调幅接收机说明书

1湖南工学院《高频电子技术》课程设计说明书课题名称：系部：电气与信息工程系专业：班级：设计人：学号：指导老师：时间：23课程设计（论文）课题任务书系：电气与信息工程系专业：通信技术指导教师学生姓名课题名称小功率调幅接收机内容及任务拟达到的要求或技术指标接收载频为fc10MHz，调制信号fΩ1KHz，接收机工作中心频率f0=10MHz，输出功率P0=100mW，灵敏度为10µV。要求有课程设计说明书，并对总个所设计系统进行仿真调试，说明书中要有仿真结果和调试环节。4进度安排起止日期工作内容备注主要参考资料5调幅接收机电路设计摘要这次设计一个调幅接收机，其主要由前级高频小信号放大器，变频器，中频放大器和包络检波器组成。采用晶体三极管设计电路实现，中频放大器的作用是实现放大中频信号。把所接收的信号变成中频后,使得放大倍数高且稳定的作用。包络检波器有从调幅信号中取出调制信号的作用。此电路功能是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，产生载波信号，此载波信号再经过中频放大器将电压放大，从而通过二极管峰值包迹检波器以提取包迹实现检波，最后输出低频信号。关键词：调幅接收机；混频器；中频放大器；包络检波器6目录摘要…………………………………………………………………………………2目录………………………………………………………………………………..3第1章引言及设计任务、目的、参数………………………………………….51.1引言……………………………………………………………………….51.2设计任务、目的、要求………………………………………………….51.2.1设计任务…………………………………………………………….51.2.2设计目的…………………………………………………………….51.2.3设计要求…………………………………………………………….5第2章设计总体方案…………………………………………………………….62.1方案分析………………………………………………………………….62.2工作原理与框图………………………………………………………….62.2.1工作原理…………………………………………………………….62.2.2设计电路框图……………………………………………………….7第3章各单元电路设计、分析及仿真结果………………………………………73.1高频小信号放大电路…………………………………………………….73.2变频电路………………………………………………………………….83.3中频放大电路…………………………………………………..……….93.4二极管包络检波电路…………………………………………………….103.5音频放大电路…………………………………………………………….11第4章电路性能测试与仿真图……………………………………………………1274.1高频小信号放大输出端波形…………………………………………….124.2变频器输出端波形……………………………………………………….124.3中频信号输出端波形…………………………………………………….134.4检波端输出波形………………………………………………………….13第5章接收机整机电路分析及调试……..………………………………………145.1数据分析与处理………………………………………………………….145.2接收机整机调试………………………………………………………….15结束语……………………………………………………………………………….17参考文献…………………………………………………………………………….188第1章引言及设计任务、目的、参数1.1引言本文设计一个调幅接收机，调幅接收机由前级高频放大级，变频级，中频放大级，检波，和低频放大电路构成。中频放级电路是指变频输出到检波之间的电路，其性能的优劣直接影响到接收的灵敏度，选择性和频率特性等指标因此本文设计对中频放大电路做了比较详细的介绍。1.2设计任务、目的、要求1.2.1设计任务（1）熟悉设计任务及主要技术指标和要求。（2）选定方案的论证及整机电路框图的工作原理。（3）单元电路的设计、计算及仿真.1.2.2设计目的通过调幅接收机电路的设计，使得建立无线电接收机的整机概念，了解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、计算接收机的各个单元电路：包括高频放大级、变频级、中放级、检波级及音频放大器的参数设计、元器件选择。收机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解超外差接收机的原理和电路，又可以提高对于Multisim的应用能力和运用书本知识的能力。1.2.3设计要求调幅接收机设计参数：(1)载波频率：fc=10MHz(2)调制信号：fΩ=1KHz(3)工作中心频率：f0=10MHz(4)输出功率：p0=100mW9(5)灵敏度：ui=10µV(6)本次设计用Multisim仿真时调整如下：本地振荡器使用高频信号源代替，输出信号频率为10.465MHz，幅值为500mV的正弦波；调幅波信号由信号发生器产生，输出信号载波为10MHz正弦波，调幅度为0.1mV，调制信号为1KHz的正弦波。第2章设计总体方案2.1方案分析超外差接收机的解调就是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，在其输出端得到波形包络形状与输入高频信号的波形相同，但频率由原来高频变化为中频的的调幅信号，经中频放大后送到检波器，检出原调制的低频信号。2.2工作原理与框图2.2.1工作原理天线从空间接收发射机发射的无线电波，并将它们转换成电信号送到输入调谐回路放大，输入调谐回路从中选出某一个电台节目（这里是10MHz）再送到混频电路，与此同时本身接收机会产生一个频率很高的本振信号（10.465MHz）也送到混频电路，在混频电路中，本振信号与电台信号进行差频，得到频率为465KHz的中频信号。