調(diào)頻接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄1 引言 .12、設(shè)計(jì)概述 .13. 調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1工作頻率范圍 .1靈敏度 .1選擇性 .2頻率特性 .2輸出功率 .24. 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì) .2調(diào)頻接收機(jī)的工作原理2混頻級(jí)電路 .2集成電路調(diào)頻接收機(jī)4確定電路形式 .4設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算元件參數(shù)5確定交流信號(hào)通路的元件參數(shù)55. 原理圖 .66. 詳細(xì)的元件清單 .77. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 .88. 心得體會(huì) .89. 參考文獻(xiàn) .81 引言隨著人們生活水平的不斷提高和電子科技的飛速發(fā)展， 特別是近年來(lái)物質(zhì)生活水平的提高，人們相互之間交往所利用的通信手段也越來(lái)越多，人們不斷追求生活方式的多樣化和個(gè)性化；電子科學(xué)的發(fā)展尤其是無(wú)線

2、通信的快速發(fā)展給人們工作和生活注入了新的色彩；人們可以隨心所欲地享受著無(wú)線通信工具所帶來(lái)的樂(lè)趣。調(diào)頻模擬通信最早的語(yǔ)音通信方式，廣播電臺(tái)就是它的一種形式，這種傳統(tǒng)的通信方式在今天依然有著廣泛的應(yīng)用，并且也向著多樣化和個(gè)性化和微型化的方向發(fā)展；隨著時(shí)代的發(fā)展它的作用也在發(fā)生著變化，廣播電臺(tái)雖然現(xiàn)在已經(jīng)不是人們獲取信息的一種主要手段，但是它在很多方面依然發(fā)揮著主要的作用，它已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活，在我們小集體范圍內(nèi)如：學(xué)生宿舍、賓館等場(chǎng)所，由于其使用方便、價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、可進(jìn)行一對(duì)多的無(wú)線廣播等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以將依然會(huì)發(fā)揮重要作用。不僅如此，隨著人們追求生活的個(gè)性化它在家庭領(lǐng)域也將會(huì)給人們帶來(lái)很大

3、的樂(lè)趣，利用一個(gè)小型的無(wú)線廣播臺(tái)和一個(gè)微型的收音機(jī)就可實(shí)現(xiàn)在家庭的任何角落播放自己喜歡的音樂(lè)，會(huì)給人們帶來(lái)無(wú)限的樂(lè)趣。本設(shè)計(jì)就是一個(gè)小型的調(diào)幅接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音輸入、線路輸入、以及二者的同時(shí)輸入。2、設(shè)計(jì)概述通過(guò)本課程設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，能建立無(wú)線電調(diào)頻接收機(jī)的整機(jī)概念，了解調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的單各元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級(jí)。初步掌握調(diào)頻接收機(jī)的調(diào)整及測(cè)試方法并學(xué)會(huì)如何將高頻單元電路組合起來(lái)實(shí)現(xiàn)滿足工程實(shí)際需要的整機(jī)電路。3. 調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)工作頻率范圍接收機(jī)可以接

4、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 88108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播收音機(jī)的工作范圍也為 88108MHz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。選擇性接收機(jī)從各種信號(hào)和干擾中選出所需信號(hào)（抑制不需要的信號(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。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200K

5、Hz。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。4. 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)調(diào)頻接收機(jī)的工作原理一般調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖如圖所示. 其工作原理是 : 天線 ( 拉桿天線 ) 接受到的高頻信號(hào) ,經(jīng)輸入調(diào)諧路選頻為f 1, 再經(jīng)高頻放大級(jí)放大( 如果調(diào)諧回路輸車信號(hào)不是很微弱, 可省區(qū)這一級(jí)) 經(jīng)入混頻級(jí) . 本級(jí)振蕩器輸出為含有f1,f2,(f2-f1)等頻率分量的信號(hào)?；祛l級(jí)的輸出接調(diào)諧回路選出中頻信號(hào)（ f1-f1 ）, 再經(jīng)中頻放大器放大，獲得足夠高的增益，然后經(jīng)鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，由低頻功放級(jí)大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器或控制器（遙控開(kāi)關(guān)用） 。由于天線接受到

6、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，選擇性能也比較穩(wěn)定。輸入回路高頻放大混頻中頻放大本機(jī)振蕩低頻功放圖調(diào)頻接收機(jī)組成框圖鑒頻混頻級(jí)電路一種簡(jiǎn)單使用的混頻電路如圖所示。其中三極管VT1 實(shí)現(xiàn)頻率變換，將天線接收到的高頻調(diào)制信號(hào)（ f1 ）與三極管 VT2和晶振組成的本機(jī)振蕩器的輸出信號(hào)（f2 ）進(jìn)行混頻，由 LC選頻網(wǎng)絡(luò)選出中頻信號(hào)（ f2-f1 ）。頻率變換的原理是，利用三極管集電極電流ic 與輸入電壓 ube 之間的非線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)頻率變換的。變換后的調(diào)制參數(shù)（調(diào)制頻率和頻率偏移）保持不變，僅載波頻率變換成中頻頻率。對(duì)于圖2 所示電路，由于高頻調(diào)制信號(hào)從變頻

