高频电子线路课程设计调幅接收机的设计.doc

河 南 理 工 大 学高频电子线路课程设计调幅接收机的设计院 （系）：计算机科学与技术学院专业班级： 通信07-1班学 号： 学生姓名： 指导教师： 目录摘要3设计目的及要求3调幅接收机的设计3一、普通直放式接收机3二、超外差式接收机4三、组成电路及工作原理5(一)输入回路5(二)变频电路6四、变频电路的组成与变频原理6（一） 变频电路的组成6（二）变频电路的原理7五、中频放大电路、检波和自动控制增益电路8（一）中频放大电路8（二）检波和自动控制增益电路10六、低放级与功放级11（一）低放级电路11（二）功率放大电路12七、设计总结13附录 一 设计原理图及元件清单14（一）设计的总原理图14附录 二 元件清单及参考文献14（一）元件清单14（二） 参考文献15摘要 超外差接收机调幅接收机 变频电路 中频放大电路 检波电路 低频放大电路 自动增益控制电路本课程设计是设计一个超外差式调幅接收机。该超外差式调幅接收机主要由调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路，低频放大电路和功率放大电路构成。设计目的及要求目的：一 学会分析电路、设计电路的方法和步骤二 学习protel绘图方法和表格的绘制三 进一步掌握所学元件及在此基础培养自己分析、应用其他元件的能力四 了解调幅接收机的基本组成与各功能电路的工作原理要求：主要性能指标：工作频率为8MHz，输出功率为100mW。接收信号：载频为8MHz，调制信号为1kHz的正弦波，调幅度为50%的AM信号。调幅接收机的设计一、普通直放式接收机直放式接收机的特点是电路简单，一般只用14只，晶体管和一些基本元件。易于安装调试，成本低，但它的灵敏度低，选择性不太好。 典型的电路图如图一所示： 图一为了克服直放式接收机的灵敏度低选择性不好的缺点，我们便引入了“超外差”的设计理念。二、超外差式接收机输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。 因为，它是比高频信号低，比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。用这种方法设计的接收机的优点是：灵敏度高，选择性好，音质好（通频带宽），工作稳定（不容易自激）。超外差式接收机的缺点便是容易出现镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号）和假响应（变频电路的非线性）。超外差式是与直放式相对而言的一种接收方式。超外差式收音机能把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号（8MHz),再由放大器对这个固定的中频信号进行放大。在选择回路（输入回路）或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器。超外差接收机组成框图如图二所示变频输入回路中频放大检波低频放大本振AGC图二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，并虑出残余中频分量，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的增益。三、组成电路及工作原理(一)输入回路输入回路的作用从天线接受下来的不同频率的信号中选择出所要接受的信号，并抑制掉其他不需要的信号及各种干扰和噪声信号。对输入回路的要求要具有良好的选择性；频率覆盖要足够宽；电压传输系数要大而且要稳定。图三输入回路如图三，由C1、C2和L1组成，外来高频调幅信号通过磁性天线送至输入回路，将所需信号通过L1的次级耦合到变频器。(二)变频电路变频电路的作用与要求变频电路是超外差式接收机的重要组成部分，它的作用是将输入调谐回路选出的信号的载波频率变为固定的中频频率（465KHZ），同时保持中频信号的包络与高频载波信号的包络完全一致，使传送的低频信号不至产生失真。对变频电路的设计要求1.在变频过程中，中频信号的包络不能有任何失真，即中频信号的包络应与输入的高频信号的包络完全一致。2.在整个接收频段范围内，应始终保持本机振荡信号频率比输入的高频信号频率高8MHZ，即有良好的跟踪特性。