频率为465KHz的中频信号经中频放大器放大后，由检波器解调出音频信号（1KHz），经低放和功放，送给扬声器发出声音。102.2.2设计电路框图调幅接收机的组成方框图如图2-1所示第3章各单元电路设计与分析3.1高频小信号放大电路高频小信号放大器是各类无线电接收机的组成部分。其主要功能是放大来自天线上的微弱信号，使它达到足够的功率电平，以提高接收机的灵敏度。在这里的天线信号由Multisim中的调幅源代替，其调幅幅度为0.1mV,载频为10MHz，调制频率为1KHz，经谐振放大后幅度可达到40mV。在实际中电路中，高频小信号要同步谐振于天线接收到的信号，在这里接收到的信号为10MHz，根据公式11计算出L、C的值分别为6.5uH和39pF。R110k¦¸R25k¦¸R318k¦¸L16.5uHIC=0AC139pFIC=0VC2100uFIC=0VR41k¦¸Q12N3414C31uFIC=0VV10.1mV10MHz1kHzAMXSC1ABExtTrig++__+_VCC12V图3-1高频小信号放大器3.2变频电路混频器完成频率的交换，混频也称为变频。混频是将载频为fC的已调波不失真地变换成载频为fI的已调波，即进行频谱的搬移。该混频器是由差分放大电路和射极跟随器所构成的，该混频器可以通过差分放大电路和射极跟随器减小波形的失真，得到较好的中频信号。在这里用Multisim中的高频信号源来模拟本振信号，由差分对的基极输入其幅度为1V，频率为10.465MHz的正弦信号。12图3-2变频电路3.3中频放大电路中频放大器功能是将混频的输出信号进行电压放大，以满足鉴频器的输入信号幅度要求。本电路采用三极管谐振放大器。参数设置，中频放大中的LC振荡回路的参数选择是由决定的。静态工作点的计算：UB=（VCC*R2）/（R1+R2）=3.5V由频率公式根据公式f=465KHz，可取C3=400pF,取L1=330µH。13图3-3中频放大3.4二极管包络检波电路二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的优点。其主要功能是把差频的包络检出。参数设置，RC时间常数的选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净。为了避免由于电容放电惰性引起的失真。R、C应满足下列关系。为避免由于检波器的交直流负载不同而引起的底部切削失真，应满足下列关系，m为调幅系数Ω为调制信号角频率。ΩRC≦mm21由于调制信号为1KHz，所以R6、C8在此构成低通滤波器，根据F=1/(2лRC)计算得R6=4.7K，C8=28nF。21aamRCm14图3-4二极管包络检波电路3.5音频放大电路V4为前置放大管。V5、V6为推挽功放管。T4、T5为输入、输出变压器。电路作用是放大音频信号，输出足够的音频功率，推动扬声器Y发声。图3-5音频放大电路15第4章电路性能测试与仿真图4.1高频小信号放大输出端波形图4-1高频放大输出波形该波形是由调幅源输出0.1mV、10MHz波形经高频放大器放大后得出38mV、10MHz的无失真信号。4.2变频器输出端波形16该信号是由高频放大器输出信号直接输入变频器后得到的465KHz的微小失真波形。4.3中频信号输出端波形该信号是由变频器输出信号（465KHz）直接输入中频放大器进行放大得到的波形。此波形较变频输出的波形有较大的失真，其幅值已达到了2.8V。4.4检波端输出波形17该波形是由包络峰值检波输出的波形，失真较小，没有出现惰性和削底失真，其输出幅值达到了2.4V。第5章接收机整机电路分析及调试5.1数据分析与处理本次所设计的电路基本达到了任务书的要求，部分地方发生失真。尤其是中频放大后失真相对比较大。由于用Multisim仿真时受于仿真时限，在示波器上都不能看到完整的高频小信号放大输出和变频输出这两个波形图，但这不会影响到后面的电路。包络检波输出的波形还较好，能够解调出1KHz的调制信号，输出幅度也达到了2.5V。此外本次所设计电路的灵敏度只能达到0.1mV这个水平，离设计指标所要求的10µm还有段距离。出现这些原因主要有以下四点：（1）设计电路时选择元件不同会产生误差；（2）电路的参数设置会产生误差；（3）本身电路设计存在问题有待改进；（4）各级电路接在一起时互相干扰。185.2整机调试（1）调试前的检查1）检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。2）天线线圈初次级接入电路位置是否正确。3）电路中电解电容正负极性是否有误。（2）静态电流CI测试首先测量电源电流，检查、排除可能出现的严重短路故障，再进行各级静态测量。一方面检验数值是否与你设计的相符，另一方面检查电路板是否存在人为的问题。末级推挽管集电极电流可以在预先断开的检测点串入电流表测出，其它各级CI可以测量各发射极电压算末级Ic如果过大，应首先检查三极管管脚是否焊错，输入变压器次级是否开断，偏置电阻是否有误，有否虚焊。在一定大的CI下，快速测量其中点电位，可帮助分析判断，提高排除故障的速度。其它各级工作点若偏大，着眼点应放在查寻故障上，尤其是不合理的数据。在元件密集处，应着重查找短路或断路。中周变压器绕组与外壳短路故障也偶有发生。难于判断时，可逐次断开各级，缩小故障范围。因偏置不当、β较小、CEOI太大所引起的偏差，可视具体情况分析解决，使静态工作点与所设计的基本相符。（3）变频级调试要求振荡电压高低端尽可能平均，振荡管子不要工作在饱和区，LC回路Ｑ值要高。工作点确定以后，可根据需要再度进行调整。首先检查变频管是否起振，由于高频振荡电压在发射结上产生自给偏压作用，所以起振时，三极管UCE将小于原来的静态值（如锗PNP管约0.1～0.3V），UBE越小，振荡越强，用万用表可方便地判断是否起振。然而，振荡频率（10.465MHz）的调节范围及波形的好坏需用示波器测量，或频率计测出频率变化范围。调整10.465MHz频率时，应把可变电容器旋转到