3946.高频课设报告调频接收机.doc

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1、题 目: 调频接收机 初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。要求完成的主要任务: 1、采用分离元件或集成电路设计一个调频收音机2、接收频率范围 88108 MHz3、采用3V 电池供电；采用耳机或喇叭放音；4、接收 FM 波段的无线广播清晰、可靠，无明显杂波；5、立体声解码电路作为本设计的发挥部分； 6、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结等）。参考书：时间安排：1、 理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2

2、、 课程设计时间为1周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算， 时间1天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。指导教师签名： 2010年 12月1 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目 录摘要IAbstractII1 设计任务11.1 调频接收机的主要技术指标11.2设计思路21.3设计方案32 调频接收机系统原理分析52.1 调频原理52.2.超外差式接收系统62.2.1 工作原理62.2.2 电路方框图72.2.3调频接收的特点72.2.4.调频接收机的工作过程73 详细设计93.1 高频放大电路93.2 本

3、地振荡回路113.3 混频电路133.4 中频放大电路143.5限幅电路163.6 鉴频电路173.7 低频放大电路194 心得体会21参考文献23摘要随着现在社会的快速发展，人们都电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。高频电路大部分应用于通信领域，信号的发射、传输、接收都离不开高频电路。通信技术在我们的生活中广泛应用，而我所学的是电子信息工程，有一部分涉及的是通信技术，所以对于这次设计，我选择了超外差式调频接收机。在以前应用最广泛的是调频接收机，随着科

4、学技术的发展，出现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。如果我们在收音机内制造 - 个振荡电波 ( 通常称为本机振荡 ) ，使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。采用了这种电路的接收机叫外差式收音机，混频和振荡的工作，合称变频。在本次设计中，其目的是得到一个调频接收机机。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、限幅、

5、鉴频、低频放大七个部分。整个电路的设计必须注意几个方面。选择性好的级，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。为此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高选择电路。为了使混频和本振分别调到最佳状态，要采用单独的本振。总的来说，设计一部接收机时必须全面考虑，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。关键词：超外差，调频，本振，混频AbstractWith the rapid development of so

6、ciety now, people are increasingly demanding electronic products, electronic products and therefore in terms of production or from the sales are demanding.Applied to create a better electronic products to high-frequency circuits can not be separated, large supercomputers to small pocket calculators,

7、 many electronic devices are high-frequency circuits.Most high-frequency circuits used in communications, signal emission, transmission, reception can not do without high-frequency circuits.Communication technology is widely used in our lives, and I have learned is that electronic and information en

8、gineering, a part of the communication technology is involved, so for this design, I chose the superheterodyne FM receiver.The most widely used in the past is the FM receiver, with the scientific and technological development, there has been superheterodyne FM receiver.The so-called super-heterodyne

9、, refers to the station to receive a good tune in the tuning circuit and after the role of the circuit itself to become another pre-determined frequency, and then zoom in and detection.The fixed frequency, is the role of difference frequency generated.If we create within the radio - a radio wave osc

10、illations (often referred to as the local oscillator), and external high-frequency AM signal it sent to a transistor at the same time mixing, this kind of work is called mixing.Nonlinear effect transistor led to the mixing of the results will produce a new frequency, which is heterodyne effect.Used

11、this kind of circuit is called a heterodyne radio receiver, mixing and oscillations of the work, collectively known as conversion.In this design, the goal is to get an FM receiver machine.Superheterodyne FM receiver in the design process, it should be divided into high-frequency amplification, mixer

12、, local oscillator, in place, limiting, frequency, low frequency amplification of seven parts.The circuit design must pay attention to several aspects.Selectivity level, should be as close to the front, not because of the interference and signal interference suppression big place to go, the best res

13、ults.Such as interference and signal is large, the transistors nonlinear, will have a combination of frequency and other severe nonlinear distortion, then filter out the clutter is more difficult.To this end, the senior receiver, the input circuit often used to complex, high-select circuit.To make m

14、ixing and vibration are transferred to the best of the state, to adopt a separate local oscillator.Overall, the design of a receiver must be fully considered and properly deal with each other to contain the conflict, in particular, to seize the principal contradiction (stability, selectivity, distor

15、tion, etc.) in order to make the receiver a better indicator.Key words: Superheterodyne, FM, local oscillator, mixer1 设计任务在本次设计中，其目的是得到一个超外差调频接收机机。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、限幅、鉴频、低频放大七个部分。整个电路的设计必须注意几个方面。选择性好的级，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂

