射频电路第6次课-第5章接收器原理与设计-NE602电路(1)教案资料.ppt

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1、射频电路第6次课-第5章接收器原理与设计-NE602电路(1)5.1 5.1 接收接收调谐器调谐器原理原理n n为了接收射频载波信号为了接收射频载波信号,接收机必须具有接收机必须具有由电由电感和感和可变可变电容组成电容组成的的调谐器。调谐器。下图下图是是一一个个LCLC谐谐振振调谐电路。调谐电路。调节可变电容器的容量就可以使调节可变电容器的容量就可以使LC谐振频率与接收频率一致，实现对射频信号谐振频率与接收频率一致，实现对射频信号的接收。因为可变电容器更容易制作和调节的接收。因为可变电容器更容易制作和调节,所所以在大多数射频接收设备中都采用可变电容器以在大多数射频接收设备中都采用可变电容器来调

2、整来调整LC调谐器的谐振频率。调谐器的谐振频率。n n接收接收调谐器调谐器的工作原理是这样的：各种波长的的工作原理是这样的：各种波长的电磁波在天线中都将感应产生微小电流电磁波在天线中都将感应产生微小电流I I1i 1i。天。天线的长度与接收电磁波的线的长度与接收电磁波的1/21/2波长越接近，波长越接近，I I1i1i1i1i越大。电流越大。电流I I1i1i通过变压器次级的并联谐振电通过变压器次级的并联谐振电路后输出电流路后输出电流I I2i2i2i2i。调节可变电容器。调节可变电容器C C1 1 1 1,改变改变L L2 2 2 2和和C C1 1 1 1组成的并联谐振电路的谐振频率使其等

3、于无组成的并联谐振电路的谐振频率使其等于无线信号频率线信号频率f fi i，那么，并联谐振电路在谐振频，那么，并联谐振电路在谐振频率率f fi i上的阻抗上的阻抗Z Zi i最大，即，最大，即，V V2i2i=I=I2i2iZ Zi i=V=V2,max2,max ，频率频率f fi i的感应电压成为次级输出的最高电压。的感应电压成为次级输出的最高电压。n n并联谐振电路的阻抗对其它偏离谐振频率的无并联谐振电路的阻抗对其它偏离谐振频率的无线电信号来说很低，其输出的感应电压也就线电信号来说很低，其输出的感应电压也就很低。调谐器起到了选择接收一定频率信号很低。调谐器起到了选择接收一定频率信号的作用

4、，避免了无用信号的干扰。的作用，避免了无用信号的干扰。5.2 5.2 多级射频调谐多级射频调谐(TRF)(TRF)接收器接收器n n如如图图5.95.9所示所示,比较高级的无线电接收器具有双比较高级的无线电接收器具有双调谐、三调谐或更多级的射频调谐放大器。调谐、三调谐或更多级的射频调谐放大器。更多的调谐放大级使得信号强度比单级调谐更多的调谐放大级使得信号强度比单级调谐放大器更高，而且频率选择性也更精准一些。放大器更高，而且频率选择性也更精准一些。n n在图在图5.95.9中，虚线表示多级射频调谐放大器中中，虚线表示多级射频调谐放大器中的所有可变电容器必须实行同步调节，只用的所有可变电容器必须实

5、行同步调节，只用一个调谐旋钮来操作所有的可变电容。一个调谐旋钮来操作所有的可变电容。n n图图5.65.6是单调谐电路是单调谐电路 (a)(a)、双调谐电路、双调谐电路(b)(b)和三和三调谐电路调谐电路(c)(c)的频谱特性。的频谱特性。n n接收器的选择性接收器的选择性与与调谐电路的带宽调谐电路的带宽有关。三调有关。三调谐电路在谐电路在-3dB-3dB功率衰减功率衰减点点(或半功率衰减点或半功率衰减点)的的带宽最窄，而单调谐电路在带宽最窄，而单调谐电路在-3dB-3dB功率衰减功率衰减点的点的带宽最宽，它有很大可能把不需要的信号也接带宽最宽，它有很大可能把不需要的信号也接收下来，说明它的频

