超外差式調(diào)幅收音機(jī)

..淮海工學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課程名稱(chēng)：通信電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)題目：超外差式調(diào)幅收音機(jī)系〔院：通信工程系學(xué)期：2010-2011-1專(zhuān)業(yè)____學(xué)號(hào)：評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：簽名：日期：目錄1引言………………………12設(shè)計(jì)目的及要求…………13超外差調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)………………13.1超外差式調(diào)幅接收機(jī)的原理…………13.2輸入回路設(shè)計(jì)…………23.3本振回路設(shè)計(jì)…………33.4混頻電路設(shè)計(jì)…………43.5中頻放大電路設(shè)計(jì)……………………53.6檢波電路設(shè)計(jì)…………63.7前置低頻電壓放大電路設(shè)計(jì)…………73.7功放電路設(shè)計(jì)…………83.8超外差調(diào)幅接收機(jī)的總電路…………94心得體會(huì)…………………11參考文獻(xiàn)……………………11超外差調(diào)幅接收機(jī)1引言這學(xué)期開(kāi)了一門(mén)課,《高頻電子線(xiàn)路》,通過(guò)這門(mén)課我對(duì)無(wú)線(xiàn)電通信的理論知識(shí)有了一定的理解和認(rèn)識(shí)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)電子技術(shù)的理解,通過(guò)課程設(shè)計(jì),我學(xué)會(huì)查尋資料、比較方案；學(xué)會(huì)了一點(diǎn)通信電路的計(jì)算,也能進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。低頻信號(hào)有效的發(fā)射出去需要經(jīng)過(guò)高頻信號(hào)調(diào)制,利用高頻信號(hào)作為載波,對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳遞,可以用不同的調(diào)制方式。在無(wú)線(xiàn)電廣播中可分為調(diào)幅制、調(diào)頻制兩種調(diào)制方式。目前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機(jī),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(diǎn)。這次課程設(shè)計(jì)我選用了超外差式收音機(jī)的設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)目的及要求<1>目的：①基本掌握調(diào)幅接收機(jī)各功能模塊的基本工作原理。②鞏固掌握電路設(shè)計(jì)的基本思想和方法。③提高分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。<2>要求：①學(xué)會(huì)將接收的普通調(diào)幅信號(hào)轉(zhuǎn)化為固定的中頻信號(hào)〔465kHz。②能對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大。③能把中頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為原來(lái)的低頻調(diào)制信號(hào)。超外差調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)3.1電路的工作原理調(diào)幅收音機(jī)的工作原理過(guò)程為：天線(xiàn)接收到的高頻信號(hào)通過(guò)輸入,將所要收聽(tīng)的電臺(tái)在調(diào)諧電路里調(diào)好以后,經(jīng)過(guò)電路本身的作用,就變成另外一個(gè)預(yù)先確定好的頻率〔我國(guó)為465KHz,然后再進(jìn)行放大和檢波。這個(gè)固定的頻率,是由差頻的作用產(chǎn)生的。我們?cè)谑找魴C(jī)內(nèi)制造—個(gè)振蕩電波<通常稱(chēng)為本機(jī)振蕩>,使它和外來(lái)高頻調(diào)幅信號(hào)同時(shí)送到一個(gè)晶體管內(nèi)混合,這種工作叫混頻。由于晶體管的非線(xiàn)性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的頻率,這就是外差作用。任何電臺(tái)的頻率,由于都變成了中頻,放大起來(lái)就能得到相同的放大量。調(diào)諧回路的輸出,進(jìn)入混頻級(jí)的是高頻調(diào)制信號(hào),即載波與其攜帶的音頻信號(hào)?