模拟调幅接收机设计与制作-毕设.doc

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1、模拟调幅接收机设计与制作目录目录I摘要1第1章绪论2第2章方案论证42.1方案比较42.2方案论证5第3章主要器件的介绍63.1单片集成电路TA7642的介绍63.1.1工作原理介绍63.1.2引脚功能介绍6第4章设计电路及其工作原理84.1设计方案84.2系统框图84.3调幅接收机的主要技术指标94.4电路设计104.5回路模块的介绍12结束语14致谢15参考文献16附录调幅接收机的原理图17II摘要本文设计一个调幅接收机。调幅接收机由变频级，中频放大级，检波和自动控制带路，和低频放大电路构成。中频放大级电路时指变频输出至检波之间的电路，其性能的优劣直接影响到收音机的灵敏度，选择性和频率特性

2、等指标因此本设计对中频放大电路做了比较详细的介绍。接收机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波还原成音频信号，变成音波。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。如调幅广播收音机的频率范围为5351605KHZ，是因为调幅广播收音机的工作范围也为5351605KHZ。本振信号与接受到的高频调幅信号在变频器内经过混频作用，得到一个与接受信号调制规律相同的固定中频调幅信号。该中频调幅信号经中频放大后，送入检波器，把原音频信号解调出来，并滤除残余中频分量，再由低频功率放大后推动扬声器发出声音。关键词调幅；变频；检波第1章绪论

3、自从发现能用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性距离，设备的微型化、省电化、轻巧化等。接收信息所用的接收机，随着广播技术的发展，接收机的发展在不断更新换代，它经历了电子管接收机，晶体管接收机，集成电路接收机的三代变化，其功能也在日趋增多，在日益提高接收机的质量。现在，又朝着电路集成化显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化、系列化、集成化、低功耗以及多功能的方向发展。接收机由调谐电路、变频器、中频放大器、检波器、音频放大器、嗽叭组成，调谐电路是将空中众多的电磁波中选出我们所需要的电台；变频器是将天线接收到的电磁波和本机振荡信号混合后产生一个535KHz的中频信号，然

4、后送入中频放大器进行放大；检波器是将放大后的中频信号将声音信号从电磁波中分离出来，检波也叫解调是调制的反过程。经检波后的音频信号经过音频放大器放大后通过喇叭发出声音。对于调幅而言，也就是我们不可能直接传送话音，我们先用一个转换装置将话音信号（也就是人说的话）转换成振幅平缓变化的电压信号，这就是我们要传输的信号，叫做调制信号，然后将调制信号与一个高频率的信号在一个相乘器里相乘，再经过一个加法电路，就会得到一高频率的信号，它的包络（所谓包络就是连接周期信号每个周期内波峰的假想线）随着调制信号幅度的变化而变化，我们把这个高频信号叫做载波，把已经调制好的信号叫调幅波。就是说，我们要传输的话音信号已经包

5、含在了调幅波中，换句话，就是我们把调制信号从低频搬移到了高频，以便利用电离层传播。这样我们通过发射装置将已调信号发射出去，在接收端接收信号后，通过解调装置恢复出原信号，在经过转换装置将电压信号恢复成人的普通话音，就实现的两地之间两个人的通话目的，这也是短波通信电台的基本原理。从天线感应到的高频调幅信号，经输入回路的选择送入变频器。本振信号与接收到的高频调幅信号在变频器内经过混频作用，得到一个与接收信号调制规律相同的固定中频调幅信号。该中频调幅信号经中频放大后，送入检波器，把原音频信号解调出来，并滤除残余中频分量，再由低频功率放大后推动扬声器发出声音。AGC是自动增益控制电路，自动控制中频放大器

6、的增益。通过调幅接收机电路的设计，使得建立无线电接收机的整机概念，了解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、计算接收机的各个单元电路：包括输入回路，本振回路，中频放大回路，检波回路和低频放大回路、及音频放大器的参数设计、元器件的选择。接收机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解超外差接收机的原理和电路，又可以提高运用书本知识的能力。第2章方案论证2.1方案比较根据设计要求及相关技术指标，拟定如下几种方案:方案1:以模拟乘法器为主体的同步检波方案。因模拟乘法器用作检波时必须有一与接收信号同频同相的同步信号。因此，拟定调幅接收机组成框图如图2-1所示

