无线接收机课程设计.docx
目录摘要3一、设计目的4二、总体设计方案42.1无线发射机和接收机原理框图42.2设计思路42.3调频接收机组成及工作原理5三、调频接收机的主要技术指标53.1工作频率范围53.2灵敏度53.3选择性53.4频率特性53.5输出功率5四、各部分设计及原理分析54.1输入回路54.2高频放大电路64.3混频电路74.4本振电路74.5中频放大电路84.6鉴频电路94.7低频功率放大电路9五、思考题10六、小结与心得体会10七、参考文献10摘要随着现在社会的快速发展，电信技术以一口千里的速度飞速发展。电信有一部分涉及 的是通信技术，而无线通信在现在的生活中尤为重要，我们常用的手机，无线电话还有各种 电器的遥控器等，大到航天小到小孩玩具都离不开发射和接收设备。调频与调幅是目前应用 最广的两种发送接收方式，随着社会发展调频方式越来越成为现代设备的必要工作方式。所 以对于这次设计，我选择了超外差式调频接收机。所谓超外差，是指将所要接收的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就 变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。这个固定的频率，是由差频的作 用产生的。在超外差式调频接收机的设计过程中，应将其分为高频放大、混频、本振、中放、 鉴频、低频放大六个部分。但是在设计时必须全面考虑，妥善处理一些相互牵制的矛盾， 特别要抓住主要矛盾（稳定性、选择性、失真等），才能使得接收机有较好的指标。超外差 式接收机能够大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。关键词：超外差，调频，本振，混频一、设计目的无线发射与接收设备是通信电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、 无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统等，必不可少的设备。本次设计达到以下目的：1. 进一步认识无线发射与接收系统（基本工作原理）2, 掌握调频无线接收系统的设计（单元电路整合，完成整机电路设计）通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固己学的理论知识，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并学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程 实际需要的整机电路。二、总体设计方案2.1无线发射机和接收机原理框图消息信号源调制器已调波放大器发射天线谐振放大器本地振荡器I接收I解调器4中频混频器，高频放大器输入回路”放大器村视频显示器 扬声器等等图1无线发射机和接收机原理框图2.2设计思路采用方案：通信电子电路在生活中的应用十分广泛，收信设备也有很广泛的应用。在窄 带调频通信设备中，为了获得良好的频道选择功能，使其具有灵敏度高、工作稳定、选择性 好及失真小、噪声小等优点大都采用混频超外差接收方案。调频接收机的各单元电路：输入 回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频、及音频功放级。实现方法：其接收过程如下：从接收天线收到微弱的高频信号，经输入回路选频后，通 过高频放大器放大，送到混频器与本机振荡器所产生的高频信号进行混频，在其输出端中频 信号，最后经过鉴频器的鉴频得到音频放大信号，然后有音频功放还原成原来的语音信息。 这样就完成了收信机系统的工作过程。系统中接收机单元对调频信号进行解调，恢复出原始 的音频信号。经过低频放大器还原出声音。2. 3调频接收机组成及工作原理图2调频接收机的组成一般调频接收机的组成框图如图2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fl,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£2 亦进入混频级，则混频级的输出为含有fl、f2、（fl+f2）、（f2-fl）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-fl）,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，驱动扬声器。从天线接收到的高频信 号fl,经过混频、滤波成为固定中频f= f2 - fl的接受机，称为超外差式接受机。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。三、调频接收机的主要技术指标3.1工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范闱称为接收机的工作频率范闱或波段覆盖。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闱为88 108MH,是因为调频广播收音机的工作范围也为88108MHz3. 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. 3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需要的信号）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50dBo3.4频率特性接收机的频率响应范I韦I称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHZo3. 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。四、各部分设计及原理分析4.1输入回路选择信号第一关，选取某一载频，抑制其他频率。对输入回路的要求：为了保证 信号不产生频率失真，通频带要有适当的宽度。为了对临频带信号有足够的衰减，要有一定的选择性。采用了简单的单调谐回路，如图3所示。图3输入回路4.2高频放大电路高频放大器是用来放大高频信号的器件，在接收机中，高频放大器放所放大的对象是己 调信号，它除载频信号外还有边频分量）。根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用 管子做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频（若有边频分量，便 要设计回路的通频带能通过边频，使巳调信号不失真）。这样做的好处是：1）回路谐振能抑 制干扰：2）并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。对高放的主要要求是：（1）工作稳定：放大器可能会产生正反馈，它影响放大器的稳定 工作，严重时，会引起振荡，使放大器变成振荡器，从而完全破坏了放大器的正常工作。