6、率选择性低收下来，说明它的频率选择性低。n n5.3 5.3 超外差式接收器超外差式接收器n n超外差式接收器发明于超外差式接收器发明于2020世纪世纪2020年代早期。直年代早期。直到今天还为调幅到今天还为调幅(AM)(AM)和调频和调频(FM)(FM)收音机广泛采收音机广泛采用。用。n n图图5.105.10为一个超外差式接收器的结构图。超外为一个超外差式接收器的结构图。超外差式的基本原理就是把接收的射频载波信号变差式的基本原理就是把接收的射频载波信号变成一个固定频率信号成一个固定频率信号(中频中频)进行放大和处理。进行放大和处理。基本的超外差式接收器由射频调谐器基本的超外差式接收器由射频

7、调谐器(RF(RF Tuner)Tuner)、混频器、混频器(Mixer)(Mixer)、本地振荡器、本地振荡器(L(LO O O O)、中、中频放大器频放大器(IF Amplifier)(IF Amplifier)、检波器、检波器（DetectorDetector）和音频放大器）和音频放大器(Audio Amplifier)(Audio Amplifier)组成。更好性能的超外差式无线电接收器还包组成。更好性能的超外差式无线电接收器还包含多级射频调谐放大器。含多级射频调谐放大器。n n射射频频调调谐谐放放大大器器选选择择性性地地增增强强来来自自天天线线的的微微弱弱信信号号，并并阻阻止止本本地

8、地振振荡荡器器的的信信号号耦耦合合到到天天线线而而发射出去。发射出去。n n射射频频调调谐谐放放大大器器的的输输出出端端连连接接到到混混频频器器的的输输入入端端，混混频频器器的的另另一一端端连连接接本本地地振振荡荡器器。这这两两者者在在非非线线性性混混频频电电路路中中进进行行混混合合,至至少少产产生生四四种种输输出出频频率率：L LO O、R Rf f、(L(LO O-R-Rf f)和和(L(LO O+R+Rf f)。和和频频或或差差频频将将被被选选出出作作为为中中频频,不不过过，绝绝大大多多数数接接收收机机都选用差频作为中频。都选用差频作为中频。n n中中频频放放大大器器在在固固定定的的中中

9、频频频频带带上上提提供供最最大大的的信信号增益和最尖锐的频率选择能力。号增益和最尖锐的频率选择能力。n n检检波波器器接接收收中中频频信信号号,检检测测出出的的音音频频信信号号传传输输到到音音频频电电压压和和功功率率放放大大器器进进行行放放大大，推推动动扬扬声声器发出音频信号。器发出音频信号。n n5.3.1 NE-602/NE-612 5.3.1 NE-602/NE-612 芯片芯片n nNE-602A NE-602A 和和 NE-612 NE-612 是一个双稳态混频振是一个双稳态混频振荡器单片集成电路，它们包含双稳态荡器单片集成电路，它们包含双稳态(DBM)(DBM)混频器、本地振荡器混

10、频器、本地振荡器(LOSC)(LOSC)和调压和调压器器(VREG),(VREG),封装在一个八管脚的芯片壳里封装在一个八管脚的芯片壳里(图图5.11)5.11)。它能够用作无线接收器的前端。它能够用作无线接收器的前端电路，具有良好的防噪特性和有效的三阶电路，具有良好的防噪特性和有效的三阶交调性能。不加外部射频放大器时交调性能。不加外部射频放大器时NE-602NE-602的灵敏度高达的灵敏度高达O.2O.2m mV V，若牺牲一些动态范，若牺牲一些动态范围还可以得到更高的灵敏度。围还可以得到更高的灵敏度。最近播放最近播放的一帧的一帧n nNE-602 NE-602 主要应用在高频主要应用在高频