7、。输入回路路路高放放音频功放检波同步振荡器图2-1调幅接收机组成框图（方案1）方案2:以AM检波芯片TA7642BP为主体的同步检波方案。因TA7642BP芯片内部自带前置放大、混频、中频放大、输出音频放大及自动增益控制电路，故只需要少量外围元件及可实现调幅接收。采用TA7642BP构成的集成调幅接收机的组成框图如图2-2所示。功放低放检波中放输入回路变频AGC图2-2调幅接收机组成框图（方案2）方案3:以锁相环CD4046为主体的科斯塔斯环检波方案。该方案以锁相环构成频率合成器，提供高稳定度的本振信号源。由于科斯塔斯环兼具检波功能，因此可形成高性能的解调方案。采用科斯塔斯环构成的调幅接收机的

8、组成框图如图2-3所示。V5LPFV3V1V7音频功放LPVCO900相移输入回路V2V4V6科斯塔斯环LPF 图2-3调幅接收机组成框图（方案3）2.2方案论证在图2-2中，虚线框内组成部分都集成在TA7642BP内部，输入回路用于前置接收以及后级选频。虽然TA7642BP内部有自动增益控制（AGC）电路，但并没有连接到内部的中频放大器上，因此在实际应用时需要在芯片相应引脚上接适当外围元件，构成AGC电路。对上面三种方案进行比较，可以看出：第一种方案需要设计复杂的外围电路,元件参数计算繁琐，且分立元件高频分布参数大，系统性能不能保证。第二种方案的最大优点是系统高度集成且电路简单，所需外围元件

9、少，静态电流小，功耗低，外接连动调谐回路工作频带宽，但选择性差于第三种方案。第三种方案效果好，但科斯塔斯环检波方案要求压控振荡器（VCO）输出本振信号与输入回路调谐在同一频率上，实现难度较大，不易调谐。因此，从实现的难易程度以及所能达到性能指标方面考虑，我们选择方案二来实现题目要求的模拟调幅接收机。第18页第3章主要器件的介绍3.1单片集成电路TA7642的介绍TA7642BP硅单片集成电路是日本东芝公司的产品，TA7642BP的特点是将调幅收音机所需的从变频到功率放大的所有电路都集成到一块芯片上，所需外围元件少，静态电流小，使用方便。121314161511109功放变频中放AM检波8765

10、4321图3-1TA7642BP的基本结构及引脚3.1.1工作原理介绍直流电压由引脚和引脚馈入，提供接收机工作来源。由天线回路接收下来的已调幅高频信号从引脚输出，经外接中频调谐回路选频，再由引脚送到中频放大器进行放大，然后送给检波器进行检波。检波后的音频信号由引脚输出，经外接音量电位器分压后送入引脚给功率放大器放大，再经过引脚到外接扬声器。3.1.2引脚功能介绍根据图3-1可知各引脚的功能参数如表3-1所示。表3-1TA7642BP引脚功能参数引脚编号英文缩写引脚功能电阻参数直流电压参数正表笔接地负表笔接地电源通有信号无信号OUT变频输出5.82.9BYPASS旁路1205.81.8IFIN中

11、放输入221001.8Vcc电源（+3V）354.73IF OUT中放输出325.92.9FILTERAGC滤波256.51.7DET检波输出7.411.21.2BOOTSTRAP自举电路5.63Vcc电源（+3V）4.83P OUT功率输出5.11.5GND接地000NF负反馈输入1.4AUDIO IN音频输入360.7BYPASS旁路515.91.5BYPASS旁路5.92.6RF IN高频输入2.9第4章设计电路及其工作原理4.1设计方案本电路分为五部分，分别是输入回路，本振回路，中频放大回路，检波回路和低频放大回路。设计思路为：外来高频调幅信号通过磁性天线送至输入回路，经过一系列变化，

12、然后送至混频器与本地振荡器所产生的等幅振荡电压相混合，所得到的输出电压包络线形状不变，仍与原来的信号波形相似，但载波频率则转换为这两个高频频率之差这叫做中频。中频再经中频放大器放大然后送至检波电路中得到一个输出电压，最后经低频放大器放大送至扬声器中，转变为声音信号。4.2系统框图超外差式调幅接收机的组成框图如图4-1所示。其工作原理是：天线接收到的高频信号经输入回路送至高频放大器，输入回路选择接收机工作频率范围内的信号，高频放大电路将输入信号放大后送至混频电路。本振信号是频率可变的信号源，外差式接收机本振信号的频率fo与接收信号的频率fs之和为固定中频fI，内差式接收机本振信号的频率fo与接收

