調(diào)頻接收系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄1、引言.12、調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計.12.1調(diào)頻接收機(jī)的工作原理.12.2混頻級電路.22.3集成電路調(diào)頻接收機(jī).33、調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計.43.1確定電路形式.43. 2設(shè)置靜態(tài)工作點計算元件參數(shù). 53. 3確定交流信號通路的元件參數(shù). 63. 4電路安裝與調(diào)試. 64、心得體會. 75、實驗儀器設(shè)備. 76、小結(jié). .7 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越多，人們不斷追求生活方式的多樣化和個性化；電子科學(xué)的發(fā)展尤其是無線通信的快速發(fā)展給人們工作和生活注入了新的色彩；人們可

2、以隨心所欲地享受著無線通信工具所帶來的樂趣。調(diào)頻模擬通信最早的語音通信方式，廣播電臺就是它的一種形式，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性化和微型化的方向發(fā)展；隨著時代的發(fā)展它的作用也在發(fā)生著變化，廣播電臺雖然現(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、賓館等場所，由于其使用方便、價格低廉、技術(shù)成熟、可進(jìn)行一對多的無線廣播等諸多優(yōu)點，所以將依然會發(fā)揮重要作用。不僅如此，隨著人們追求生活的個性化它在家庭領(lǐng)域也將會給人們帶來很大的樂趣，利用一個小型的無線廣播臺和一個微型的收音機(jī)就

3、可實現(xiàn)在家庭的任何角落播放自己喜歡的音樂，會給人們帶來無限的樂趣。本設(shè)計就是一個小型的調(diào)幅接收系統(tǒng)，實現(xiàn)了語音輸入、線路輸入、以及二者的同時輸入。2、調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計2.1 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2. 1所示. 其工作原理是:天線(拉桿天線 接受到的高頻信號, 經(jīng)輸入調(diào)諧路選頻為f 1, 再經(jīng)高頻放大級放大(如果調(diào)諧回路輸車信號不是很微弱, 可省區(qū)這一級 經(jīng)入混頻級. 本級振蕩器輸出為含有f1,f2,(f2-f1等頻率分量的信號。混頻級的輸出接調(diào)諧回路選出中頻信號（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，由低頻功放級大，驅(qū)動

4、揚(yáng)聲器或控制器（遙控開關(guān)用）。由于天線接受到的高頻信號經(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，選擇性能也比較穩(wěn)定。圖2. 1調(diào)頻接收機(jī)組成框圖2.2混頻級電路一種簡單使用的混頻電路如圖2. 1所示。其中三極管VT1實現(xiàn)頻率變換，將天線接收到的高頻調(diào)制信號（f1）與三極管VT2和晶振組成的本機(jī)振蕩器的輸出信號（f2）進(jìn)行混頻，由LC 選頻網(wǎng)絡(luò)選出中頻信號（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。對于圖2所示電路，由于高頻調(diào)制信號從變頻

5、的基極輸入，本機(jī)振蕩信號從變頻管的發(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，這種電路的特點是：信號的相互影響較小。不易產(chǎn)生牽引現(xiàn)象，但要求本振的輸出電壓較大（u0>u1）, 使三極管VT1工作于非線性區(qū)才能實現(xiàn)頻率變換?；祛l管VT 1的靜態(tài)工作點由R 1 、R 2及R 3決定（電源電壓+Ucc確定時），為使混頻管在大信號輸入下進(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，過小會造成本機(jī)振蕩停振。實驗表明+Ucc=+6V時，I CQ 取0.30.5mA較合適?；祛l管VT 1的靜態(tài)工作點及調(diào)諧回路參數(shù)的計算與

6、課題高頻小信號調(diào)諧放大器的計算方法相同。極三管VT 2和晶振ZWB 組成的本機(jī)振蕩電路稱為電容反饋三點式振蕩電路，又稱“考畢茲”電路，其等效電路如圖2. 2(a所示。電路的反饋系數(shù)F=C7/C5。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f 0=12Lq C （21） 圖2. 2（a ）本振等效電路圖2. 2(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，Lq 約為幾毫亨； C 振蕩回路的總電容，由晶振的等效電容C 0、Cq 與C4、C5及C7共同決定。若選C4C5，C4C7，則C=Cq(C0+C4 Cq+C0+C4式中

7、，Cq 為0.0050.1pF ，所以C4的取值比較小才能對晶振的頻率實現(xiàn)微調(diào)，一般C4為幾Pf 幾十Pf 的小微調(diào)電容。本機(jī)振蕩電路的靜態(tài)工作點主要由R4，R5，R6及R7決定。為使本機(jī)振蕩輸出的波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，影響混頻級電路的性能。實驗表明+Ucc=+6V時，Icq 取0.40.8mA 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，在混頻級前加一級高頻調(diào)諧波放大器，可大大抑制象頻干擾。對于圖2.2(a所示的電路，因本振信號的頻率福鼎，只能接收一個頻率的信號，故

8、稱點頻接收機(jī)或遙控機(jī)，不適合作廣播收音機(jī)。 2.3 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，AGC （自動增益控制），AFC 及音頻功率放大器等電路。如圖2.3所示的電路，對于調(diào)頻信號，電路的工作過程是：10.7MHz 的調(diào)頻中頻信號從腳輸入，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10.7MHz 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。移相后的信號從（14）腳輸入，經(jīng)內(nèi)部鑒頻器解調(diào)出音頻信號，由（8）腳輸出。從而

