1、<p>　　高頻電子線路課程設計報告</p><p>　　設計課題： 調頻接收機 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　

2、設計時間： </p><p><b>　　調頻接收機</b></p><p>　　摘要：過本課程設計與調試，提高動手能力，鞏固已學的理論知識，能建立無線電調頻接收機的整機概念，了解調頻接收機整機各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算調頻接收機的單各元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級。初步掌握調頻接收

3、機的調整及測試方法。</p><p>　　關鍵詞：天線、輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、低頻放大、MC3361</p><p>　　1 設計任務與要求</p><p><b>　　1．工作頻率范圍</b></p><p>　　接收機可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機的工作頻率

4、必須與發(fā)射機的工作頻率相對應。如調頻廣播收音機的頻率范圍為88～108MH，是因為調頻廣播收音機的工作范圍也為88～108MHz</p><p><b>　　2．靈敏度</b></p><p>　　接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調頻廣播收音機的靈敏度一般為5～30uV。</p><

5、;p><b>　　3．選擇性</b></p><p>　　接收機從各種信號和干擾中選出所需信號（或衰減不需要的信號）的能力稱為選擇性，單位用dB（分貝）表示dB數越高，選擇性越好。調頻收音機的中頻干擾應大于50dB。</p><p><b>　　4．頻率特性</b></p><p>　　接收機的頻率響應范圍稱為頻率特

6、性或通頻帶。調頻機的通頻帶一般為200KHz。</p><p><b>　　5．輸出功率</b></p><p>　　接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數為給定值時）功率稱為輸出功率。</p><p>　　2 方案設計與論證</p><p>　　調頻接收機的工作原理：一般調頻接收機的組成框圖如圖3-1所示。其

7、工作原理是：天線接受到的高頻信號，經輸入調諧回路選頻為f1，再經高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號。混頻級的輸出接調頻回路選出中頻信號（f2-f1），再經中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調出低頻調制信號，由低頻功放級放大。由于天線接收到的高頻信號經過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較

8、好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p>　　單元電路設計與參數計算</p><p>　　一般調頻接收機的組成框圖如圖3-1所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號，經輸入調諧回路選頻為f1，再經高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號?；祛l級的輸出接調頻回路選出中頻信號（f2-f1），

9、再經中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調出低頻調制信號，由低頻功放級放大。由于天線接收到的高頻信號經過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p><b>　　四.單元電路設計</b></p><p><b>　　高頻功率放大電路</b></p><p>　

10、　圖4-1高頻功率放大電路</p><p>　　高頻功率放大電路如圖4-1所示, 他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負載為LC并聯諧振回路。其具體的工作原理如下：</p><p>　　從天線ANTA1接收到的高頻信號經過CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號為fs=10.7MHZ的有用信號，經晶體管QA1進行放大，由CA3、TA1初級組成的調諧回路，進一

11、步濾除無用信號，將有用信號經變壓器和CB1耦合進入ICB1(MC3361).</p><p><b>　　混頻電路</b></p><p>　　因為中頻比外來信號頻率低且固定不變，中頻放大器容易獲得比較大的增益，從而提高收音機的靈敏度。在較低而又固定的中頻上，還可以用較復雜的回路系統(tǒng)或濾波器進行選頻。它們具有接近理想矩形的選擇性曲線，因此有較高的鄰道選擇性。如果器件僅

12、實現變頻，振蕩信號由其它器件產生則稱之為混頻器。</p><p>　　圖 4-2 二極管環(huán)形混頻電路（ a ）原理電路 </p><p><b>　?。?b ）等效電路</b></p><p>　　A 、原理電路及其等效電路：如圖4-2 （ a ）、（ b ）所示。 </p><p>　　對于圖4-2（ a

13、）所示電路，通常將 信號輸入端口稱之為 R 端口 ， 本振電壓輸入端口稱之為 L 端口， 中頻輸出信號端口稱之為 I 端口 。 </p><p>　　需要說明的是： 二極管雙平衡組件用作雙邊帶調制電路時，由于變壓器的低頻響應差，調制信號一般必須加到 I 端口，載波信號加到 R 端口，所需雙邊帶信號從 L 端取出。</p><p>　　二極管環(huán)形混頻器產品已形成完整的系列，它用保證二極管開關

14、工作所需本振功率電平的高低進行分類，其中常用的是 L evel 7 ， L evel 17 ， L evel 23 三種系列，它們所需的本振功率分別為 7dBm(5mW) ， 17dBm(50mW) 和 23dBm(200mW) ，顯然，本振功率電平越高，相應的 1dB 壓縮電平也就越高，混頻器的動態(tài)范圍也就越大。對應于上述三種系列， 1dB 壓縮電平所對應的最大輸入信號功率分別為 1dBm(1.25mW) 、 10dBm(10mW)

