調(diào)頻接收機(jī)方案課程方案說(shuō)明書

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用《通信電子線路》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)院、 部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名： 駱建 郝睿專 業(yè)：通信工程班 級(jí)： 通信1102完成時(shí)間：2018年11月指 導(dǎo) 老 師 ： 劉 海 波個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用摘 要本次課程設(shè)計(jì)，其目的是得到一個(gè)簡(jiǎn)易的調(diào)頻接收機(jī)。所謂調(diào)頻接收機(jī)，是指將所要接收的電臺(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，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。在調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)將其分為選頻網(wǎng)絡(luò)、高頻放大、變頻、解調(diào)、低放和低頻功放六個(gè)部分。但是在設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)有較好的指標(biāo)。接收機(jī)能夠大大提高接收機(jī)的增益、靈敏度和選擇性。提高了動(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。關(guān)鍵詞：調(diào)頻?；祛l。鑒頻個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)11.1調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)....................................11.2設(shè)計(jì)思路....................................................22調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)原理分析............................................32.1調(diào)頻原理....................................................32.2調(diào)頻接收機(jī)原理..............................................43設(shè)計(jì)內(nèi)容53.1高頻小信號(hào)放大電路..............................................53.1.1工作原理53.1.2高頻小信號(hào)放大電路圖及仿真圖53.2本地振蕩回路....................................................73.2.1工作原理73.2.2本地振蕩電路圖及仿真圖73.3混頻電路........................................................83.3.1工作原理83.3.2一次混頻原理圖及仿真圖93.4二次混頻.......................................................103.4.1原理圖及仿真圖103.5斜率鑒頻器——雙失諧回路.......................................113.5.1工作原理113.5.2鑒頻電路圖及仿真圖123.6低頻放大電路...................................................13結(jié)束語(yǔ)14參考文獻(xiàn)...........................................................15附錄...............................................................16個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)頻接收機(jī)經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路四個(gè)階段，他們的原理框圖大同小異。對(duì)于超外差接收機(jī)，由接收天線、高頻帶通濾波器、高頻放大器、本振、混頻、陶瓷濾波器、包絡(luò)檢波器、低放及功放還有揚(yáng)聲器等組成。1.1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 88～108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播收音機(jī)的工作范圍也為 88～108MHz。靈敏度在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制<如調(diào)制頻率f=1kHz、頻偏△fm=5kHz或25kHz、50kHz、75kHz）條件下，使接收機(jī)輸出端為額定音頻功率和規(guī)定信噪比的輸入信號(hào)電平，稱為靈敏度。接受的輸入信號(hào)電平越小，靈敏度越高。調(diào)頻廣播收音機(jī)的靈敏度為50μV。中頻選擇性接收機(jī) 6dB帶寬和帶外的抑制能力稱為中額選擇性，一般調(diào)頻收音機(jī)的中頻6dB

帶寬為±100kHz,±200kHz

處的帶寬抑制能力應(yīng)大于

40dB，手機(jī)中頻

6dB帶寬為±

5kHz，±10kHz處的帶寬抑制能力應(yīng)大于

40dB。4.中頻抑制比接收機(jī)對(duì)輸入信號(hào)為本機(jī)中頻信號(hào)