11、(HF)(HF)、甚高频、甚高频(VHF)(VHF)接接收器和频率转换器中。该器件也在许多主流收器和频率转换器中。该器件也在许多主流的的LCLC变频振荡器变频振荡器(VFO)(VFO)、外接晶体振荡器、外接晶体振荡器(XTAL)(XTAL)或频率扫描设备中用作信号发生器。或频率扫描设备中用作信号发生器。这里主要介绍它的直流电源、射频输人端、这里主要介绍它的直流电源、射频输人端、本地振荡器和输出电路。本地振荡器和输出电路。n nNE-602 NE-602 的工作温度范围是的工作温度范围是 0 070C,SA-70C,SA-602 602 温度范围扩展到温度范围扩展到-40-4085C85C。该器

12、件最。该器件最普通的型号是八管脚双列直插式迷你普通的型号是八管脚双列直插式迷你(mini-(mini-DIP)DIP)组装组装NE-602NNE-602N。这里主要以。这里主要以NE-602NNE-602N为例为例进行介绍。进行介绍。1.1.超外差混频器超外差混频器n nNE-602NE-602的混频器是双稳态混频器的混频器是双稳态混频器 (DBM:(DBM:Double balanced mixer)Double balanced mixer)。电路如图。电路如图5.125.12所示。所示。它有一对交叉连接的差分放大器它有一对交叉连接的差分放大器(Ql/Q2(Ql/Q2和和Q3Q3作作为一个

13、电流源。同样为一个电流源。同样,Q4/Q5,Q4/Q5和和Q6Q6作为另一个作为另一个电流源电流源)。这种结构称为。这种结构称为 Gilbert Gilbert 跨导单元。跨导单元。n n射频输入端是推挽式的射频输入端是推挽式的,在两个单元间交叉耦在两个单元间交叉耦合。本地振荡信号输入到每个单元的晶体管基合。本地振荡信号输入到每个单元的晶体管基极。极。n n交叉耦合的集电极形成了一个推挽式的输出端交叉耦合的集电极形成了一个推挽式的输出端(管脚管脚4 4和管脚和管脚5),5),每个输出端经过一个每个输出端经过一个 1.5k1.5k的电阻连接到电源正端。的电阻连接到电源正端。最近播放的帧最近播放的

14、帧2.NE-602 2.NE-602 的直流电源线路的直流电源线路n n如图如图5.13(a)5.13(a)所示，所示，NE-602 NE-602 的正电源端接在的正电源端接在管脚管脚8 8上上,地线是管脚地线是管脚3 3。直流电源的电压范。直流电源的电压范围是围是 +4.5+4.5+8V,+8V,漏电流的范围是漏电流的范围是2.42.42.8mA2.8mA。n n通常电源正端和地端之间的并联电容在通常电源正端和地端之间的并联电容在 0.010.010.1F0.1F，该电容封装在，该电容封装在NE-602NE-602内的。内的。n n电源电压不稳定将导致本地振荡器的工作频率电源电压不稳定将导致

15、本地振荡器的工作频率不稳不稳,这将会导致一些问题。阻值为这将会导致一些问题。阻值为 100100180180的串联电阻连接在电源端与的串联电阻连接在电源端与NE-602 NE-602 的的电源输入端之间。如果电源电压增加到电源输入端之间。如果电源电压增加到 +9V,+9V,串联电阻要相应增加到串联电阻要相应增加到 1 11.5k1.5k(图图 5.13(b)5.13(b)。n n如果直流电压不稳定如果直流电压不稳定如果直流电压不稳定如果直流电压不稳定,或者高于或者高于或者高于或者高于+9V,+9V,+9V,+9V,就必须加入如就必须加入如就必须加入如就必须加入如图图图图5.13(c)5.13(