7、的基極輸入，本機(jī)振蕩信號(hào)從變頻管的發(fā)射極注入，故稱這種電路為基極輸入，發(fā)射極注入式混頻電路，這種電路的特點(diǎn)是：信號(hào)的相互影響較小。不易產(chǎn)生牽引現(xiàn)象，但要求本振的輸出電壓較大（u0u1）,使三極管 VT1工作于非線性區(qū)才能實(shí)現(xiàn)頻率變換。混頻管 VT1 的靜態(tài)工作點(diǎn)由R1 、R2 及 R3 決定（電源電壓 +Ucc 確定時(shí)），為使混頻管在大信號(hào)輸入下進(jìn)入非線性工作區(qū)，靜態(tài)工作電流I CQ不能太大，否則非線性作用消失，混頻增益將大大下降。但I(xiàn) CQ也不能太小，過(guò)小會(huì)造成本機(jī)振蕩停振。實(shí)驗(yàn)表明+Ucc=+6V時(shí)， I CQ取較合適?；祛l管VT1 的靜態(tài)工作點(diǎn)及調(diào)諧回路參數(shù)的計(jì)算與課題高頻小信號(hào)調(diào)諧放大

8、器的計(jì)算方法相同。極三管 VT2 和晶振 ZWB組成的本機(jī)振蕩電路稱為電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路，又稱“考畢茲”電路，其等效電路如圖 (a) 所示。電路的反饋系數(shù)F=C7/C 5。這里的晶振起電感作用。振蕩頻率主要由晶振的頻率決定，因此頻率穩(wěn)定度較高。振蕩頻率f 0 的表達(dá)式為f0=12 Lq C圖（ a）本振等效電路圖 (b) 輸入回路式中， Lq晶振的等效電感，與頻率有關(guān)為十幾兆赫的晶振，C振蕩回路的總電容，由晶振的等效電容 C0 、Cq 與 C4、C5 及Lq 約為幾毫亨；C7共同決定。若選C4C5，C4C7，則C=Cq(C0+C4) Cq+C0+C4Pf式中， Cq 為，所以 C4的取值比

9、較小才能對(duì)晶振的頻率實(shí)現(xiàn)微調(diào)，一般C4為幾 Pf 幾十的小微調(diào)電容。R4R5R6R7畸變，產(chǎn)生高次諧波，影響混頻級(jí)電路的性能。實(shí)驗(yàn)表明 +Ucc=+6V時(shí)， Icq 取較好。電容 C3 為本機(jī)振蕩能夠的輸出耦合電容。由于混頻管工作在非線性狀態(tài)，易引起各種信號(hào)的干擾，如中頻干擾，鏡像干擾等，采用晶振構(gòu)成的本機(jī)振蕩電路可以減小干擾，必要時(shí)，在混頻級(jí)前加一級(jí)高頻調(diào)諧波放大器，可大大抑制象頻干擾。對(duì)于圖 (a) 所示的電路，因本振信號(hào)的頻率福鼎，只能接收一個(gè)頻率的信號(hào)，故稱點(diǎn)頻接收機(jī)或遙控機(jī)，不適合作廣播收音機(jī)。集成電路調(diào)頻接收機(jī)FS2204 的內(nèi)部包含中頻放大器，調(diào)幅檢波器，調(diào)幅混頻器，調(diào)頻鑒頻器，

10、AGC（自動(dòng)增益控制），AFC及音頻功率放大器等電路。如圖所示的電路，對(duì)于調(diào)頻信號(hào)，電路的工作過(guò)程是：的調(diào)頻中頻信號(hào)從腳輸入，經(jīng)內(nèi)部中頻放大器放大由（15）腳輸出。由（ 15）腳與（ 14）腳間外接的的調(diào)頻中周 FT2，電感 L3 及電容 C15（C15=2pF）組成的相移網(wǎng)絡(luò)，使（ 14），（13）腳間的電壓比（ 15），（13）腳間的電壓超前 90 度。移相后的信號(hào)從（ 14）腳輸入，經(jīng)內(nèi)部鑒頻器解調(diào)出音頻信號(hào)，由（ 8）腳輸出。從而完成了調(diào)頻中頻信號(hào)的放大與解調(diào)。 FS2204還可以構(gòu)成單片機(jī)式調(diào)幅收音機(jī)， 如圖 4 所示：當(dāng)開(kāi)關(guān) S置于 A 時(shí)，高頻調(diào)幅信號(hào)從天線 Aa 經(jīng)耦合回路輸入

