調(diào)頻接收機(jī)課程設(shè)計(jì)120110修訂版

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 課題名稱 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 1201 學(xué) 號(hào) 201201030110 姓 名 周亮 指導(dǎo)教師 浣喜明 2014年 6 月 27 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課程名稱 通信電子線路課程設(shè)計(jì) 題 目 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 電子信息工程1201班 學(xué)生姓名 周亮 學(xué) 號(hào) 201201030110 指導(dǎo)老師 浣喜明 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期：2014年06月15日設(shè) 計(jì) 完成日期：2014年06月27日 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)頻接收機(jī)，主要技術(shù)指標(biāo)：頻率覆蓋范圍：88108 MHZ

2、；靈敏度：25Vm；選擇性：大于50dB(中頻干擾抑制比)中頻頻率：10.7MHZ；輸出功率Po=0.5W(RL=8) ；二、設(shè)計(jì)要求：1.給出整體設(shè)計(jì)框圖；2.繪制各單元電路電路圖，并計(jì)算和選擇各器件參數(shù)；3.繪制總電路原理圖； 4.寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； 主要設(shè)計(jì)條件提供計(jì)算機(jī)和必要的實(shí)驗(yàn)儀器 說明書格式1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書封面；2、 任務(wù)書；3、 說明書目錄；4、 設(shè)計(jì)總體思路及方案比較；5、 單元電路設(shè)計(jì)；6、 總電路設(shè)計(jì)；7、 設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié)；8、 參考文獻(xiàn)。 進(jìn) 度 安 排第一周：星期一 ： 安排任務(wù)、講課； 星期二 星期三：查資料； 星期四：方案設(shè)計(jì); 星期五：電路設(shè)計(jì) 第二周：星期一星

3、期二：電路設(shè)計(jì) 星期三星期四：寫總結(jié)報(bào)告； 星期五：答辯。 參 考 文 獻(xiàn)1、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)陳大欽主編,高等教育出版社出版2、高頻電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì),楊翠娥主編,哈爾濱工程大學(xué)出版社出版3、通信電路沈偉慈主編,西安電子科技大學(xué)出版社出版4、高頻電子線路胡宴如主編, 高等教育出版社出版5、電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試謝自美主編, 華中理工大學(xué)出版社 6、高頻電子線路曾興雯主編,高等教育出版社出版目 錄一.設(shè)計(jì)目的.1二.調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo).1 1.工作頻率范圍.1 2.靈敏度.1 3.選擇性.1 4.頻率特性.1 5.輸出功率.2三.調(diào)頻接收機(jī)的組成.2四.單元電路設(shè)

4、計(jì).2 1.高頻功率放大電路.3 2.混頻器電路.53.中頻放大電路.74.鑒頻電路.85.低頻功放電路.9五.總體設(shè)計(jì)電路原理圖.10六.各單元電路的仿真.12七設(shè)計(jì)心得體會(huì).16參考文獻(xiàn).1819一. 設(shè)計(jì)目的通過本次課程設(shè)計(jì)，鞏固已學(xué)理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力，了解調(diào)頻接收機(jī)的組成及各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，了解集成電路單片接收機(jī)的性能及應(yīng)用。從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的各單元電路。二. 調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1. 工作頻率范圍接收機(jī)可以接收到的無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8810

5、8MHz。2. 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530uV,本課程設(shè)計(jì)中采用25uV。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)的能力稱為選擇性，單位用dB表示，dB數(shù)越高，選擇性越好。調(diào)頻接收機(jī)的中頻干擾抑制比應(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)的通頻帶一般為200kHz。5. 輸出功率接收機(jī)的負(fù)載輸出的最大不失真功率稱為輸出功率。三.調(diào)頻接收機(jī)組成 輸入回路高頻放大混頻中頻放大低頻功放本機(jī)振蕩調(diào)頻接收機(jī)組成框圖調(diào)頻接收機(jī)的工作原理：天線接收到

6、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f1、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。四.單元電路設(shè)計(jì) 1. 高頻功率放大電路 高頻功率放大電路原理電路工作原理： 從天線ANTA1接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號(hào)為

7、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)一步濾除無用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和CB1耦合進(jìn)入下一級(jí)。電路參數(shù)確定：1.靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置 由于放大器工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，而且有： UBQ=Rb1/(Rb1+Rb2)Vcc IEQ=(UBQ-UBEQ)/Re=ICQ UCEQ=Vcc-IEQ(Rc+Re) IBQ=ICQ/ 取晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：IEQ=1.5A UEQ=3V UCEQ=9V 則RE=UEQ/IE=1.5K 取流過RA3的電流基極電流的7倍，則有：RA3=UBQ/7 IBQ=17.6K 18K，則RA2+WA1=(12-3.7)