16、c)5.13(c)5.13(c)所示的稳压器。采用齐纳二极管可将所示的稳压器。采用齐纳二极管可将所示的稳压器。采用齐纳二极管可将所示的稳压器。采用齐纳二极管可将+9+9+9+9+18V(18V(18V(18V(一种汽车装置一种汽车装置一种汽车装置一种汽车装置)电压调节到适合电压调节到适合电压调节到适合电压调节到适合 NE-602 NE-602 NE-602 NE-602 的的的的+6.8V+6.8V+6.8V+6.8V电压。电压。电压。电压。n n图图图图5.13(d)5.13(d)5.13(d)5.13(d)为另一个可选择的调压电路。这个电路用为另一个可选择的调压电路。这个电路用为另一个可选

17、择的调压电路。这个电路用为另一个可选择的调压电路。这个电路用了一个三端了一个三端了一个三端了一个三端ICICICIC调压器来给调压器来给调压器来给调压器来给NE-602NE-602NE-602NE-602提供电压。因为提供电压。因为提供电压。因为提供电压。因为NE-NE-NE-NE-602602602602是电流非常低的工作器件是电流非常低的工作器件是电流非常低的工作器件是电流非常低的工作器件,所以采用低功耗的调压所以采用低功耗的调压所以采用低功耗的调压所以采用低功耗的调压器器器器(如如如如78Lxx)78Lxx)78Lxx)78Lxx)，其输入电压范围是，其输入电压范围是，其输入电压范围是，

18、其输入电压范围是+9V+9V+9V+9V+28V+28V+28V+28V。3.NE-6023.NE-6023.NE-6023.NE-602的射频输入外部电路的射频输入外部电路的射频输入外部电路的射频输入外部电路n nNE-602 NE-602 NE-602 NE-602 的的的的射频输入端口是管脚射频输入端口是管脚射频输入端口是管脚射频输入端口是管脚1 1 1 1和管脚和管脚和管脚和管脚2 2 2 2，射频输入，射频输入，射频输入，射频输入信号接到两个差分电流源信号接到两个差分电流源信号接到两个差分电流源信号接到两个差分电流源(图图图图5.12 5.12 5.12 5.12 中的中的中的中的Q

19、3Q3Q3Q3和和和和Q6)Q6)Q6)Q6)的基的基的基的基极极极极。NE-602 NE-602 NE-602 NE-602 的射频输入阻抗为的射频输入阻抗为的射频输入阻抗为的射频输入阻抗为 1500150015001500。n n图图图图5.145.145.145.14是几种外部射频输入电路。这些电路的作用是几种外部射频输入电路。这些电路的作用是几种外部射频输入电路。这些电路的作用是几种外部射频输入电路。这些电路的作用是隔直流、阻抗匹配或选择输入频率。有的电路只是隔直流、阻抗匹配或选择输入频率。有的电路只是隔直流、阻抗匹配或选择输入频率。有的电路只是隔直流、阻抗匹配或选择输入频率。有的电路

20、只具有其中的一种或两种作用。具有其中的一种或两种作用。具有其中的一种或两种作用。具有其中的一种或两种作用。n n图图图图5.14(a)5.14(a)5.14(a)5.14(a)为一个电容耦合非调谐输入电路。电容器为一个电容耦合非调谐输入电路。电容器为一个电容耦合非调谐输入电路。电容器为一个电容耦合非调谐输入电路。电容器的作用是隔直流，为射频信号提供耦合通路。信号的作用是隔直流，为射频信号提供耦合通路。信号的作用是隔直流，为射频信号提供耦合通路。信号的作用是隔直流，为射频信号提供耦合通路。信号加在管脚加在管脚加在管脚加在管脚1 1 1 1或或或或2 2 2 2上上上上,另一只管脚经过一只另一只管

21、脚经过一只另一只管脚经过一只另一只管脚经过一只0.470.470.470.47m m m mF F F F电容提电容提电容提电容提供交流接地。输入的射频信号应该低于供交流接地。输入的射频信号应该低于供交流接地。输入的射频信号应该低于供交流接地。输入的射频信号应该低于-25dBm-25dBm-25dBm-25dBm。n n图图图图5.14(b)5.14(b)5.14(b)5.14(b)为宽带变压器射频输入电路。在这个电为宽带变压器射频输入电路。在这个电为宽带变压器射频输入电路。在这个电为宽带变压器射频输入电路。在这个电路中路中路中路中,宽带射频变压器的次级连接到宽带射频变压器的次级连接到宽带射频