16、波比较困难。为此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高选择电路。1.1 调频接收机的主要技术指标调频接收机的主要技术指标有：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88108MHz2灵敏度在标准调制（如调制频率f= kHz 、频偏fm =kHz或25kHz、50 kHz、75 kHz ）条件下，使接收机输出端为额定音频功率和规定信噪比的输入信号电平，称为灵敏度。接受的输入信号电平越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度为50

17、V,3中频选择性接收机6dB带宽和带外的抑制能力称为中额选择性，一般调频收音机的中频6dB带宽为100kHz,200kHz处的带宽抑制能应大于40dB手机中频6dB带宽为 5kHz，10kHz处带外抑制能力应大于40dB。4中频抑制比接收机对输入信号为本机中频信号fI的抑制能力称为中频抑（ IFR ）IFR=20(VIF/VS) ，式中，VS是输入灵敏度电平，VIF是使输出功率为额定值的输入中频信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，中频抑制能力越强。5镜相抑制比接收机对输入信号为镜象频率信号（fj）的抑制能力，称为镜像（IRR）IRR=20(Vj /VS)式中，VS是输入灵敏度电平，Vj

18、是使输出功率为额定值的输入镜像信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，镜相抑制能力越强。镜像频率fj比本振频频率高一个中频 fI ，它与本振频率fo之差仍等于中频fI ，fj =fo+fI=fS+2fI ,fS是接收机工作频率。6音频响应 接收机在标准调制（如调制频率f=1kHz 、频偏fm=5kHz或25kHz、50 kHz、75 kHz）和标准输入信号电平（如灵敏度或两倍灵敏度）下音频输出电平和调制频率的输出关系，称音频响应。7额定输出功率 接收机的负载上获得的规定的（由接收机指标规定）不失真（或非线性系统为给定值时）功率，称额定输出功率。本次的基本要求是：1、接收频率范围 85108

19、MHz 2、灵敏度 1mV 3、选择性 50dB 4、频率特性 通频带为200KHz 5、输出功率 100mW1.2设计思路 根据此次课程设计的要求，我设计的是超外差式调频接收机。整个电路由六部分组成，分别为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大。（1） 高频放大：高频放大器是用来放大高频信号的器件（在接收机中，高放所放大的对象是已调信号，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，使已调信号不失真）。这样做的好处是：1）回路谐振能抑制干扰；2）并联回路

20、谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。 （2）混频：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。 （3）本振：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，得到一个中频信号。 （4）中放：如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频，就不可能进入放大电路。因此在接收一个需要的信号时，混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉，加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路，所以接收机的选择性指标

21、很高。超外差式接收机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成接收。(5）鉴频：在鉴频器部分，采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易，但在鉴频器前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性，必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数，也

22、可以在前一级加一个限幅器。(6）限幅：本次设计的限幅电路采用二极管限幅器。(7）低频放大：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。因为本次设计是音频信号，所以采用运算放大器效果比较好。 高频电路很容易受到干扰，所以对信号的要求比较高，在中频放大器电路的输出端，如果直接接鉴频器，很可能得到很多不需要的波形，用滤波器很难滤除，所以在鉴频器的输入端加一级限幅器，去除不需要的波，使输出更为纯净。1.3设计方案电路的开始部分是由高频放大电路和本振信号混频，输出一个中频信号。因为这是超外差调频接收机，所以混频电路和调幅接收机有着

23、明显的不同，在调频电路中，本振电路是独立的。在放大电路部分，采用场效应管共源极放大电路。本振电路才用LC振荡电路，两个信号分别输入混频器，得到一个中频信号。为了得到高的增益，而整个电路的增益取决于中放，同时也抑制了邻近干扰。在中频放大电路的输出端，接一个限幅器，其目的是如果直接接鉴频器，很可能得到很多不需要的波形，用滤波器很难滤除，所以在鉴频器的输入端加一级限幅器，去除不需要的波，使输出更为纯净。鉴频器是将原调制信号解调出来，在本次设计中采用比例鉴频器。为了能够得到我们所需要的效果，在电路的最后采用低频放大电路。 超外差式收音机的中频放大电路采用了固定调谐的电路，这一特点使它比其他接收机优越得

24、多，综合起来有如下优点： (1) 用作放大的中频，可以选择那些易于控制的、有利于工作的领率 ( 我国采用的中频频率为465千赫 ) ，以便适合于管子和电路的性质，能够得到较为稳定和最大限度的放大量。 (2) 各个波段的输入信号都变成了固定的中频，电路将不因外来频率的差异而影响工作，这样各个频带就能够得到均匀的放大，这对于频率相差很大的高频信号(短波)来说是特别有利的。 (3) 如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频，就不可能进入放大电路。因此在接收一个需要的信号时，混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉，加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路，所以接收机的选择性指标很高2 调频