；祛l器輸出的攜音頻包絡(luò)的中頻信號(hào)由中頻放大電路進(jìn)行一級(jí)、兩級(jí)甚至三級(jí)中頻放大,從而使得到達(dá)二極管檢波器的中頻信號(hào)振幅足夠大。二極管將中頻信號(hào)振幅的包絡(luò)檢波出來(lái),這個(gè)包絡(luò)就是我們需要的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)最后交給低放級(jí)放大到我們需要的電平強(qiáng)度,然后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出足夠的音量。超外差式收音機(jī)主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低頻放大器、功率放大電路和喇叭或耳機(jī)組成。輸入回路低頻功率放大低頻電壓放大輸入回路低頻功率放大低頻電壓放大檢波器中頻放大混頻檢波器中頻放大混頻本振本振圖1超外差式調(diào)幅收音機(jī)的原理框圖從天線(xiàn)感應(yīng)到的高頻調(diào)幅信號(hào),經(jīng)輸入回路的選擇送入變頻器。本振信號(hào)與接收到的高頻調(diào)幅信號(hào)在變頻器內(nèi)經(jīng)過(guò)混頻作用,得到一個(gè)與接收信號(hào)調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號(hào)。該中頻調(diào)幅信號(hào)經(jīng)中頻放大后,送入檢波器,把原音頻信號(hào)解調(diào)出來(lái),并慮出殘余中頻分量,再由低頻功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。3.1輸入回路設(shè)計(jì)接收機(jī)輸入回路的任務(wù)是接收廣播電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波,并從中選擇出所需電臺(tái)信號(hào)。下圖中由高頻和低頻通過(guò)乘法器和加法器輸出所需要的調(diào)幅波,然后通過(guò)電容c1,c2和變壓器組成的LC諧振電路,形成載波頻率為fc的高頻已調(diào)信號(hào),輸入到混頻器中。圖2輸入回路電路圖上圖中,,所以輸出調(diào)幅電壓,式中是調(diào)幅信號(hào)的調(diào)幅系數(shù),即調(diào)幅度。由已給參數(shù)f1=1kHZ,f2=1000kHZ,由公式可得調(diào)幅波。圖3輸入回路仿真圖注：上圖仿真圖中in1為輸入的低頻信號(hào)的波形,in2為輸入的高頻信號(hào)的波形,out為輸出調(diào)幅波信號(hào)的波形。本振電路設(shè)計(jì)本振電路是由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生頻率為fl的本振信號(hào),輸入到混頻電路中。由于fi是固定值,所以fl也是可調(diào)的。下圖為電容三點(diǎn)式振蕩電路。圖中RB1,RB2和RE是偏執(zhí)電阻C1和CE為旁路電容,Cc為隔直流電容,CE和RE組成負(fù)反饋電路,L和C1,C2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路,三極發(fā)射機(jī)通過(guò)CE交流接地,所以C2上反饋到發(fā)射結(jié)的電壓必須加到三極管的基極上。圖4本振電路圖根據(jù)反饋振蕩器的起振條件：振幅起振條件或和相位起振條件可得電容三點(diǎn)式振蕩器的震蕩角頻率,式中,,,,L=2UH,根據(jù)公式,可算出輸出波的頻率大小約為10MHZ。圖5本振電路仿真圖注：上圖中in為輸入的直流波形,out為輸出的本振信號(hào)波形?；祛l電路設(shè)計(jì)混頻電路是超外差式接收機(jī)的重要組成部分,其作用是將天線(xiàn)上感生的輸入高頻信號(hào)變換為頻率固定的中頻信號(hào)?；祛l電路靠近接收天線(xiàn),它的性能直接影響接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍等性能?；祛l電路中有兩個(gè)輸入信號(hào),載波頻率為fc的高頻信號(hào)和頻率為fl的本振信號(hào),作用是將fc高頻已調(diào)信號(hào)不失真的變化為載波頻率為fi的中頻已調(diào)信號(hào)。其中fi為接收機(jī)的中間頻率,fi=fl-fc。在我國(guó)調(diào)幅廣播接收機(jī)的中頻為465KHZ。下圖為二極管環(huán)形混頻電路圖,它具有工作頻帶寬〔從幾十千赫到幾千兆赫、噪聲系數(shù)低〔約6db、混頻失真小、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。圖6混頻電路圖混頻增益,為混頻器的輸出中頻信號(hào)電壓,為輸入信號(hào)電壓。注：由于元件庫(kù)元件種類(lèi)有限,不能仿真出混頻電路。3.4中頻放大電路設(shè)計(jì)中頻放大器是由多級(jí)固定調(diào)諧的小信號(hào)放大器組成,用來(lái)放大中頻調(diào)幅信號(hào)。下圖是調(diào)幅波進(jìn)入放大器的基極來(lái)放大中頻信號(hào),再通過(guò)變壓器輸出所需要的放大后的信號(hào)。