高频电子线路课程设计报告.docx
高频电子线路课程设计报告 高频电子线路 课 程 设 计 报 告 设计题目: 调频接收机的设计 学院信息工程学院 专业班级测控0801 姓名姜永松 学号58 指导老师梁凤梅 2022-1-11 调频接收机设计与调试 一设计目的 通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电调频接收机的整机概念，了解调频接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调 频接收机的单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机 的调整及测试方法。 二调频接收机的主要技术指标 1工作频率范围 接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88108MHz 2灵敏度 接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为530uV。 3选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号） 的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。 4频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 5输出功率 接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功 率称为输出功率。 三基本设计原理 调频接收机的组成 一般调频接收机的组成框图如图所示。其工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 中放的任务，是把变频器输出的中频信号放大后，输入到检波器。在 超外差接收机中，信号放大的任务大部分是由中频放大器来完成的。中放级的好坏对接收机的灵敏度、选择性、失真和自动增益控制等主要指标有着决定性的影响。因此对中放的要求是：增益高，稳定性好，具有良好的通频带特性。也就是说，对于干扰信号抑制能力强，选择性要好，而对信号本身的影响或衰减要小，自动增益控制对整机频带影响要小。 在调频接收机的情况下，载波的振幅大小并不包含有用的信号，这就使我们有条件利用限幅的办法把调频波中由噪声产生的调幅分量完全消除后，再送到鉴频器去。起着消除这种调幅分量作用的电路，叫做限幅器。限幅电路除了能有效地抑制干扰外，还有一个作用就是保持输出信号的幅度稳定不变。如果输入信号的振幅高于某一规定值时，由于限幅作用，它的输出信号幅度也不会发生改变。 鉴频器又称频率检波器，它的任务就是从调频波中检出原调制信号。要完成这个任务，一般要分为两步进行。第一步先将等幅的调频波改变成振幅随频率变化的调幅波，使其幅度变化的规律和频率变化的规律相同。第二步再用振幅检波器除去载波，最后得到音频信号。四单元电路设计 高频小信号放大电路 如下图所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。 混频计时把高频信号经过频率变换，变为一个固定的频率。这种频率变换通常是将已调波的载波从高频变为中频，同时必须保持其调制规律不变。 因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的 选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。 该实验中用到二极管环形混频器，它组和频率小、动态范围大、噪声小、本振电压无反向辐射，但是它的变频增益小于1. 二极管环形混频器 环形混频器的原理电路如图所示，本振电压从输入和输出变压器 T r1、T r2中心抽头加入。四个二极管均按开关状态工作。各电流、电压的极性如图中所示。图中实线箭头表示本振电压再副半周的电流方向；虚线箭头表示本振电压再正半周的电流方向。由图可见，它相当于两个平衡混频器的组合。 图二极管环形混频电路 上图中的二极管环形混频器具有如下特点： 1结构上四个二极管接成环形。作为混频时，环形的两个对角端AB 和CD通过变压器接入本振信号VL和有用信号VS. 2如果电路平衡,则各端口是相互隔离的,即L端口的本振信号不会通到R端,R端口的有用信号不会窜入L端,有用信号和本振信号均不会通到I端. 3有增益,存在损耗.作为混频器时,混频损耗的理论值为4dB 4为调幅器时,考虑到高频变压器的低频频率特性差的缺点,调制信号改从端口输入,载波信号从端口输入,从端输出振幅调制信号. 3.中频放大电路 中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。 下图（a）是LC单调谐中频放大电路，图（b）为它的交流等效电路。图中B1、B2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。 中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了接收机的选择性。 由LC调谐回路特性知，中频选频回路的通频带Bf2- f1fd/QL，式中Q L是回路的有载品质因数。Q L值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差。 图5 中频放大电路 4.鉴频电路 下图是回路鉴频器的原理图。 图6鉴频电路 相位鉴频器是利用回路的相位-频率特征来实现调幅-调频波变换的，上图中输入电路的初级回路C 1、L 1和次级回路C 2、L 2均调谐于调频波的中心频率 f 。他们完成波形变换，将等副调频波变换成幅度 随瞬时频率变化的调频波（及调幅-调频波）。D 1、R 、C 3和D 2、R 、 C 3 组成上下、两个振幅检波器，且特性完全相同，将振幅的变化监 测出来。负载电阻R 通常比旁路电容C 3的高频容抗大的多，而耦合电容C 4与旁路电容C 3的容抗则小于高频扼流圈L 3的感抗。因此，初 R 1 C 4 R 3 L F C F C 3 R 2 C 2 P 1 R 4 P 2 a b L + R 5 C 7 R 7 L F C F C 6 R 6 C 5 P 1 R 8 P 2 c d L + 级回路上的信号电压V 12几乎全部降落在扼流圈L 3上。 而且，每个检波器上均加有两个电压，即 2 1V ab 和V 12。不过一 个检波器的输入时它们之和，另一个则是他们之差。只要在耦合回路的通频带范围内，当调频波的瞬时频率变化时，无论是V ab 还是V 12 他们的振幅都保持恒定，但是他们之间的相位关系随频率而发生变化。 V ab 将超前于V 12一个角度。这个角度可能是/2,可能大于/2，也 可能小于/2，主要取决于信号频率是等于、小于或大于中心频率。正是由于这种相位关系与信号频率有关，才导致两个检波器的输入电压的大小产生了差别。 电路及功能 在本实验中采用了MC3361芯片，该调频接收机中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由MC3361实现 MC3361是美国MOTOROLA 公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。主要应用在二次变频的通讯接收设备。其主要特性如下： 低功耗（在Vcc=，耗电典型值仅为） 极限灵敏度：(-3bB)（典型值） 少量的外接元件 工作电压： DIP16和SO-16两种封装形式 工作频率：60MHz(max) MC3361外形图 MC3361典型应用电路图 Mc3361极限参数 名称引脚位置标识符极限值单位 电源电压4Vcc(max)10V(DC) 工作电压范围4Vcc48V(DC) 检波输入电压8-Vp-p 输入电压16V16V RMS 静噪功能14V14Vpk 焊接温度-T j150 工作周围温度范围-T A-30+70 储藏温度-T stg-65+150 MC3361的引脚功能 引脚名称功能说明引脚名称功能说明 9Demod解调输出 1 OS C1中频振荡器外接 元器件端 10Fitter-in滤波器输入 2 OS C2中频振荡器外接 元器件端 3Mix-out混频器输出端11Fitter-out滤波器输出