8、*18=40K，則取RA2=5.1K WA1選取50K的可調(diào)電阻以調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。2.諧振回路參數(shù)的計(jì)算 其中g(shù)be=IEmA/26S=1.15mS Gm=IEmA/26S=58mS Yie=(gbe+jwCbe)/1+rbe(gbe+jwCbe)=1.373*10-3S+2.88*10-3S 則有g(shù)ie=1.373ms rie=1/gie=728 Cie=2.88mS/w=22.5pF Yoe=(jwCbbCbcgm)/1+rbb(gbe+jwCbe)+jwCbe =0.216mS+j1.37mS 則有g(shù)oe=0.216mS Coe=1.37mS/w=10.2pF 回路總電容C的計(jì)算 C=1

9、/(2fo)2L =1/2*3.14*10.7*1062*1.8*10-6 =123pF C =C-p12Coe-p22Cie =120-0.432*22.5-10.2 =119pF 則有CA3=119pF120pF 3.耦合電容及高頻濾波電容的確定 如上圖高頻電路中取耦合電容CA2=0.001uF,旁路電容 CA4=0.1uF，濾波電容CA5=0.1uF 電壓增益：Auo=-Uo/Ui=-p1p2Yfe/g=-p1p2Yfe/p12goe+p22gie+G=(N2-N1)dB 增頻帶：BW=2f0.7=fo/QL 放大器的選擇性：Kr0.1=B0.1/B0.72.混頻器電路下圖是一種簡(jiǎn)單點(diǎn)頻

10、接收實(shí)用混頻放大器電路，其中三極管T1實(shí)現(xiàn)頻率變換:圖2.1混頻電路將接收到的信號(hào)fi與三極管T2和晶體組成的本機(jī)振蕩的輸出信號(hào)f1進(jìn)行混頻，由f2和C選頻網(wǎng)絡(luò)選出中頻信號(hào)f2=f1-fi，其原理為利用三極管集電極電流ic與輸入電壓Ubc之間的非線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)頻率變換。變換后的調(diào)制參數(shù)（調(diào)制信號(hào)與頻偏）保持不變，僅僅改變載波頻率，因?yàn)楦哳l調(diào)制信號(hào)從基極輸入，本機(jī)振蕩信號(hào)從發(fā)射極輸入。這種電路特點(diǎn)在于，信號(hào)的相互影響較小，不易產(chǎn)生牽引現(xiàn)象，但是要求本振的電壓幅值較大，以便使三極管工作在非線性區(qū)，實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換?；祛l管的靜態(tài)工作點(diǎn)由R1，R2，R3決定，為使三極管工作在非線性區(qū)，靜態(tài)工作點(diǎn)IcQ不能太

11、大，否則非線性作用消失，混頻增益會(huì)大大的下降，但也不能太小，一般選在0.3mA左右較為合適。三極管T2，晶振JT組成的本機(jī)振蕩器電路稱為電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路，又稱“卡畢茲”電路。電路的反饋系數(shù)F=C7/C5。振蕩頻率主要由晶振的頻率決定，因此頻率穩(wěn)定度較高。分析表明振蕩頻率的表達(dá)式 : f0=1/2(Lq C),式中Lq為晶振的等效電感, 與頻率有關(guān)，對(duì)于頻率為幾十兆赫的晶振，Lq約為幾毫亨，C為諧振回路中的總電容，由晶振的等效電容與外接電容共同決定。3.中頻放大電路圖3.1 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。圖中B1、B2為中頻變壓器，它們分

12、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，它諧振于中頻465kHz。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（通常說它只能通過中頻信號(hào)），從而完成選頻作用，提高了收音機(jī)的選擇性。4.鑒頻電路圖4.3雙失諧回路斜率鑒頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的鑒頻電路可分為三類,第一類是調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型。這種類型是先通過線性網(wǎng)絡(luò)把等幅調(diào)頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率成正比

13、的調(diào)幅調(diào)頻波,然后用振幅檢波器進(jìn)行振幅檢波。第二類是相移乘法鑒頻型。這種類型是將調(diào)頻波經(jīng)過移相電路變成調(diào)相調(diào)頻波,其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化成線性關(guān)系,然后將調(diào)相調(diào)頻波與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較,通過低通濾波器取出解調(diào)信號(hào)。因?yàn)橄辔槐容^器通常用乘法器組成,所以稱為相移乘法鑒頻。第三類是脈沖均值型。這種類型是把調(diào)頻信號(hào)通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率相等的單極性等幅脈沖序列,然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值,這就恢復(fù)出與瞬時(shí)頻率變化成正比的信號(hào)。圖是雙失諧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)