15、、 15dBm(32mW) 。 </p><p>　　二極管環(huán)形混頻器具有工作頻帶寬（從幾十千赫到幾千兆赫）、噪聲系數低（約 6dB ）、混頻失真小、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。 </p><p>　　二極管環(huán)形混頻器的主要缺點是沒有混頻增益，端口之間的隔離度較低，其中 L 端口到 R 端口的隔離度一般小于 40dB ，且隨著工作頻率的提高而下降。實驗表明，工作頻率提高一倍，隔離度下降 5dB 。&

16、lt;/p><p><b>　　B 、原理分析 </b></p><p>　　電路工作條件：二極管伏安特性為過原點斜率等于 的直線；輸入電壓中， ， ，且 ，此時，二極管將在 的控制下輪流工作在導通區(qū)和截止區(qū)。 </p><p>　　由圖4-2 (a) 知，流過負載 的總電流為： </p><p>　　當 時，二極管 D

17、3 、 D 2 導通， D 1 、 D 4 截止，相應的等效電路為圖4-2 (c) ：</p><p>　　列出的 KVL 方程為： </p><p>　　所以，流過各二極管的電流為： （ 4.2.3 ） </p><p>　　流過負載的總電流為： </p><p>　?。?4.2.4 ） </p><p>　　當 ＜

18、 0 時，二極管 D 1 、 D 4 導通， D 3 、 D 2 截止，相的等效電路如圖4-2 (d) </p><p><b>　　圖4-2 (d)</b></p><p>　　列出的 KVL 方程為： </p><p>　　流過各二極管的電流為： </p><p><b>　?。?4.2.5 ）</b

19、></p><p>　　流過負載的總電流為： </p><p>　?。?4.2.6 ） </p><p>　　在 的整個周期內，流過負載的總電流可以表示為： </p><p>　?。?4.2.7 ） </p><p>　　利用開關函數，可以將上式表示為： </p><p>　　即： （ 4

20、.2.8 ） </p><p>　　由此可見，電流中包含的頻率分量為： </p><p>　　中的有用中頻分量為 </p><p>　?。?4.2.9 ） </p><p>　　電路特點 ：若二極管特性一致，變壓器中心抽頭上、下又完全對稱，則環(huán) 形電路的最重要特點就是 各端口之間有良好的隔離 。 </p><p>&l

21、t;b>　　C 、插入損耗 </b></p><p>　　根據定義，由圖 4-2(a) 知，流過輸入信號源端的電流為</p><p>　　將式（ 4.2.4 ）和（ 4.2.6 ）代入上式中得： </p><p>　　所以接在信號源端的等效負載電阻為： </p><p>　　若令 ，實現功率匹配，信號源提供的信號功率最大，為

22、 </p><p>　　輸出端輸出的中頻電壓幅值為 </p><p>　　相應的輸出中頻功率為： </p><p>　　因此，電路的插入損耗為： </p><p>　　實際二極管環(huán)形混頻器各端口的匹配阻抗均為 50 Ω 。應用時，各端口都必須接入濾波匹配網絡，分別實現混頻器與

23、輸入信號源、本振信號源、輸出負載之間的阻抗匹配。 </p><p><b>　　3.中頻放大電路</b></p><p>　　中頻放大電路的任務是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標起著極其重要的作用。</p><p>　　下圖（a）是LC單調諧中頻放大電路，（b）為它的

24、交流等效電路。圖中B1、B2為中頻變壓器，它們分別與C1、C2組成輸入和輸出選頻網絡，同時還起阻抗變換的作用，因此，中頻變壓器是中放電路的關鍵元件。</p><p><b>　?。╝）中頻放大電路</b></p><p><b>　　（b）中頻等效電路</b></p><p>　　中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯諧振

25、回路，它諧振于中頻465kHz。由于并聯諧振回路對詣振頻率的信號阻抗很大，對非諧振頻率的信號阻抗較小。所以中頻信號在中頻變壓器的初級線圈上產生很大的壓降，并且耦合到下一級放大，對非諧振頻率信號壓降很小，幾乎被短路（通常說它只能通過中頻信號），從而完成選頻作用，提高了收音機的選擇性。</p><p>　　由LC調諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶B＝f2- f1＝ ，見下圖。式中QL是回路的有載品質因數。QL值愈高