9、完成了調(diào)頻中頻信號的放大與解調(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)開關(guān)S 置于A 時，高頻調(diào)幅信號從天線Aa 經(jīng)耦合回路輸入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進(jìn)行混頻，從（4）腳輸出465kHz 的中頻信號，調(diào)幅中頻信號再從（2）腳輸入，經(jīng)內(nèi)部中頻放大器放大后又（15）腳輸出，通過中放選頻回路AT3輸入（14）腳，經(jīng)內(nèi)部檢波器解調(diào)出音頻信號，由（8）腳輸出。從而完成了高頻調(diào)幅信號的放大，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

10、 電路。IC2的（8）腳輸出的音頻信號，經(jīng)耦合電容C12（C12=0。022uF ）、音量電位器RP 及電阻R17（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，音頻濾波效果會不佳。一般C16取220uF 。C17（C17=0.047uF）為電源去耦合濾波電容，可減小噪聲及干擾的影響3、調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計3.1確定電路形式根據(jù)要求和給定的主要元器件，選定如圖2

11、. 3所示的調(diào)頻接收機(jī)實驗電路，其中輸入耦合回路直接采用6.5MHZ 中頻變壓器，本機(jī)振蕩器為17. 8MHZ 的晶振與三極管VT 2 組成的考畢茲電路，微調(diào)電容C4可以使本振輸出頻率為17. 2MHZ 中頻信號的放大，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 2.3 集成電路調(diào)頻接收機(jī)原理圖 3.2 設(shè)置靜態(tài)工作點計算元件參數(shù) 為使混頻管 VT1 易進(jìn)入非線性區(qū)，VT1 的靜態(tài)工作點 Q1 應(yīng)較低，取 ICIQ=0。 4mA,UCE1Q=4V,UEIQ=0.2V,設(shè) 1=60， 則 R3= UEIQ/ICQ=500 R2=UBQ/I1=(0.7

12、+ UEIQ /6ICIQ=22K R1=,(UCE1Q +UEIQ-UBIQ R2/ UBIQ=81k （31） （32） （33） 為使本機(jī)震蕩器易于起振且輸出電壓較大，晶體管 VT2 的靜態(tài)工作點 Q2 比 Q1 要高。取 Ic2Q=0.6mA,UCe2Q=3.5V,UE2Q=0.2V 設(shè) 2=60 則 R6=UE2Q/ICIQ=330 R5=UB2Q/I2= （0.2V+0.7V） C2Q=15K /6I R4=( UCE1Q+ UEIQ- UB2QR5/UB2Q=56K R7=( UCE1Q +UEIQ-(UCE2Q+UE2Q/IC2Q=820 （34） （35） （36） （37）

13、 5 電阻 R8 的作用是降低混頻級的靜態(tài)工作點并濾除紋波。R8 可由下式計算 R8=(Ucc-( UCE1Q+Ic2Q /( ICIQ+Ic2Q=1.8k 3.3 確定交流信號通路的元件參數(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 6.5MHz。 本機(jī)振蕩的 C4 取 20/5pF 的可變電容，為滿足 C4 C7，C4 C5，取 C7 =100 pF ， C5=510pF。 C2，C6 為高頻旁路電容，均取 0.02uF。本振電容輸出耦合電容 C3 取為 幾十皮法至幾百皮法。 3.4 電路安裝與調(diào)試 按照圖 3.4 所示電路分級安裝與調(diào)試。 混頻級除了完成高

14、頻調(diào)頻信號與本機(jī)振蕩信 號的差拍混頻外，還要有一定的電壓增益，以滿足 FS2004 內(nèi)部中放與鑒頻器的要求。 由于接收機(jī)的各項技術(shù)指標(biāo)測量必須按照統(tǒng)一規(guī)定的參數(shù)和方法進(jìn)行， 如靈敏度的 測量可以按照下述方法估測。 將高頻信號發(fā)生器 XFC-6 的輸出接輸入回路， 使載波信號 f0=6.5MHz，調(diào)制頻率為 1kHz，偏頻為 22.5 kHz。調(diào)節(jié)音量控制電位器 RP2 及 XFC-6 信號發(fā)生器的輸出電壓，使輸出功率為標(biāo)準(zhǔn)輸出功率 50mW，則此時接收機(jī)所需要的輸 （38） 圖 3.4 調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)電路 6 入電壓稱為輸出功率為 50Mw 時的靈敏度。對于圖 3.4 所示的實驗電路，測量輸出

15、功率 為 50 mW 時的靈敏度約為 1mV。 4、心得體會 通過這次對接收機(jī)的設(shè)計與制作，讓我了解了設(shè)計電路的程序，也讓我了解了關(guān)于 接收機(jī)的原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。 但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件 制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成 功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計方法。 通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行， 對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實際操作才會有深刻理解。 5、實驗儀器設(shè)備 高頻信號發(fā)生器 掃頻儀 數(shù)字頻率計 XFC-6 型 BT-3 1臺 1臺 1臺 雙蹤示波器 數(shù)字萬用表 直流穩(wěn)壓電源 COS5020 DT860 雙路輸出 1臺 1塊 1臺 6、小結(jié) 本次設(shè)計的核心部分是芯片 FS2004，混頻、中頻放大、鑒頻、低