25、接收机系统原理分析2.1 调频原理调频（FM） 就是用高频载波信号的频率来装载音频信号，即用音频信号（调制信号）来调制高频载波信号的频率，从而使原为等幅恒频的高频载波信号的频率随着调制信号的幅度而变化，但其幅值不变（如图1所示）。频率被音频信号调制过的高频信号叫已调频信号，简称调频信号。调幅信号和调频信号统称为已调制信号，或简称为已调信号。 图1 调频波调频广播所能传输的音频频带较宽，宜于传送高保真音乐节目，并且它的抗干扰能力较强。这是因为调频信号的幅值是固定不变的，可以用限幅的方法，将由干扰而产生的调频信号的幅值的变化有效地消除掉。同时，它比AM的发射功率也可减小，这是因为调幅信号的幅值一般

26、都比载波的幅值大，有效发射功率比发射机发射的功率小得多。而调频信号的幅值和载波的幅值一样大，在发射机功率发射功率一样时，调频信号的有效发射功率要比调幅信号的有效发射功率大。但由于调频广播工作于超短波波段，其缺点是传播距离短，覆盖范围小，且易于被高大建筑物等物体所阻挡。然而人们恰恰利用了这一点，不同地区或城市可使用同一或相近的频率，而不致引起相互干扰，提高了频率利用率。2.2.超外差式接收系统2.2.1 工作原理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、限幅、鉴频、低频放大七个部分。整个电路的设计必须注意几个方面。选择性好的级，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大

27、的地方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。为此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高选择电路。为了使混频和本振分别调到最佳状态，要采用单独的本振。 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。因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一

28、只双连可变电容器就可完成选台。超外差电路的典型应用是超外差接收机，其优点是：容易得到足够大而且比较稳定的放大量。具有较高的选择性和较好的频率特性。容易调整。缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。随着集成电路技术的发展，超外差接收机已经可以单片集成。2.2.2 电路方框图输入高放混频中放鉴频器放大本振限幅图2 调频接收机系统框图2.2.3调频接收的特点调频广播通常采用频率为88108MHZ的超短波，其信号的振幅保持不变而载波频率随调制信号而变化。调频接收具有以下特点:调频接收工作在超短波段，该波段原有的干扰本来就小，加上电路中带有限幅，消除了信号幅

29、度干扰的影响。同时，由于调频接收具有抗同频干扰的特性，即使干扰频率与接收的信号频率相同，只要信号电平稍强于干扰，就会使干扰受到很大的抑制，所以高频接收具有抗干扰性能好，收到电台后背景噪声小的特点。因调频接收信噪比高，动态范围也就相应增大，故调频接收机能获得调幅机难以达到的音质。视距传播，易受高大建筑物影响，产生遮蔽及多径传输现象。2.2.4.调频接收机的工作过程从天线进入的高频信号，经过输入电路和高放电路，通过变频器将高频信号变为中频信号，进行多级的中频放大，然后通过鉴频，还原出音频信号，最后送到低放电路。输入回路、高放和变频三个部分合在一起，称为高频电路，也称为调频头。调频接收机和调幅接收机

30、相比较有两处不同，其一是调频机不论普及机型或高级机型，大都带有高放。这是因为调频信号一般比较弱，加一级高放，能够降低噪声系数，提高其信噪比；另外，由于调频机的工作频率高，天线阻抗低，输入回路对各种信号干扰的选择性不易做好，需要加一级调谐高放来提高抗干扰性能，同时还可以减少本机振荡向天线端的辐射，因为调频机的频率高，和电视频道相近，本振的辐射容易干扰电视机。另一个不同之处是解调部分，由于调频波的振幅是不变的，只有载波的频率发生变化，若像调幅机那样用一只二极管作幅度检波器，即使切去载波的半边波形，仍然是个等幅波，检不出音频信号。因而必须采用另一个办法，使其能对载波的频偏起反应而检出音频信号来。这种

31、调频波的解调器叫做鉴频器。中放在高频头的后面，它是将从混频出来的信号加以放大，再进入鉴频器。在鉴频器的后面是低放、功放。3 详细设计3.1 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已调信号，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，使已调信号不失真）。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

32、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。（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。高频放大电路如图3所示。图3 高频放大电路图中了L、C、CT1及CT2为输入、输出回路元件，他们均调谐于信号频率，Rs及Cs为自偏元件，决定工作点。LN及为中和元件。在高频时，为了抵消之反馈，采用了LN及。当（即LN及串联的谐振频率低于工作频率，LN于之路呈感性）且等效电感之