11、 IC2 的（ 6）腳進(jìn)行高頻放大，并于（ 5）腳外接的本振回路租入信號(hào)進(jìn)行混頻，從（ 4）腳輸出 465kHz 的中頻信號(hào)，調(diào)幅中頻信號(hào)再?gòu)模?2）腳輸入，經(jīng)內(nèi)部中頻放大器放大后又（ 15）腳輸出，通過(guò)中放選頻回路 AT3 輸入（ 14）腳，經(jīng)內(nèi)部檢波器解調(diào)出音頻信號(hào)，由（ 8）腳輸出。從而完成了高頻調(diào)幅信號(hào)的放大，混頻，中放及檢波。FS2204 內(nèi)部的低頻功率放大器電路包含射極輸出器，電壓反大器，互補(bǔ)推挽功率放大器等電路，可接雙電源構(gòu)成 OCL電路，也可接單電源構(gòu)成 OLC電路。 IC2 的（8）腳輸出的音頻信號(hào)，經(jīng)耦合電容 C12（ C12=0。022uF）、音量電位器 RP及電阻 R1

12、7（ R17=22K）后，從（ 9）腳輸入進(jìn)行低頻功率放大，由（ 12）腳輸出至外接揚(yáng)聲器。 C19（C19=470uF）為 OTL 功放電路的輸出端（ 12）腳的外接電容，理論上講，其容量越大越好。因C19 越大，其低頻截止頻率越低。但揚(yáng)聲器一旦選定，其低頻響應(yīng)便一定了，但太大元件成本高。如果容量不夠，音頻濾波效果會(huì)不佳。一般 C16取 220uF。C17（C17=）為電源去耦合濾波電容，可減小噪聲及干擾的影響確定電路形式根據(jù)要求和給定的主要元器件，選定如圖所示的調(diào)頻接收機(jī)實(shí)驗(yàn)電路，其中輸入耦合回路直接采用中頻變壓器，本機(jī)振蕩器為的晶振與三極管 VT2 組成的考畢茲電路，微調(diào)電容 C4可以使

13、本振輸出頻率為中頻信號(hào)的放大，鑒頻及音頻功率放大。 FS2004為單電源工作方式，輸出端電容 C15，組成 OTL電路。圖 集成電路調(diào)頻接收機(jī)原理圖設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算元件參數(shù)為使混頻管 VT1易進(jìn)入非線性區(qū)， VT1的靜態(tài)工作點(diǎn) Q1應(yīng)較低，取 I=0。4mA,U =4V,U =,CIQCE1QEIQ設(shè) 1=60， 則R3= U/I=500EIQCQR2=U/I1=+ U) /6I=22KBQEIQCIQR1=,(UCE1Q+U -U )R2/ U=81kEIQBIQBIQ為使本機(jī)震蕩器易于起振且輸出電壓較大，晶體管VT 的靜態(tài)工作點(diǎn) Q 比 Q 要高。取221Ic =,U=,U=設(shè) =60

14、則2QCe2QE2Q2R6=U /I=330E2QCIQR5=U/I2=（+）/6I=15KB2QC2QR4=( U+ U)- U)R5/=56KCE1QEIQB2QUB2QR7=( UCE1Q +UEIQ)-(U CE2Q+UE2Q)/IC2Q=820電阻 R8的作用是降低混頻級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)并濾除紋波。R8可由下式計(jì)算R8=(Ucc-( UCE1Q+Ic 2Q) )/( ICIQ+I c2Q)= 確定交流信號(hào)通路的元件參數(shù)輸入并聯(lián)回路的電容C1 取為 100pF，調(diào)整磁芯位置使回路諧振頻率為。本機(jī)振蕩的C4取20/5pF 的可變電容，為滿足C4C7，C4C5，取 C7 =100 pF ，C5

15、=510pF。 C2， C6為高頻C35. 原理圖6. 詳細(xì)的元件清單序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量1開(kāi)關(guān)22天線13電感14可調(diào)電感15晶體管（放大器）16晶體管（雙極性）27變壓器18晶體振蕩器29發(fā)光二極管210變阻器10K50K211電阻器1K712電阻器113電阻器18K114電阻器10K315電阻器116電阻器220K117電阻器118電阻器119電阻器20K120可調(diào)電容121瓷片電容422瓷片電容523瓷片電容103124瓷片電容33pF125瓷片電容120pF126瓷片電容127瓷片電容104128瓷片電容329瓷片電容20pF130瓷片電容220pF131瓷片電容30pF132瓷片電

16、容1uF433瓷片電容17. 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備高頻信號(hào)發(fā)生器 XFC-6型1臺(tái)雙蹤示波器COS50201臺(tái)掃頻儀BT-31臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表DT8601塊數(shù)字頻率計(jì)1臺(tái)直流穩(wěn)壓電源雙路輸出1臺(tái)8. 心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)的核心部分是芯片 FS2004，混頻、中頻放大、鑒頻、低頻功放都是通過(guò)其完成的，調(diào)頻信號(hào)由 TX接收，再通過(guò)輸入回路進(jìn)入回路，再由三極管 VT1進(jìn)行高頻放大，放大后進(jìn)入混頻和本機(jī)振蕩，最后由芯片 FS2004完成中頻放大、鑒頻和低頻功放，最終由揚(yáng)聲器發(fā)出信號(hào)通過(guò)這次對(duì)接收機(jī)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于接收機(jī)的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