因 此，在正常工作中要保证放大器远离振荡状态而稳定的工作o （2）选择性好，有一定的通频 带。（3）失真小，增益高，并且工作频率变化时增益变动不应过大，工作频率越高，晶体管 的放大能力越小，增益越低。增益变化太大时，则灵敏度相差将很悬殊。共射级接法的晶体 管高频小信号放大器。他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的 负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等 会影响的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RA2, RA3, RA4及RA6决定，其计算方法与 低频单管放大器相同。高频放大电路如图4所示，从天线ANTI接收到的高频信号经过Cl、CC1、L1组成的选 频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C3、T1初级组成 的调谐回路，进一步滤除无用信号。4.3混频电路混频是将高频放大信号和本振信号混合，输出一个中频信号，在调频电路中，本振信号 必须是独立的，这是与调幅电路最大的一个区别。混频电路如图5所示。混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。混 频器是一个变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和本地振荡电路的输出信号加到混频器 的输入端，得到一个差频。调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携 带的调制信号。经过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没 有变。通常将这个过程（混濒和本振的作用）叫做变频。混频电路的原理是：把本机振荡产生的高频等幅振荡信号fl，与输入回路选择出来的 广播电台的高频己调波信号f2同时加到非线性元件的输入端。利用元件的非线性作用（晶 体管的非线性作用）进行混频。混频结果：输出频率为fl、f2以及频率为fl+f2、flf2、 高次谐波等多种信号。从频谱观点上来看，混频的作用就是将己调波的频谱不失真的从”的 位置上，因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可用相乘器和带通滤波器来实现这种 搬移。图5混频电路4.4本振电路本振电路用LC谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高 频放大输出信号混频，得到一个中在本次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。因为本 振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。所以要求本 振电路的输出频率必须很稳定，所以采用了改进型电容三点式。如果本振电路的输出不稳定, 将引起变频器输出信号的大小改变，振荡频率的漂移将使中频改变。振荡器的振幅与振荡管 的特性以及反馈电路的特性有关，当温度及其它管子与反馈电路的特性改变时，振幅也就会 改变。为了稳定振幅，可在各波段振荡器的反馈线圈上并联不同的电阻以平滑电抗元件的频 率特性，还可用自动增益控制稳定振幅。本次设计的电容改进型电路图如图6所示。图6本振电路4.5中频放大电路中放的作用有两个主要作用：（1）提高增益，因中频低于信号频率，晶体管的y参数及 回路谐振电阻等较大，因此易于获得较高的增益。差外差接收机检波前的总增益主要取决于 中放。（2）抑制邻近干扰。中频放大电路如图7所示。对中放的主要要求是工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。对于 高放，因工作频率九高，通频带8 = 宽，故高放回路的Q值越高越好，这时不必顾 虑B太窄的问题；但对于中放，由于工作频率较低，若回路Q值过高，频带可能太窄而不 能通过全部信号分量，故希望他在要求的通频带条件下选择性越高越好，也就是要求谐振曲 线接近矩形。实际谐振曲线很难做到理想矩形，为了衡量实际谐振曲线接近矩形的程度，引 入矩形系数，式中2为0如为通频带。矩形系数k： kr = -2A/o.7O7图7中频放大电路4.6鉴频电路鉴频器的任务是从调频信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分。普通 鉴频器的线性范围较宽，调整较易：但由。=1顷5药。畋）可以看到，。=正比于前 级集电极电流的基波幅度Icml,鉴频前若无限幅器，则Icml不为常数，于是U=将随Icml 即接收信号的大小改变，而不能去掉寄生调幅的影响。故用普通鉴频器时，前面必须使用限 幅器。但限幅器要求较大的输入信号，这导致限幅前高频级数的增加哦。比例鉴频器可改正 这一缺点，它能同时完成限幅及鉴频的任务，其输入信号不必太大。比例鉴频器的U=为普 通鉴频器的一半。但因比例鉴频器有限幅作用，其输入信号即鉴频器输入端初级回路电压约 只有0.1V即可工作。所以在本次设计中采用了比例鉴频器，其单元电路如图8所示。图8鉴频电路4. 7低频功率放大电路一般从鉴频器输出的信号都比较小，为了得到我们所需的信号，必须将输出信号进行放 大。一般采用三极管放大电路来实现这一功能，本设计是音频信号，采用的是LM386芯片。低频功放的单元电路如图9所示。五、思考题如果进行DSB调幅接收系统设计，整机电路设计需要变化什么？将变化部 分用具体电路表达。答：本课程设计是对调频信号进行解调接收的，在解调电路中用到的是比例鉴频器， 如果进行DSB调幅接收系统设计，则需要实现对DBS调幅信号进行解调并在接收端放大后 接收，要用检波器，即将整机电路中的鉴频器改为检波器即可，具体参数需根据需要进行相 应的调整。检波电路如图10所示。图10检波电路六、小结与心得体会这学期开设的通信基本电路，使我对无线电通信的理论知识有了一定的了解和认识。一 周的通信基本电路课程设计虽然过去，可在这个过程中我受益匪浅。在图书馆翻阅资料，在 网上查询信息，和同学讨论问题，不仅可以巩固以前所学过的知识，而旦学到了很多在书本 上所没有的知识。刚开始的时候确实是无从卜.手，不知如何选题，在查阅了大量资料和与同学商量之后终于定 下题目。在这次设计过程中也遇到很多困雄，然后从网上找材料，翻课本，才发现对以前的 很多知识掌握的都不好，因此走了很多弯路。特别是仿真从一开始老是出错仿真不出结果， 特别着急，和同学一起商讨但结果还是不令人满意。但是通过这次实践，我对这些知识的掌 握和对仿真软件Multisim的应用更加牢固和熟练了，总的来说收获颇丰。七、参考文献1. 于洪珍，通信电子线路，北京：清华大学出版社，2005.2. 张肃文，高频电子线路（4版），北京：高等教育出版社，2004.113. 黄永定，电子线路实验与课程设计，北京：机械工业出版社,2005.4. 杨翠娥，高频电子线路实验与课程设计，哈尔滨工程大学出版社，2005.1评阅意见:指导教师:课程设计成绩:
