上的振蕩信號也小了，故振蕩要求更強。在振蕩器和負載之間加一級射極輸出器可改善負載對振蕩器的影響，因射極輸出器之輸入阻抗較高，隔離作用較好，同時不增加振蕩功率的要求。5.4 、混頻器 混頻器是一個變頻電路，一般用相乘器，高頻放大電路和本地振蕩電路的輸出信號加到混頻器的輸入端，得到一個差頻。調諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調制信號，即載波與其攜帶的調制信號。經過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程 ( 混瀕和本振的作用 ) 叫做變頻。從頻譜觀點上來看，混頻的作用就是將已調波的頻譜不失真的從的

17、位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可用相乘器和帶通濾波器來實現(xiàn)這種搬移。如圖3所示頻譜電路混頻電路的原理是：把本機振蕩產生的高頻等幅振蕩信號f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺的高頻已調波信號f2同時加到非線性元件的輸入端。利用元件的非線性作用（晶體管的非線性作用）進行混頻。混頻結果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1f2、高次諧波等多種信號。 在本次設計中我們采用二極管環(huán)型混頻器，二極管環(huán)型混頻器的優(yōu)點是工作頻帶寬，可達到幾千兆赫，噪聲系數(shù)低，混頻失真小，動態(tài)范圍等，但其主要缺點就是沒有混頻增益。由于混頻器處于接收機的前端，它的噪聲電平高低對整機有較大的影響，因此要求

18、混頻器的噪聲系數(shù)越小越好。由于混頻依靠非線性特性來完成，因此在混頻過程中會產生各種非線性干擾，如組合頻率，交叉調制，互相調制等干擾。這些干擾將會嚴重的影響通信質量，因此要求混頻電路對此應能有效的抑制。二極管環(huán)型混頻電路上圖是二極管混頻電路的原理圖，圖中us、rs1為輸入信號源，ul、rs2為本振信號源，rl為中頻信號的負載。為了保證二極管工作在開關狀態(tài)，本振信號ul的功率必須足夠大，而輸入信號us功率必須遠小于本振功率。實際二極管環(huán)型混頻器組件各端口都必須接入濾波匹配網(wǎng)絡，分別實現(xiàn)混頻器與輸入信號源本振信號源、輸出負載之間的阻抗匹配。5.5、中頻放大電路中放的作用有兩個主要作用：（1）提高增益

19、，因中頻低于信號頻率，晶體管的y參數(shù)及回路諧振電阻等較大，因此易于獲得較高的增益。差外差接收機檢波前的總增益主要取決于中放。（2）抑制鄰近干擾。對中放的主要要求是工作穩(wěn)定，失真小，增益高，選擇性好，有足夠寬的通頻帶。對于高放，因工作頻率高，通頻帶寬，故高放回路的q值越高越好，這時不必顧慮b太窄的問題；但對于中放，由于工作頻率較低，若回路q值過高，頻帶可能太窄而不能通過全部信號分量，故希望他在要求的通頻帶條件下選擇性越高越好，也就是要求諧振曲線接近矩形。實際諧振曲線很難做到理想矩形，為了衡量實際諧振曲線接近矩形的程度，引入矩形系數(shù)，式中為通頻帶。本次設計的中頻放大電路如圖所示：中頻放大電路信號從

20、變頻器輸出，通過變壓器b10加到第一級中放bg4. bg4為雙回路放大器，b11的初級和c38構成初級回路。b11的次級和b12的初級構成次級回路的電感，而電容是c40。兩者組成電感耦合對稱雙回路。bg4集電極以自耦變壓器方式接到初級回路，bg5的輸入電阻通過變壓器b12變換為大一些的輸入電阻后和b12的初級并聯(lián)。因b11的次級線圈數(shù)n45只有一圈，而可忽略。r22及c34是自動增益控制濾波器。bg4既通過r15加有固定偏壓，有通過r22加有自動增益控制電壓，此外，射極還有偏壓。第二級中放bg4.單回路中放，與檢波器以變壓器b13耦合。其余元件作用和bg4的相同。r16用的較大，使接收小信號的