33、感抗值与相等时，则与数值相等，符号相反，互相抵消,调节可使=*。图4 等效电路图4中管子用交流等效电路代替，图中未考虑,即不考虑反馈，只考虑正向放大，由此图可求出输出电压。图中为接线电容，为漏极输出电容，与L谐振，其谐振电阻为,将与=合并为()，便得谐振时的输出电压为：于是电压增益为：对场效应管，主要关心电压增益，至于功率增益，由于放大器的输入电流很小，输入端就不消耗什么功率，因而功率增益很高，于是功率增益便不太重要。高频放大电路运用的核心器件是场效应管。场效应管放大器有以下优点：（1） 场效应管栅流小，输入阻抗高， 大。（2） 放大时工作在几乎不随改变的区域，输出阻抗高。（3） 因输入输出阻

34、抗高，故回路可直接与管子相连，而不一定要经过阻抗变换器。当然，在频率相当高时，因输入输出阻抗急剧下降，并且为了匹配，场效应管亦应通过阻抗变换网络与回路相连。（4） 内部反馈比晶体管小。这是因为反馈导纳比普通晶体管的小。在频率很高时，通过的反馈较大，这时可用中和法消除的影响。（5） 场效应管的转移特性为平方曲线，不产生包络失真、交叉调制、三阶互调，阻塞电平可达3-4V。当然，实际特性不可能是理想平方曲线，因而总会有些失真，不过他比一般的晶体管要小的多。（6） 噪声系数小。3.2 本地振荡回路在本次设计中，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

35、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下所示：图5 电容反馈改进振荡电路图5是一个电容反馈改进振荡器电路，其交流等效电路电路如图6所示。图6 等效电路图6中C为： 由图可知此电路中是基极接地，CE之间为，BE之间为，CB之间为L

36、与C串联的等效电抗；在振荡频率处，选择，即L与C串联后等效为一个电感，因此此电路是电容反馈振荡器。因为振频等于谐振频率，决定于式中： 由上式可得： 若选择C，C，则与及近似无关，这样，与并联的分布电容如及对频率的影响很小了，频率稳定得以提高。对于提高振荡电路的稳定度有以下几种方法：（1）提高回路的Q值。Q值高，可使频率稳定。回路Q值主要由电感的Q值决定，故要提高电感的Q值。为此应尽量减小损耗而加大特性电阻。不过，的提高有一定限制，L太大时，损耗也大，而且C太小时并联在回路中的杂散电容可与C相比拟，杂散电容将显著影响频率的稳定。为了减小线圈的损耗，可用高频损耗小的线圈固架。 （2）减小负载的影响

37、。减小振荡回路和负载间的耦合程度可减弱负载的影响，不过这时传送到负载上的振荡信号也小了，故振荡要求更强。在振荡器和负载之间加一级射极输出器可改善负载对振荡器的影响，因射极输出器之输入阻抗高隔离作用较好，同时不增加振荡功率的要求。3.3 混频电路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。从频谱观点上来看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真的从

38、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。如图7所示:图7 频谱电路混频电路的原理是：把本机振荡产生的高频等幅振荡信号f1，与输入回路选择出来的广播电台的高频已调波信号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f1、f2以及频率为f1+f2、f1f2、高次谐波等多种信号。 在本次设计中我们采用二极管环型混频器，二极管环型混频器的优点是工作频带宽，可达到几千兆赫，噪声系数低，混频失真小，动态范围等，但其主要缺点就是没有混频增益。由于混频器处于接收机的前端，它的噪声电平高低对整机有较大的影响

39、，因此要求混频器的噪声系数越小越好。由于混频依靠非线性特性来完成，因此在混频过程中会产生各种非线性干扰，如组合频率，交叉调制，互相调制等干扰。这些干扰将会严重的影响通信质量，因此要求混频电路对此应能有效的抑制。图8二极管环型混频电路图8是二极管混频电路的原理图，图中Us、RS1为输入信号源，UL、RS2为本振信号源，RL为中频信号的负载。为了保证二极管工作在开关状态，本振信号UL的功率必须足够大，而输入信号US功率必须远小于本振功率。实际二极管环型混频器组件各端口都必须接入滤波匹配网络，分别实现混频器与输入信号源本振信号源、输出负载之间的阻抗匹配。3.4 中频放大电路超外差接收机中的中频放大器