3.变频电路的工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。四、变频电路的组成与变频原理（一） 变频电路的组成 变频电路的结构框图及工作波形如图四所示： 图四由结构框图可以看出变频电路由本机振荡器、混频器及中频选频回路（滤波器）三部分组成。在变频中，混频器的输入信号由高频调幅信号Us与本机振荡器产生的高频等幅振荡信号UL两部分组成，两部分信号在混频器中进行混频，并送入中频选频回路，经中频选频回路选出465KHZ的中频信号Ui，再把Ui送入中频放大电路进行放大。经过混频后Fi为固定的465KHZ。（二）变频电路的原理变频电路的设计原理图如图五所示： 图五变频级变频级是以晶体管 BG1 为中心，它兼有振荡、混频两种作用。它的主要作用是把输入的不同 频率的高频信号变换成固定的 465kHz 的中频信号。本振回路由晶体管 BG1 、可变电容 Cb 、振荡变压器（简称中振或短振) B2 和电容 C3构成变压器反馈式振荡器。它能产生等幅高频振荡信号，振荡频率总是比输入的电台信号高465KHZ。本振条件：正反馈 (相位条件），幅度(反馈量要足够大）。混频电路由调谐回路和本振电路组成天线所接收信号由L2 耦合到BG1 的基极，本机振荡信号通过 C3 耦合到 BG1 的发射极。两种频率的信号在 BG1 中混频，混频后由集电极输出各种频率的信号。其中包含本机振荡频率和电台振荡频率的差额等于465KHZ 的中频信号。选频电路由B3的初级线圈和谐振电容C 组成并联谐振电路，它的谐振频率在465KHZ，对465KHZ的中频信号产生最大的电压，并且通过次极线圈耦合到下一极去。其原理图如图六所示。图六五、中频放大电路、检波和自动控制增益电路（一）中频放大电路中频放大电路是接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电路。一 中频放大电路的作用与要求 中频放大电路对中频信号进行选频和放大，然后将放大了的中频信号送入检波器去检波。中频放大电路的品质直接影响着整机的灵敏度、选择性和自动增益控制等性能。 对中频放大电路主要有增益要高、选择性要好和同频带要合适三方面要求。二 中频放大电路的组成及原理输入电台信号与本振信号差出的中频信号 fI 恒为某一固定值8MHz ，它可以在中频“通道”中畅通无阻，并被逐级放大，即将这个频率固定的中频信号用固定调谐的中频放大器进行放大。而不需要的邻近电台信号和一些干扰信号与本振信号所产生的差频不是预定的中频，便被“拒之门外”，因此，接收机的选择性也大为提高。其工作原理及设计原理图如图七所示：图七选频级输出的中频信号由VT2的基极输入并进行放大，中放电路中的负载是中频变压器 T4和谐振电容C.它们也是并联谐振在中频465KHZ。 三 中频放大器的设计计算中频放大器的设计指标为：中心频率f0=465KHZ，带宽为2f0.7=2KHZ。负载ZL为下级一个完全相同的晶体管的输入阻抗。选用某高频小功率晶体管，当VCE=6V,IE=2mA时，它的y参数为Gie=2mS，Cie=12pF；Goe=400uS,Coe=9.5pF | Yfe|=58.3mS,fe=-22°；|yre|=310uS, re=-88.8°设暂不考虑yre的作用，则得输入导纳Yiyie=gie+jCie 输出导纳 YoYoe= Goe+jCoe设选取回路总电容C=200pF,则回路的电感为L=1/o2* C =586H若回路的空载品质因数Qo=100,则回路损耗电导为Gp=1/Qo*o*L =5.84S再由同频带为8KHZ，中频频率为465KHZ，回路有载品质因数QL=57由此求的并联到LC回路上的总损耗电导为Gp=1/QL*o*L=10.2S求得在匹配时的初级抽头比为p1=N1/N=(Gp/2 go1)=0.113初次级的匝数比为p2=N2/N=(Gp/2gi2)=0.065根据L=586H则求得初级线圈的匝数N=200,则N1=0.113*200=22.6, N2=0.065*200=13本级的增益（Avo）max= yfe/2*( go1* gi2)=42考虑到回路的插入损耗 K1=20lg1/(1-QL/ Qo)=7.33dB，因而净功率增益为（Apo）max=（Avo）max2-K1=24.67dB。