fi

的抑制能力稱為中頻抑

<IFR）IFR=20㏒(VIF/VS>，式中VS是輸入靈敏度電平，VIF是使輸出功率為額定值的輸入中頻信號(hào)電平，單位用dB<分貝）表示dB數(shù)越高，中頻抑制能力越強(qiáng)。頻率fj比本振頻頻率高一個(gè)中頻fi，它與本振頻率fo之差仍等于中頻fI，fj=fo+fi=fs+2fi，fs是接收機(jī)工作頻率。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5．音頻響應(yīng)接收機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制<如調(diào)制頻率fΩ=1kHz、頻偏△fm=5kHz或25kHz、50kHz、75kHz）和標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)電平<如靈敏度或兩倍靈敏度）下音頻輸出電平和調(diào)制頻率的輸出關(guān)系，稱音頻響應(yīng)。6．額定輸出功率接收機(jī)的負(fù)載上獲得的規(guī)定的<由接收機(jī)指標(biāo)規(guī)定）不失真<或非線性系統(tǒng)為給定值時(shí)）功率，稱額定輸出功率。本次設(shè)計(jì)的基本要求是：1、工作頻率 ；2、輸出功率 ；3、靈敏度為 。1.2設(shè)計(jì)思路根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)的要求，我設(shè)計(jì)的是一個(gè)簡(jiǎn)易的調(diào)頻接收機(jī)。整個(gè)電路由五部分組成，分別為高頻放大、混頻、本振、鑒頻和低頻放大。其中中頻部分由二次混頻得到。<1）高頻放大：高頻放大器是用來(lái)放大高頻信號(hào)的器件<在接收機(jī)中，高放所放大的對(duì)象是已調(diào)信號(hào)，它除載頻信號(hào)外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對(duì)象是載頻信號(hào)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(fù)載，讓信號(hào)諧振在信號(hào)載頻<若有邊頻分量，便要設(shè)計(jì)回路的通頻帶能通過(guò)邊頻，使已調(diào)信號(hào)不失真）。這樣做的好處是：a.回路諧振能抑制干擾；b.并聯(lián)回路諧振時(shí)，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號(hào)。<2）本振：本振電路用 LC諧振回路來(lái)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個(gè)穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號(hào)混頻，得到一個(gè)中頻信號(hào)。<3）混頻：混頻是將高頻放大信號(hào)和本振信號(hào)混合，輸出一個(gè)中頻信號(hào)，在調(diào)頻電路中，本振信號(hào)必須是獨(dú)立的，這是與調(diào)幅電路最大的一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)這種搬移。<4）鑒頻：在本次設(shè)計(jì)中采用的是斜率鑒頻器。<5）低放：一般從鑒頻器輸出的信號(hào)都比較小，為了得到我們所需的信號(hào)，必須將輸出信號(hào)進(jìn)行放大。一般采用三極管放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是音頻信號(hào)，所以采用運(yùn)算放大器效果比較好。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用調(diào)頻接收機(jī)系統(tǒng)原理分析2.1調(diào)頻原理調(diào)頻<FM）就是用高頻載波信號(hào)的頻率來(lái)裝載音頻信號(hào)，即用音頻信號(hào) <調(diào)制信號(hào)）來(lái)調(diào)制高頻載波信號(hào)的頻率，從而使原為等幅恒頻的高頻載波信號(hào)的頻率隨著調(diào)制信號(hào)的幅度而變化，但其幅值不變 <如圖1所示）。頻率被音頻信號(hào)調(diào)制過(guò)的高頻信號(hào)叫已調(diào)頻信號(hào)，簡(jiǎn)稱調(diào)頻信號(hào)。調(diào)幅信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)統(tǒng)稱為已調(diào)制信號(hào)，或簡(jiǎn)稱為已調(diào)信號(hào)。圖1調(diào)頻波個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用2.2調(diào)頻接收機(jī)原理天線接受到的高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入調(diào)諧回路選頻為 f1，再經(jīng)高頻放大器放大，進(jìn)入混頻器；本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻信號(hào) f2亦進(jìn)入混頻器，則混頻器的輸出為含有 f1、f2、(f1＋f2>、(f2-f1>等頻率分量的信號(hào)?；祛l器的輸出接有選頻回路，選出中頻信號(hào) (f2-f1>，再經(jīng)中頻放器放大，獲得足夠高的增益，然后經(jīng)過(guò)鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，再由低頻功放級(jí)放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。從天線接受到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻初成為固定的中頻 f2-f1，故成為超外差式接收機(jī)。這種接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。圖 2為本次設(shè)計(jì)的調(diào)頻接收機(jī)的基本原理框。圖2調(diào)頻接收機(jī)基本原理框圖設(shè)計(jì)內(nèi)容個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3.1 高頻小信號(hào)放大電路3.1.1工作原理高頻放大器是用來(lái)放大高頻信號(hào)的器件，高頻放大器與低頻相比較，它的工作頻率高，但整個(gè)工作頻帶寬度比較窄。在接收機(jī)中，高頻放大器放所放大的對(duì)象是已調(diào)信號(hào)，它除載頻信號(hào)外還有邊頻分量。根據(jù)高放的對(duì)象是載頻信號(hào)這一情況，一般采用晶體管做放大器件，而且用并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號(hào)諧振在信號(hào)載頻。對(duì)于高頻小信號(hào)放大器來(lái)說(shuō)，由于信號(hào)小，可以認(rèn)為它工作在晶體管的線性范圍內(nèi)。允許把晶體管看成線性元件，可以看成有源線性四端網(wǎng)絡(luò)。對(duì)高放的主要要求是:(1> 工作穩(wěn)定：放大器可能會(huì)產(chǎn)生正反饋，它影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)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(yuǎn)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(shí)增益變動(dòng)不應(yīng)過(guò)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(shí)，則靈敏度相差將很懸殊。<4）噪聲系數(shù)小，盡量減小本級(jí)的內(nèi)部噪聲。3.1.2高頻小信號(hào)放大電路及仿真圖圖3高頻放大電路R4、R5為三極管Q1的偏置電阻，以使其工作在放大區(qū)。 VCC=12V，個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用V(BR>>=VCC,輸出電壓:輸出功率：電容C1起隔直耦合作用，C3起隔直作用，Q2、Q3兩三極管構(gòu)成乙類功率放大器，R7、R8的值都取1.0歐，負(fù)載R9為8.2歐，最終由R9輸出功率。由仿真結(jié)果得，放大器將電壓幅值放大20倍左右。圖4高頻放大電路仿真圖3.2本地振蕩回路個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3.2.1工作原理本振電路采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。因?yàn)楸菊耠娐返妮敵鲱l率要與高頻放大電路的輸出信號(hào)進(jìn)行混頻，得到一個(gè)中頻信號(hào)。所以要求本振電路的輸出頻率必須很穩(wěn)定。所以采用石英晶體振蕩器。如果本振電路的輸出不穩(wěn)定，將引起變頻器輸出信號(hào)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(guān)。3.2.2電容三點(diǎn)式電路圖及仿真圖圖5本振蕩回路電路回路諧振電容:由以上可知諧振頻率 :對(duì)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?；芈稱值主要由電感的Q值決定，故要提高電感的 Q值。為此應(yīng)盡量減小損耗而加大特性電阻 。不過(guò)， 的提高有一定限制，L太大時(shí)，損耗也大，而且 C太小時(shí)并聯(lián)在回路中散電容可與C相比擬，雜散電容將顯著影響頻率的穩(wěn)定。<2）減小負(fù)載的影響。減小振蕩回路和負(fù)載間的耦合程度可減弱負(fù)載的影響，個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用不過(guò)這時(shí)傳送到負(fù)載上的振蕩信號(hào)也小了，故振蕩要求更強(qiáng)。在振蕩器和負(fù)載之間加一級(jí)射極輸出器可改善負(fù)載對(duì)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(shí)不增加振蕩功率的要求。圖6本地振蕩仿真圖3.3混頻電路3.3.1工作原理混頻器是一個(gè)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(hào)加到混頻器的輸入端，得到一個(gè)差頻。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)，即載波與其攜帶的調(diào)制信號(hào)。經(jīng)過(guò)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(hào)的形狀沒(méi)有變。通常將這個(gè)過(guò)程 ( 混瀕和本振的作用

>

叫做變頻。從頻譜觀點(diǎn)上來(lái)看，混頻的作用就是將已調(diào)波的頻譜不失真的從的位置上，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(lái)實(shí)現(xiàn)這種搬移。如圖7所示:個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖7頻譜電路混頻電路的原理是：把本機(jī)振蕩產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號(hào) f1，與輸入回路選擇出來(lái)的廣播電臺(tái)的高頻已調(diào)波信號(hào)f2同時(shí)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(jìn)行混頻?；祛l結(jié)果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1－f2、高次諧波等多種信號(hào)。在本次設(shè)計(jì)中我們采用晶體三極管混頻器，晶體三極管環(huán)型混頻器的優(yōu)點(diǎn)是工作頻帶寬，可達(dá)到幾千兆赫，噪聲系數(shù)低，混頻失真小，動(dòng)態(tài)范圍等，但其主要缺點(diǎn)就是沒(méi)有混頻增益。由于混頻器處于接收機(jī)的前端，它的噪聲電平高低對(duì)整機(jī)有較大的影響，因此要求混頻器的噪聲系數(shù)越小越好。3.3.2一次混頻電路原理圖及仿真圖圖8晶體管混頻電路個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖9晶體管混頻電路仿真圖3.4二次混頻3.4.1原理圖及仿真圖二次混頻原理與一次混頻相同，我們將二次混頻本振頻率改為 6.9MHz，輸入的是一次混頻輸出的頻率6.45MHz，所以經(jīng)混頻電路得到的頻率應(yīng)為450KHz的調(diào)制信號(hào)。圖10二次混頻電路個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖11二次混頻仿真波形3.5斜率鑒頻器——雙失諧回路3.5.1工作原理調(diào)頻信號(hào)的的解調(diào)稱為頻率檢波，也稱鑒頻，其作用是把包含在調(diào)頻信號(hào)頻率中的原調(diào)制信號(hào)檢出。調(diào)頻波經(jīng)兩個(gè)失諧回路轉(zhuǎn)換為兩個(gè)調(diào)幅-調(diào)頻波，再經(jīng)各自的包絡(luò)檢波器，得到兩反相的輸出信號(hào)，然后合成得到總的輸出信號(hào)。3.5.3鑒頻器電路圖及仿真圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖12斜率鑒頻器電路圖13斜率鑒頻器仿真波形3.6低頻放大電路從檢波器解調(diào)出的輸出信號(hào)一般很小，所以在