调频接收机的设计

东北石油大学课程设计2013年3月1日课程高频电子线路题目调频接收机的设置院系电子科学学院专业班级电信09-2班学生姓名邹庆毅学生学号090901140222指导教师东北石油大学课程设计任务书课程高频电子线路题目调频接收机的设计专业电子信息工程姓名邹庆毅学号090901140222主要内容、基本要求、主要参考资料等1、主要内容利用集成电路接收机设计基本的点频(调频)接收机电路。通过本次电路设计，掌握调频接收机电路的设计及调试方法，了解集成电路单片接收机的性能及应用，进而加深对高频电子线路课程理论知识的理解，训练、提高电路设计及电子实践能力。2、基本要求利用集成电路接收机设计基本的点频(调频)接收机电路。电路的技术指标为：(1)工作频率6.5MHzsf；(2)输出功率0.3WoP(8LR)；(3)中频10.7MHzIf；(4)灵敏度10μV。3、主要参考资料[1]阳昌汉.高频电子线路.哈尔滨：高等教育出版社，2006.[2]张肃文，陆兆雄.高频电子线路(第三版).北京：高等教育出版社，1993.[3]谢自美.电子线路设计·实验·测试.武汉：华中科技大学出版社，2000.[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2002.完成期限2月25日-3月1日指导教师专业负责人2013年2月22日一、电路基本原理1.接收系统原理框图无线通信(或称无线电通信)的类型很多，可以根据传输方法、频率范围、用途等分类。不同的无线通信系统，其设备组成和复杂度虽然有较大差异，但它们的基本组成不变，图2-1是无线通信系统基本组成的方框图。图1无线电通信系统基本组成框图二、设计方案1.电路原理图(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，一般采用高频功率管做放大器件，而且并联谐振回路作为负载。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。如图2所示。图2高频放大电路（2）本振电路在本次设计中，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。如图4所示。图4本振电路（3）混频器采用二极管环形混频器，R1、R2的值都为1000欧，V1端输入高频已调信号，V2端输入本振信号，VO输出中频信号。由图可见，当V2在正半周时，加在D1、D4管上电压为正值，D1、D4管导通，而加在D2、D3管上电压为负值，D2、D3管截止。同理，当V2在负半周时，D2、D3管导通，D1、D4管截止。如图6所示。图6二极管环形混频电路（4）中频放大及鉴频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。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f0高，通频带BW=f0/QL宽，故高放回路的Q值越高越好，这时不必顾虑BW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。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。如图9所示，即为中放和鉴频的电路图。图9中放及鉴频电路（5）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。低频放大电路如图11所示：图11低频放大电路2.元件参数附录1.元件汇总表：元件名称元件参数个数电压源12V3三极管2N22193电阻1K6电阻2K2电阻36K1电阻12K1电容1uf7电容33nf2电容300nf1电容1nf1电感1mh2电感110uh1接地线4三、电路调试与仿真分析(1)高频放大电路R6、R7为三极管Q2的偏置电阻，以使其工作在放大区。VCC=20V，V(BR)=VCC,输出功率P0=1/2（I0*R5）2,V0=I0*R5,电容C2起隔直耦合作用，C1起隔直作用，Q1、Q3两三极管构成乙类功率放大器，R2、R4的值都取1.0欧，负载R5为8.2欧，最终由R5输出功率。由仿真结果得，放大器将电压幅值放大20倍。图3高频放大波形（2）本振电路起振条件：A0*F1；平衡条件：A*F=1，ΨA+ΨF=2nπ（n=0,1,2,3,••••••）。R1、R3为三极管偏置电阻，C1起隔直作用，R3为负载，其上输出电路产生的振荡波。C3=100pF,C4=200pF，输出振荡波的频率为11MHz。仿真图形如下：图5本振波形（3）混频器由图可知示波器1中A、B通道分别显示的高频放大信号和本振信号，示波器2显示的是混频之后的波形。（4）中频放大及鉴频电路图中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。图中电容C上的输出电压在高音时因C的电抗减小而下降。图10即为中放前和鉴频后的包络。图10中放及鉴频波形图7混频之前高频放大以及本地振荡波形经过变频器混频之后输出的波形，如图7所示。图8混频后波形（5）低频放大电路R1=56千欧、R2=15千欧，分别为Q1的偏置电阻，C1、C2起隔直耦合作用，C3为旁路电容，直流电压源为15V,负载R6上输出经低频放大后的原始信号，由模拟波形可看出放大倍数为100倍。如下图所示：图12低频放大输入输出波形四、总结及体会首先在这次课程设计当中我遇到了很多的问题，从电路的设计到参数的确定到最后软件模拟仿真，我感觉我不懂的东西太多了，但我积极上网查阅资料，经过自己多次的实践终于完成了这次课设的任务。我从中更加学会了独立自主解决问题的能力。在这个课程设计当中，我学会了调频接收电路的一些基本内容和基本理论知识，并且学会了Multisim软件的基本应用。我从中懂得了理论与实践的距离，我们一定要理论联系实践在实践中检验理论。经过这次课设，让我更加多的了解到了通信专业的深奥，更加增大了我对通信的求知欲望。参考文献[1]《高频电路原理与分析》主编：曾兴雯刘乃安陈健西安电子科技大学出版社[2]《电子线路设计、实验、测试》主编：谢自美华中理工大学出版社[3]《通信电子线路》主编：刘泉武汉理工大学出版社[4]《电子技术实验教程[M]》主编：王紫婷成都:西南交大出版社,1997.[5]《通信电子线路》主编：刘泉武汉理工大学出版社