21、自動增益控制作用啟動的晚一些，以提高小信號的靈敏度。bg5的工作電流較大，約1.6-2ma，以獲得較大的增益和動態(tài)范圍。5.6 確定電路參數(shù)（1）管子主要根據(jù)工作頻率選定，晶體管的特征頻率ft應大于中頻的5-10倍（至少3倍）。電路型式主要根據(jù)矩形系數(shù)、通頻帶決定。單回路放大器矩形系數(shù)差，頻帶窄；在矩形系數(shù)要求不高，通頻帶小于3mhz時才使用單回路放大器。參差調諧放大器矩形系數(shù)好，通頻帶最寬，但調整較煩；雙回路放大器矩形系數(shù)較好，通頻帶較寬。（2）求ql:由求出每級通頻帶b，再由b求出每個回路的等效q值。（3）決定回路電容和電感：由可得，當不大時，偏導數(shù) 可用 代替，即于是的絕對值為 通常要求

22、滿足由以上式子可得回路的總電容為外接電容與分布電容之和 。 是比較穩(wěn)定的，而可能變化，計算中通常取的變化為的10%，即所以 回路電容為5.7、鑒頻電路鑒頻器的任務是從調頻信號中檢出調制信號，它包括變換部分及振幅檢波器部分。普通鑒頻器的線性范圍較寬，調整較易；但由可以看到，u=正比于前級集電極電流的基波幅度icm1，鑒頻前若無限幅器，則icm1不為常數(shù)，于是u=將隨icm1即接收信號的大小改變，而不能去掉寄生調幅的影響。故用普通鑒頻器時，前面必須使用限幅器。但限幅器要求較大的輸入信號，這導致限幅前高頻級數(shù)的增加哦。比例鑒頻器可改正這一缺點，它能同時完成限幅及鑒頻的任務，其輸入信號不必太大。比例鑒

23、頻器的u=為普通鑒頻器的一半。但因比例鑒頻器有限幅作用，其輸入信號即鑒頻器輸入端初級回路電壓約只有0.1v即可工作。所以在本次設計中采用了比例鑒頻器，其單元電路圖如下所示：鑒頻電路圖中c1是高頻濾波電容，r及c是減重網(wǎng)路，它用來提高抗干擾性。其作用原理是：在發(fā)射機中用加重網(wǎng)絡加重高音，接收時用減重網(wǎng)絡削弱高音，于是不存在高音頻率失真。這樣一來，減重網(wǎng)路把高音端的干擾削弱了，故接收機的信噪比得以提高；或者說，減重網(wǎng)絡壓縮了通頻帶，減小了噪聲。圖中電容c上的輸出電壓在高音時因c的電抗減小而下降。5.8、 低頻放大電路檢波濾波后的音頻信號由電位器rp送到前置低放管vt4，經過低放可將音頻信號電壓放大

24、幾十到幾百倍，但是音頻信號經過放大后帶負載能力還很差，不能直接推動揚聲器工作，還需進行功率放大。旋轉電位器rp可以改變vt4的基極對地的信號電壓的大小，可達到控制音量的目的從鑒頻器輸出的信號一般很小，所以在輸出極一般采用低頻功率放大電路，如果是音頻信號，可以外加一個喇叭。單元電路如圖所示：低頻放大電路 5.9 電路參數(shù)：選擇振幅檢波二極管。選定回路電容。求回路電感 選定及，求及 驗算：在比例鑒頻中，故求負載電阻 =4-8求,因為k可按下式求出：故 = 求u= 調試收音機裝焊完成后，必須先檢測裝焊有無問題，如用萬用表測量整機工作電流和各工作點電壓來判斷電路工作是否正常。一臺不經過調整的收音機可能

25、收不到電臺或聲音很小，要提高收音機的靈敏度、選擇性和收聽頻率范圍，還必須經過調整。在通電調試之前，要對照印刷電路圖認真檢查元器件有無錯漏的地方，焊點之間有沒有短路現(xiàn)象，元器件引線之間有無相碰現(xiàn)象等。調試前的檢查:1）檢查三極管及其管腳是否裝錯，振蕩變壓器是否錯裝中頻變壓器，各中頻變壓器是否前后倒裝，是否有漏裝的元件。2)天線線圈初次級接入電路位置是否正確。3)電路中電解電容正負極性是否有誤。4）印刷線路是否有斷裂、搭線，各焊點是否確實焊牢，正面元件是否相互碰觸。六、 心得體會一周的高頻電路課程設計進行的很快，眨眼就過去了，雖然只有一周的時間但是感覺卻是那么漫長，當我拿到課題時我不知道從何下手，急得我不知如何是好，我想著主要原因是沒學好高頻電子線路著門課。但是車到山前必有