13、信号的频率fs之差为固定中频fI。本振输出也送至混频电路，混频输出为含有fs、fo、fo+2fs频率成分的信号。中频放大器放大频率为fI的信号，结果输出送至解调电路。解调器输出为低频信号，低频功放电路将解调后的低频信号进行功率放大，推动扬声器工作或推动控制器工作。自动增益控制电路产生控制信号，控制高频放大级及中频放大级的增益。功放低放检波中放带通滤波混频高放输入回路超外差调幅接收机组成框图如图4-1所示。本振AGC检波低通滤波直流放大图4-1系统框图图中，各组成部分的作用如表4-1所示。表4-1超外差式调幅接收机组成部分及其功能描述组成部分功能描述输入回路选择接收信号，应将输入回路调谐于接收机

14、的工作频率高频放大将输入信号进行选频放大，其选频回路应调谐于接收机工作频率混频器将输入高频已调信号变频为固定中频（465kHz）信号本机振荡为解调器提供与输入信号载波同频同相的同步信号带通滤波又称中频变压器或中周，其作用是选取中频FI信号二滤除其他谐波信号中频放大放大混频输出中频信号检波将已调幅信号还原为低频信号（从高频载波中取出原调制信号）低放和功放音频前置放大和功率放大，以推动扬声器发声4.3调幅接收机的主要技术指标1工作频率范围调幅接收机的工作频率是与调幅发射机的工作频率相对应的。由于调幅制一般适用于广播通信，调幅发射机的工作频率范围是30030MHz，所以调幅接收机的工作频率范围也是3

15、0030MHz。2灵敏度接收机输出端在满足额定的输出功率和一定的输出信噪比条件下，接收机输入端所需的最小信号电压称为接收的灵敏度。调幅接收机的灵敏度一般为550uV。3选择性接收机从作用在接收天线上的许多不同频率的信号（包括干扰信号）中选择有用信号，同时抑制直邻近频率信号干扰的能力称为选择性。通常以接收机接收信号的3dB带宽和接收机邻近频率的衰减能力来表示。一般要求3dB带宽不小于6kHz9kHz，40dB带宽不大于20kHz30kHz。4中频抑制比接收机抑制中频干扰的能力称为中频抑制比。通常以输入信号频率为本机中频时的灵敏度SIF与接收机灵敏度S之比表示中频抑制比，一般以dB为单位。dB数越

16、大，说明抗中频干扰能力越强。中频抑制比=20lg（SIF/S）dB，一般应大于60dB。5镜频抑制比接收机对于镜频（镜像频率）干扰的抑制能力称为镜频抑制比。镜频=fs2fI。其中，fs为信号频率；fI为中频频率。对于本振频率高于信号频率的接收机，其镜频为fs+2fI；对于本振频率低于信号频率的接收机，其镜频为fs-2fI。通常以输入信号频率为镜频时的灵敏度SIM与接收灵敏度S之比表示镜频抑制比，一般以dB为单位，dB数越大，抗镜频干扰能力越强。镜频抑制比=20log（SIM/S）dB。通常镜频抑制比应大于60dB。对于有2个中频的接收机，其中频抑制比和镜频抑制比分为第一中频抑制比、第二中频抑制

17、比和第一镜频抑制比、第二镜频抑制比。6自动增益控制能力接收机利用接收信号的载波控制其增益以保证输出信号电平恒定的能力称为自动增益控制能力。测量时，通常使接收机输入信号从某规定值开始逐步增加，直至接收机输出变化到某规定数值（如3dB），此时输入信号电平所增加的dB数即为接收机的自动增益控制能力。7输出功率接收机在输出负载上的最大不失真功率称为输出功率。4.4电路设计图4-2是TA7642BP组成的单片调幅接收机电路。图中T1是磁棒天线，接收自由空间的电磁波信号。双连电容的C1-1与T1的初级电感组成天线回路（输入回路），选择所需电台信号送至第脚变频器的输入端。本振变压器T2构成互感耦合振荡器，双

18、连电容C1-2与T2的初级电感组成本机振荡回路，产生本振频率，用于选择电台并调节频率，使与天线输入信号载频差拍出535kHz的中频信号。T3是变频器的负载回路，也是中频放大器的输入回路，需调谐于535kHz。LC12是中频放大器的负载回路，调谐于535kHz。Rp是音量调节电位器，并附带电源开关，调节后的音频信号回送到第脚，经低频放大和功率放大后由第脚输出至扬声器发生。图4-2TA7641BP调幅接收机元件选择相关参数与元件列表如表4-2所示：表4-2TA7641BP调幅接收机元件列表元件名称元件参数元件名称元件参数元件名称元件参数R11KC3300pFC154.7uFR23.3KC40.02