（二）检波和自动控制增益电路一 检波电路的作用与要求检波电路的作用是把从中频放大电路送来的调幅信号中解调出音频信号，并将解调出的音频信号送入音频放大电路。对检波电路有效率要高，失真要小，滤波性能良好等要求。二 自动增益电路的作用与要求其作用是根据接收到的信号的强弱，自动调节接收机的高频增益；这样即可避免接收弱信号时音量过小（或接收不到），也可避免接收强信号时音量过大（或由于输入信号过大而使低频放大电路阻塞失真）。要求有：AGC控制的范围要大，工作的稳定性要高。三 检波、自动控制增益电路的工作原理中频放大器的中频信号经中频变压器T5二次绕组送入检波管VT4，利用PN结点单向导电特性，把中频信号变成中频脉动信号。这个脉动信号中包含直流成份，残余的中频信号及音频包络三部分。利用C8、C9、R9构成型滤波电路（如图八），滤除残余的中频信号，检波后的音频信号电压降落在音量电位器R9上，经电容器C10耦合选入低频放大电路。放大后的中频信号作为自动增益控制的AGC电压，被送到受控的第一级中放管VT2的基级。 图八自动增益控制电路的作用是利用强信号来自动降低中放级的增益（如图九）。信号越强，反馈回VT2的直流成份越大， VT2的增益越小。这就达到了自动增益控制的目的。自动增益控制电路由AGC电压滤波电路及AGC受控电路三部分组成 图九六、低放级与功放级（一）低放级电路一 低放级电路的作用与要求主要任务是把音频信号进行放大，使功放级得到更大的音频信号电压，使收音机有足够的音量。由于是音频电压的放大，所以要求是它的增益设置得较高。二 低放级电路的原理及原理图低放级电路（如图十由前置放大管VT5,第二级前置放大管VT6，耦合电容器C10，C13，基级偏置电阻器，输入变压器T6组成，音频电位器RP组成。图十原理：从音量电位器的滑动端与地之间取出的音频电压信号，经C10耦合，加在VT5的发射结两端。音频信号被VT5放大后从集电极输出，经C13耦合送入VT6的基级，不饿VT6放大后从集电极输出。由于VT6集电极的负载是输入变压器T6的一次绕组，是一个电感器件，当音频信号电流流过时，将在一次绕组两端产生感生的音频信号电压。通过T6一次绕组与二次绕组的电感耦合，即可将音频信号电压送入功率放大器。 （二）功率放大电路一 功率放大电路的作用功率放大电路是接收机的最后一级放大电路，它的作用是把低放级送来的音频信号进行功率放大，以输出足够的的功率推动扬声器发出声音。二 功放电路的设计原理图图十一七、设计总结 回顾起此次课程设计，至今我仍感慨很多，从老师那天布置设计任务到最终完成任务，在整整两个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，毕竟以前做的很少，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过这次课程设计之后，我一定会谨记学好基础知识，这一点老师在课堂上也不止一次的说到。 最后衷心感谢在学习这门课程和做课程设计过程中曾帮助过我的老师、同学！附录 一 设计原理图及元件清单（一）设计的总原理图如下图十二所示：图十二附录 二 元件清单及参考文献（一）元件清单名称型号（规格）数量三极管9012（3CX201）2只 3DG201(9018) 2只 3DG201(3DG6)4只二级管2A9,IN4148各1只电容器 0.01F1只 022F8只 14.7F2只 4.710F1只 100F3只电阻器10、15、51、220、470、630、820、3K、15K各1只电阻器150、1K、20K、62K各2只（二） 参考文献1. :李银华 电子线路设计指导 北京航天航空大学出版社2005.62. 谢自美 电子线路设计实验测试 华中科技大学出版社2003.103. 张肃文 高频电子线路 高等教育出版社2004.114. 杨绪东 实用电子电路精选 化学工业出版社 2004.035. 郭维芹. 模拟电子线路实验. 同济大学出版社，1985 6. 陆宗逸. 非线性电子线路实验指导书. 北京理工大学出版社，1989 7. 周晓宁. 音频功率放大电路. 中国科技论文在线(), 2005-08 8. 黄智伟，基于射频收发芯片NRF403的无线接口电路设计J，电子技术，2002.4.59-60