22、变压器的次级连接到宽带射频变压器的次级连接到 NE-602 NE-602 NE-602 NE-602 的管的管的管的管脚脚脚脚1 1 1 1和管脚和管脚和管脚和管脚2 2 2 2上上上上,初级连在信号源或天线上。这种变初级连在信号源或天线上。这种变初级连在信号源或天线上。这种变初级连在信号源或天线上。这种变压器能够把源端的低阻抗转换到压器能够把源端的低阻抗转换到压器能够把源端的低阻抗转换到压器能够把源端的低阻抗转换到1500150015001500(NE-602(NE-602(NE-602(NE-602的输的输的输的输入阻抗入阻抗入阻抗入阻抗)。T1T1T1T1可以是传统的或环芯的变压器。一个

23、可以是传统的或环芯的变压器。一个可以是传统的或环芯的变压器。一个可以是传统的或环芯的变压器。一个输人端通过一个旁路电容提供交流接地。输人端通过一个旁路电容提供交流接地。输人端通过一个旁路电容提供交流接地。输人端通过一个旁路电容提供交流接地。n n图图图图 5.14(c)5.14(c)5.14(c)5.14(c)、(d)(d)(d)(d)和（和（和（和（e e e e），以及图），以及图），以及图），以及图 5.15 5.15 5.15 5.15 为射频调谐为射频调谐为射频调谐为射频调谐输入电路。这些电路中具有两种功能：输入电路。这些电路中具有两种功能：输入电路。这些电路中具有两种功能：输入电路

24、。这些电路中具有两种功能：筛选出设定筛选出设定筛选出设定筛选出设定的频率而滤掉其他的；的频率而滤掉其他的；的频率而滤掉其他的；的频率而滤掉其他的；使信号源或天线系统的阻抗使信号源或天线系统的阻抗使信号源或天线系统的阻抗使信号源或天线系统的阻抗(如如如如50505050)与与与与NE-602NE-602NE-602NE-602的的的的 1500150015001500输入阻抗相匹配。输入阻抗相匹配。输入阻抗相匹配。输入阻抗相匹配。n n图图图图 5.14(d)5.14(d)5.14(d)5.14(d)电路就是用电感器电路就是用电感器电路就是用电感器电路就是用电感器L L L Ll l l l和电

25、容器和电容器和电容器和电容器C C C C3 3 3 3来调谐输来调谐输来调谐输来调谐输入频率。阻抗匹配是由调节电感器的抽头完成的；在入频率。阻抗匹配是由调节电感器的抽头完成的；在入频率。阻抗匹配是由调节电感器的抽头完成的；在入频率。阻抗匹配是由调节电感器的抽头完成的；在信号源与线圈之间用了隔直流电容器。电容信号源与线圈之间用了隔直流电容器。电容信号源与线圈之间用了隔直流电容器。电容信号源与线圈之间用了隔直流电容器。电容C C C C1 1 1 1将另一将另一将另一将另一个输入端管脚个输入端管脚个输入端管脚个输入端管脚2 2 2 2旁通连接到地。旁通连接到地。旁通连接到地。旁通连接到地。n n

26、图图图图5.14(e)5.14(e)5.14(e)5.14(e)和前面的电路是相似的和前面的电路是相似的和前面的电路是相似的和前面的电路是相似的,只是用了一个抽头只是用了一个抽头只是用了一个抽头只是用了一个抽头的电容分压器的电容分压器的电容分压器的电容分压器(C(C(C(C3 3 3 3/C/C/C/C4 4 4 4)来实现阻抗匹配。与电感谐振的来实现阻抗匹配。与电感谐振的来实现阻抗匹配。与电感谐振的来实现阻抗匹配。与电感谐振的电容由主要调谐电容电容由主要调谐电容电容由主要调谐电容电容由主要调谐电容C C C C2 2 2 2、电容、电容、电容、电容C C C C3 3 3 3和和和和C C