變壓器和C1組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò),同時(shí)還起阻抗變換作用,所以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(xiàn)圈與C1組成LC并聯(lián)諧振回路,諧振于中頻465KHZ。由于并聯(lián)諧振回路對(duì)諧振頻率的信號(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(xiàn)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,從而完成選頻作用,提高了接收機(jī)的選擇性。圖7中頻放大電路圖圖8中頻放大仿真圖注：in為輸入中頻調(diào)幅波波形,out為輸出被放大信號(hào)的波形。由圖8可得,輸入波幅值大小約為9v,輸出波幅值大小約為5v,所以調(diào)幅信號(hào)被放大倍數(shù)=9/5=1.8倍。檢波電路設(shè)計(jì)檢波二極管的作用是利用單向?qū)щ娦詫⒅蓄l信號(hào)中的低頻信號(hào)取出來(lái),其工作頻率較高,處理信號(hào)幅度較弱。下圖采用二極管包絡(luò)檢波。為了提高檢波性能,R和C的值應(yīng)足夠大,滿(mǎn)足和的條件。圖9檢波電路圖為了不產(chǎn)生惰性失真,充要條件為,其中C=C1+C2。圖10檢波電路仿真圖注：in為被放大后的中頻信號(hào)的波形,out為經(jīng)包絡(luò)檢波后的波形。前置低頻電壓放大電路設(shè)計(jì)低頻放大電路由小信號(hào)放大器組成,作用是將檢波后的信號(hào)的電壓進(jìn)行放大。下圖為共射放大器,圖中R2,R3和R4共同構(gòu)成分壓式偏置電路,C3為隔直流電容,C2為旁路電容,電源給三極管的基極和集電極加上偏置電壓,通過(guò)集電極經(jīng)過(guò)電容輸出放大后的電壓。圖11低放電路圖根據(jù)電壓增益公式,其中,所以上圖中,所以此圖中信號(hào)的電壓被放大了大約3.9倍。圖12低放電路仿真圖注：in為檢波后的波形,out為經(jīng)低放后的波形。低頻功率放大電路設(shè)計(jì)功率放大器與其他放大器一樣,都是在輸入信號(hào)作用下,將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)功率。低頻功率放大電路是由功率放大器組成,用來(lái)放大出較大的電壓和電流,向揚(yáng)聲器提供所需的推動(dòng)功率,能安全,高效率,不失真地輸出所需信號(hào)功率〔小到零點(diǎn)幾瓦,大到幾十千瓦。下圖為乙類(lèi)推挽功率放大電路。圖13功放電路圖若輸入充分激勵(lì),則輸出功率,直流功率,所以相應(yīng)的最大集電極效率,所以工作效率高。圖14功放仿真圖注：C1[P]為經(jīng)過(guò)低放的正弦波的功率,C3[P]為經(jīng)過(guò)功放后的正弦波的功率。由圖14可得,輸入波功率大小約為6uw,輸出波功率大小約為16uw,所以功率放大倍數(shù)=16/6=2.6倍。超外差調(diào)幅接收機(jī)的總電路圖15超外差式調(diào)幅接收機(jī)的總電路圖心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我發(fā)覺(jué)我學(xué)到了很多。從拿到課題到定稿,從理論到實(shí)踐,在短短的幾天時(shí)間里,和同學(xué)一起在圖書(shū)館翻閱資料,爭(zhēng)論問(wèn)題,不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的,只有在理論與實(shí)踐相結(jié)合的前提下,才能從中得出結(jié)論,才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多困難,一開(kāi)始無(wú)從下手,然后從書(shū)中找材料,和同學(xué)商量,還發(fā)現(xiàn)對(duì)以前的很多知識(shí)掌握的都不好,因此繞了很多彎。從一開(kāi)始老是出錯(cuò),到后來(lái)仿真不出結(jié)果,在很多錯(cuò)誤的地方糾結(jié),整天泡在學(xué)校機(jī)房和同學(xué)一起商討,但結(jié)果還是不令人滿(mǎn)意。但是通過(guò)這次實(shí)踐,我對(duì)這些知識(shí)掌握得更加牢固了,總的來(lái)說(shuō)收貨頗大。在21的世紀(jì)里,電子技術(shù)正在日新月異得發(fā)展著,我們大學(xué)生更要走在世界的尖端,所以這次設(shè)計(jì)給我們一個(gè)機(jī)會(huì)展示自己,同時(shí)也在考驗(yàn)我們的能力,我們更要珍惜這種課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]馮軍,謝嘉奎.電子線(xiàn)路線(xiàn)性部分〔第五版.北京：高等教育出版社,2010.[2]謝佳奎.電子線(xiàn)路非線(xiàn)性部分〔第四版.北京：高等教育出版社,2010.[3]韋琳.圖解模擬電路.北京：科學(xué)出版社,2006.[4]陽(yáng)昌漢.高頻電子線(xiàn)路學(xué)習(xí)指導(dǎo).