26、，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。</p><p>　　中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。因為晶體管共射極電路輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實現阻抗匹配。</p><p>　　一般收音機采用兩級中放，有3個中頻變壓器（常稱中周）。第一個中頻變壓器要求有較好的選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當的通頻帶和選擇性，第三個中頻變壓器要求有足夠的通頻帶

27、和電壓傳輸系數，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數比不一樣，通常磁帽用不同顏色標志，以示區(qū)別，所以不能互換使用。 </p><p>　　實際電路中常采用具有中間抽頭的并聯諧振回路,如圖（a）所示。（b）是它的等效電路，可以看出，它是由兩個阻抗性質不同的支路組成。由于L1、L2都繞在同一磁芯上，實際上是一個自耦變壓器。</p><p>　　（a）

28、 （b）</p><p>　　利用變壓器的阻抗變換關系，可求得等效諧振電路的諧振阻抗：</p><p>　　ZOB0＝（N1/N1+N2）2ZAB0＝（N1/N）2ZAB0（式中N＝N1＋N2為電感線圈的總匝數）。即具有抽頭并聯諧振電路的諧振阻抗ZOB0等于沒有抽頭的諧振阻抗ZAB0的NI2/N2倍。由于N1/N＜1，所以ZOB0＜ZAB0，適當選擇變比可取得所需求的ZOB0，從而

29、實現阻抗匹配。     上述中放電路結構簡單，回路損耗小，調試方便，所以應用廣泛。</p><p><b>　　4.鑒頻電路</b></p><p>　　實現調頻信號解調的鑒頻電路可分為三類,第一類是調頻-調幅調頻變換型。這種類型是先通過線性網絡把等幅調頻波變換成振幅與調頻波瞬時頻率成正比的調幅調頻波,然后用振幅檢波器進行振

30、幅檢波。第二類是相移乘法鑒頻型。這種類型是將調頻波經過移相電路變成調相調頻波,其相位的變化正好與調頻波瞬時頻率的變化成線性關系,然后將調相調頻波與原調頻波進行相位比較,通過低通濾波器取出解調信號。因為相位比較器通常用乘法器組成,所以稱為相移乘法鑒頻。第三類是脈沖均值型。這種類型是把調頻信號通過過零比較器變換成重復頻率與調頻信號瞬時頻率相等的單極性等幅脈沖序列,然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值,這就恢復出與瞬時頻率變化成正比的信號。

31、</p><p>　　圖4-3是雙失諧回路鑒頻器的原理圖。它是由三個調諧回路組成的調頻-調幅調頻變換電路和上下對稱的兩個振幅檢波器組成。初級回路諧振于調頻信號的中心頻率 ,其通帶較寬。次級兩個回路的諧振頻率分別Ｗ01 、Ｗ02 ,并使Ｗ01 、Ｗ02 與Ｗc成對稱失諧。即:</p><p>　?。?1 - Ｗc = Ｗc - Ｗ02 。</p><p>　　圖4-

32、3 雙失諧回路鑒頻器的原理圖</p><p>　　圖4-4左邊是雙失諧回路鑒頻器的幅頻特性,其中實線表示第一個回路的幅頻特性,虛線表示第二個回路的幅頻特性,這兩個幅頻特性對于Ｗc 是對稱的。當輸入調頻信號的頻率為Ｗc 時,兩個次級回路輸出電壓幅度相等,經檢波后輸出電壓</p><p>　?。? = Ｕ01 - Ｕ02</p><p>　　當輸入調頻信號的頻率由Ｗc向

33、升高的方向偏離時, Ｌ2Ｃ2回路輸出電壓大,而Ｌ1Ｃ1 回路輸出電壓小,則經檢波后Ｕ01 <Ｕ02 ,則</p><p>　?。? = Ｕ01 - Ｕ02 < 0。當輸入調頻波信號的頻率由Ｗc向降低方向偏離時, Ｌ1Ｃ1回路輸出電壓大, Ｌ2Ｃ2回路輸出電壓小,經檢波后Ｕ01 >Ｕ02 ,則Ｕ0 = Ｕ01 - Ｕ02 > 0 。</p><p>　　其總鑒頻特性如

34、圖4-4所示 (見下頁)</p><p>　　圖4-4 總鑒頻特性</p><p><b>　　5 元件清單</b></p><p><b>　　6 結論與心得</b></p><p>　　通過這次對調頻接收機的設計與制作，讓我了解了設計電路的過程，也讓我了解了關于調頻接收機的原理與設計理念。實際接

35、線中有著各種各樣的條件制約，不可能與理想情況完全一致，。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法</p><p>　　通過這次課程設計，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。</p><p><b>　　7 參考文獻</b></p><p>　　張肅文