19、2uFC165100pFR3120KC51000pFC17100uFR42.2KC60.022uFC18330pFR5330C73300pFC19100uFR63.3KC847uFT1天线线圈Rp050KC90.022uFT2振荡线圈C1-1310pFC10100uFT3中周C1-2310pFC111uFL中周C1-a130pFC12300pFTA7641BP集成电路一块C1-b130pFC1310uFC2130pFC140.47uF4.5回路模块的介绍1输入调谐回路图3-2（输入调谐回路）输入调谐回路：它由磁性天线L1和L2绕在磁棒上和电容等组成。超外差调幅接受机的输入调谐电路利用等效串联谐

20、振原理来选择所需要的信号，它是由初级调谐线圈L1和可变电容器C1-1串联构成，如图3-2。磁性天线具有方向性，垂直于电磁波方向时信号最强，线圈在磁棒边缘时，Q值最大。C1-1，C1-a和L1组成输入调谐回路，当空间各个不同频率的无线电波通过调谐线圈时，都会在线圈中产生感应电动势，调节可变电容的容量大小使其固有振荡频率与某一外信号频率相同，则产生谐振。2本机震荡电路图3-3（本机震荡电路）本机振荡电路：本机振荡电路由和输入谐振回路的可调电容C1-1同轴的可变电容，电感线圈等组成,如图3-2所示根据串联谐振特性，电路对具有谐振频率的信号，由最大信号电压输出，经T2初级电感耦合送到变频管，其他频率的

21、信号都被有效加以抑制，该调谐原理如图3-3所示。本振变压器T2构成互感耦合振荡器，双连电容C1-2与T2的初级电感组成本机震荡回路，产生本振频率，用于选择电台并调节频率，使与天线输入信号载频差拍出465KHZ的中频信号。3中频放大回路中频放大电路的作用是放大变频电路送来的频率为465KHZ的中频信号，并对它进一步选频，得到纯净的465KHZ信号送往检波电路。中频放大电路如图3-4所示。图3-4(中频放大回路)中频放大级电路时指变频输出至检波之间的电路，其性能的优劣直接影响到接收机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。一般的接收机都采用两级中频放大和三个中频变压器，中频放大电路的作用是选频，放大中频

22、信号和耦合传送信号对中频放大电路的要求是：（1）增益大。一般收音机的中频增益在60dB左右。（2）选择性好。中频放大电路的选择性是指从变频输入的信号中选出有用信号而抑制干扰信号的能力。三个中频变压器的谐振点均调准在465KHZ，调整变压器的磁心位置，即可改变谐振频率。（3）有一定宽度的中频带。（4）放大电路的稳定性要好。4检波和自动控制电路在调幅广播中，幅度调制是使载波信号电压的振幅随音频调制信号而变化。从振幅受到调制的载波信号中取出原来的音频调制信号的过程叫检波。超外差式收音机中频放大电路的输出信号，是载波频率为465KHZ的调幅波，经过检波，从中频调幅信号中取出原来的音频信号。一般检波器由

23、非线性器件和低通滤波器两部分组成，非线性器件通常采用晶体二极管和三机管，它们工作于非线性状态，利用非线性畸变，产生包括音频信号在内的许多新频率。低通滤波器通常用RC电路，它可取出原音频调制信号，滤除中频分量。自动增益控制电路简称AGC电路，它的作用是当输入信号强弱变化时收音机的功率基本不变。为了实现自动增益控制，通常从检波器得到控制电压检波器的输出电压除有音频信号外，还含有直流分量，其直流分量的幅值与检波器的输入信号载波振幅成正比，也就是与所接受的外来信号场强成正比。在检波器的输出端接了RC低通滤波器，就可获得其直流分量，即所需的控制电压。在超外差收音机中，整机增益主要由中频放大电路承担，中频

24、放大电路选作为自动增益控制电压的受控级，形成负反馈控制过程，使中频放大级的增益稳定，达到控制整机输出功率的目的。5低频放大回路调幅接收机低频放大电路是指从检波以后到扬声器这一部分电路，它包括低频小信号前置放大电路和低频功率放大电路。低频放大电路的任务是把检波器输出的音频信号放大，以足够的功率去推动扬声器。结束语致谢参考文献1程远东.高频电子线路.北京:北京出版社，2008.2程远东,曾宝国.通信电子线路.北京:北京邮电大学，2011.3李怀甫.电工电子技术基础.北京:机械工业出版社，2008.4高吉祥.全国大学生电子竞赛培训系列教程.北京:电子工业出版社，2007.5田良,王尧.综合电子设计与实践.南京:东南大学出版社，2002.