40、是一种频带较宽的谐振放大器。中放采用谐振回路作负载，这是与高放共同之处；但中放的谐振曲线接近理想曲线矩形，这是与高放不同之处。后者对超外差接收机的中放来说是完全必要的，因中放任务之一是削弱邻近干扰，而邻近干扰频率离信号很近，变频之后，离中频就很近，若中放的谐振曲线不好，便难以削弱。此外，中放还具有工作频率固定与级数多两个特点。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。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

41、频率高，通频带宽，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，式中为通频带。本次设计的中频放大电路如图所示：图9 中频放大电路信号从变频器输出，通过变压器B10加到第一级中放BG4. BG4为双回路放大器，B11的初级和C38构成初级回路。B11的次级和B12的初级构成次级回路的电感，而电容是C40。两者组成电感耦合对称双回路。BG4集电极以自耦变压器方式

42、接到初级回路，BG5的输入电阻通过变压器B12变换为大一些的输入电阻后和B12的初级并联。因B11的次级线圈数N45只有一圈，而可忽略。R22及C34是自动增益控制滤波器。BG4既通过R15加有固定偏压，有通过R22加有自动增益控制电压，此外，射极还有偏压。第二级中放BG4.单回路中放，与检波器以变压器B13耦合。其余元件作用和BG4的相同。R16用的较大，使接收小信号的自动增益控制作用启动的晚一些，以提高小信号的灵敏度。BG5的工作电流较大，约1.6-2mA，以获得较大的增益和动态范围。确定电路参数：（1）管子主要根据工作频率选定，晶体管的特征频率fT应大于中频的5-10倍（至少3倍）。电路

43、型式主要根据矩形系数、通频带决定。单回路放大器矩形系数差，频带窄；在矩形系数要求不高，通频带小于3MHZ时才使用单回路放大器。参差调谐放大器矩形系数好，通频带最宽，但调整较烦；双回路放大器矩形系数较好，通频带较宽。（2）求QL:由求出每级通频带B，再由B求出每个回路的等效Q值。（3）决定回路电容和电感：由可得，当不大时，偏导数可用代替，即于是的绝对值为 通常要求满足由以上式子可得回路的总电容为外接电容与分布电容之和。是比较稳定的，而可能变化，计算中通常取的变化为的10%，即所以 回路电容为3.5限幅电路 发射机发出的调频信号，其幅度应该不变，但实际上存在寄生调幅，特别是信号在传输途中会受到干扰

44、的调幅；这种不需要的幅度变化可被鉴频器检出而干扰有用信号。因此必须在鉴频之前用限幅器去掉寄生调幅，使输出调频信号的幅度不变，这样即可提高干扰性。要完成限幅任务，必须使用非线性器件，信号通过非线性元件后，必然产生新的频率。电路图如下：图10 限幅电路图中BG为放大管，LC回路为其负载，回路上并联了两个限幅二极管，E1=E2为二极管提供反向偏压。若回路AB两端的高频电压小于E1，则D1及D2均不导电。若高频电压大于E1，则正半周时D2导电，负半周时D1导电。当D1及D2导电时，其内阻甚小，故D1及D2上的电压甚小；而且隔直流电容C1对高频的容抗很小，故输出电压u0近似等于E1，高频电压的最大值被限

45、制在E1电平上。参数确定：二极管的电流为 其中为二极管的正向内阻。导电角应满足，带入得于是每个二极管的基波电流幅度为每个二极管对交流呈现的电阻为两个二极管并联后对高频的电阻为3.6 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；但由可以看到，U=正比于前级集电极电流的基波幅度Icm1，鉴频前若无限幅器，则Icm1不为常数，于是U=将随Icm1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

46、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，其单元电路图如下所示：图11 鉴频电路图中C1是高频滤波电容，R及C是减重网路，它用来提高抗干扰性。其作用原理是：在发射机中用加重网络加重高音，接收时用减重网络削弱高音，于是不存在高音频率失真。这样一来，减重网路把高音端的干扰削弱了，故接收机的信噪比得以提高；或者说，减重网络压缩了通频带，减小了噪声。图11中电容C上的输出电压在高音时因C的电抗减小而下降。确定电路参数：（1） 选择振幅检波二极管。（2） 选定回路电容。（3） 求回路电感 （4） 选定及，求及 验算：在比例鉴频中，故 （5）求负载电阻 =4-8（5） 求,因为K可按下式求出：故 = (6)求U= 3.7 低频放大电路从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，如果是音频信号，可以外加一个喇叭。单元电路如图所示：图12 低频放大电路总原理图如下：图13 总原理图4 心得体会在短短时间里，我学会了设计高频电子线路的一些基本知识，虽然时间短暂，但我还是充分利用，从中学会了不少知识。在本学期中，各种形式的实践课占了很大一部分课时。在实践课中，