14、頻信號(hào)的中心頻率 ,其通帶較寬。次級(jí)兩個(gè)回路的諧振頻率分別01 、02 ,并使01 、02 與c成對(duì)稱失諧。即:01 - c = c - 02 。當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率為c 時(shí),兩個(gè)次級(jí)回路輸出電壓幅度相等,經(jīng)檢波后輸出電壓0 = 01 - 02。當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率由c向升高的方向偏離時(shí), 22回路輸出電壓大,而11 回路輸出電壓小,則經(jīng)檢波后01 <02 ,則0 = 01 - 02 < 0。當(dāng)輸入調(diào)頻波信號(hào)的頻率由c向降低方向偏離時(shí), 11回路輸出電壓大, 22回路輸出電壓小,經(jīng)檢波后01 >02 ,則0 = 01 - 02 > 0 。5.低頻功放電路圖4.4低頻功放

15、電路åp五.整體設(shè)計(jì)電路原理圖 六各單元仿真電路模塊6.1混頻仿真電路仿真波形：6.2本機(jī)振蕩電路仿真波形：6.3中頻放大電路仿真波形：6.4鑒頻電路仿真波形：6.5低頻功放電路仿真波形；七.心得體會(huì)經(jīng)過一個(gè)學(xué)期高頻電子線路的學(xué)習(xí)，高吉祥老師的課本，關(guān)于這門學(xué)科，在課堂上浣喜明老師給我們講的東西挺多的，但總覺得學(xué)的都是一些理論知識(shí)，比較抽象，感覺一個(gè)學(xué)期快結(jié)束了真正學(xué)懂的并不多，但經(jīng)過這兩個(gè)禮拜高頻電子線路的課程設(shè)計(jì)，通過自己親力親為，才真正明白理論與實(shí)踐結(jié)合的含義，也培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考問題與獨(dú)立搜集資料的能力。作為組長(zhǎng)，自己懂得其實(shí)也不多，接到浣老師給我們課程設(shè)計(jì)做了統(tǒng)一的安排，而

16、自己的課題是調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)。接到任務(wù)書的一開始，我就有想法的走進(jìn)圖書館，搜索所需要的有關(guān)調(diào)頻接收機(jī)的書籍資料，從圖書館翻閱幾本書搜集對(duì)自己有用的資料。浣老師要求我們每個(gè)人都要獨(dú)立完成自己的課題，在翻閱了有關(guān)書籍后，我發(fā)現(xiàn)了一些問題，于是又上網(wǎng)查詢，也找到了一些資料，在仍心存不解時(shí)，我就去請(qǐng)教了老師和實(shí)驗(yàn)室的一些有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐。完成這個(gè)之后，我就著手準(zhǔn)備自己的課程設(shè)計(jì)了。閱讀完任務(wù)書，查了一些資料，我首先想到的是怎么設(shè)計(jì)才能讓我設(shè)計(jì)的調(diào)頻接收機(jī)達(dá)到任務(wù)書上的要求。在這個(gè)過程中，也了解了MC3361這些集成芯片真的可以很好地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)電路，通過學(xué)習(xí)自己對(duì)芯片的功能也有所理解。在把整體框架確定好后

17、，接下來就是單元電路的設(shè)計(jì)。經(jīng)過這學(xué)期電子CAD實(shí)習(xí)，對(duì)protel99制圖有了詳細(xì)的了解，于是對(duì)這次課程設(shè)計(jì)中有關(guān)原理圖的繪制算是節(jié)省了不少時(shí)間，還有上個(gè)學(xué)期在模電老師的建議下自己電腦就安裝了mutism軟件，于是對(duì)這次設(shè)計(jì)電路的仿真就起了很大幫助，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)這些軟件的樂趣。通過這兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，才真正覺得自己開始把高頻學(xué)懂了，通過自己找資料，自己確定參數(shù)，自己設(shè)計(jì)電路也讓自己的能力提高了不少，同時(shí)也讓我更深的認(rèn)識(shí)到：什么都只有通過自己獨(dú)立思考，自己動(dòng)手才能真正學(xué)到知識(shí)，體會(huì)其中的樂趣，只有真正享受學(xué)習(xí)，才會(huì)發(fā)覺成功之后的快樂。參考文獻(xiàn)1、無線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì) 黃智偉 北京航空航天大學(xué)出版社2、電子線路綜合設(shè)計(jì)謝自美 華中科技大學(xué)出版社3劉正青 通信電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，湖南工程學(xué)院電氣信息學(xué)院4、高頻電子線路（第三版） 高吉祥 電子工業(yè)出版社5. 張肅文高頻電子線路.高等教育出版社6.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）康華光 華中科技大學(xué)課程組電氣與信息工程系課程設(shè)