27、C C4 4 4 4共同组成。共同组成。共同组成。共同组成。n n图图图图5.14(f)5.14(f)5.14(f)5.14(f)的最大特点是输入调谐电路的主调谐电容的最大特点是输入调谐电路的主调谐电容的最大特点是输入调谐电路的主调谐电容的最大特点是输入调谐电路的主调谐电容接地，可以与接地，可以与接地，可以与接地，可以与NE-602NE-602NE-602NE-602本地振荡器使用同一个双联可变本地振荡器使用同一个双联可变本地振荡器使用同一个双联可变本地振荡器使用同一个双联可变电容器对输入频率和本振频率同步调谐。电容器对输入频率和本振频率同步调谐。电容器对输入频率和本振频率同步调谐。电容器对输

28、入频率和本振频率同步调谐。n n图图5.14(f)5.14(f)的射频变压器次级的射频变压器次级L Ll l与主调谐电容与主调谐电容C C1 1、微调电容、微调电容 C C2 2和固定电容和固定电容C C3 3共同组成的电容共同组成的电容器形成共振电路。器形成共振电路。n n主调谐电容设计成接地有两个好处，一是因为主调谐电容设计成接地有两个好处，一是因为市售的大多数调谐电容可以接地，获得相应市售的大多数调谐电容可以接地，获得相应元件方便。二是大多数元件方便。二是大多数NE-602NE-602的本地振荡器的本地振荡器使用接地可变电容，这样，输入调谐电路可使用接地可变电容，这样，输入调谐电路可以与

29、本地振荡器使用同一个双联可变电容器以与本地振荡器使用同一个双联可变电容器对输入频率和本振频率的同步调谐。对输入频率和本振频率的同步调谐。n n调整初级线圈匝数调整初级线圈匝数L L2 2对次级线圈匝数对次级线圈匝数L Ll l的比，的比，图图5.14(f)5.14(f)可以实现很好的阻抗匹配。可以实现很好的阻抗匹配。n n图图5.15 5.15 为一个用电压变容二极管调谐的射频为一个用电压变容二极管调谐的射频输入电路。总的调谐电容由调整电容输入电路。总的调谐电容由调整电容C C1 1、固定、固定电容电容 C C2 2 和变容二极管的结电容和变容二极管的结电容 D Dl l 组成组成,并并和变压

30、器次级线圈和变压器次级线圈 L L2 2 形成谐振回路。为了减形成谐振回路。为了减小电容小电容C C3 3对串联组合电容对串联组合电容 C C3 3/D/D1 1的影响的影响,电容电容C3C3的值必须比二极管的电容大很多。的值必须比二极管的电容大很多。n n变容二极管通过改变加在二极管上的反向偏置变容二极管通过改变加在二极管上的反向偏置电压来实现调谐。调谐电压电压来实现调谐。调谐电压 Vt Vt 由由 R Rl l,R,R2 2 和和 R R3 3 组成的分压器来设置。主分压电阻组成的分压器来设置。主分压电阻 R Rl l 是一是一个有个有10101515圈的分压器，可以通过一个安装在圈的分压器，可以通过一个安装在面板上的旋钮手动调节。用于调谐电路的电压面板上的旋钮手动调节。用于调谐电路的电压V VA A必须是经过很好校准的。否则必须是经过很好校准的。否则,调谐频率将调谐频率将会随着电压改变而漂移。会随着电压改变而漂移。作业作业n解释图解释图5.155.15中中R R3 3、R R4 4、C C3 3、C C5 5和和C C6 6的的作用。作用。n预告：下周有课堂测验。预告：下周有课堂测验。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