高頻電子線路課程設計-調(diào)頻接收機設計報告

吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 1 目 錄 第一章 緒 論 1 第二章 發(fā)射系統(tǒng)設計 . 3 第三章 接收系統(tǒng)的設計 四章 收音機工作原理 . . .五章 結(jié)論與展望 . 謝 .考文獻 林工程技術(shù)師范學院課程設計 2 第一章 緒 論 調(diào)頻收音機 就是把從天線接收到的 高頻信號 經(jīng)檢波（解調(diào)）還原成 音頻 信號，送到 耳機 或喇叭變成音波。由于科技進步，天空中有了很多不同頻率的 無線電波 。如果把這許多電波全都接收下來，音頻信號就會象處于鬧市之中一樣，許多聲音混雜在一起，結(jié)果什么也聽不清了。為了設法選擇所需要的節(jié)目，在接收天線后，有一個選擇性電路，它的作用是把所需的信 號（電臺）挑選出來，并把不要的信號 “濾掉 ”，以免產(chǎn)生干擾，這就是我們收聽廣播時，所使用的 “選臺 ”按鈕。 選擇性電路的輸出是選出某個電臺的高頻調(diào)幅信號，利用它直接推動耳機（電聲器）是不行的，還必須把它恢復成原來的音頻信號，這種還原電路稱為解調(diào)，把解調(diào)的音頻信號送到耳機，就可以收到廣播。 最簡單收音機稱為 直接檢波機 ，但從接收天線得到的高頻無線電信號一般非常微弱，直接把它送到檢波器不太合適，最好在選擇電路和檢波器之間插入一個高頻放大器，把高頻信號放大。即使已經(jīng)增加高頻放大器，檢波輸出的功率通常也只有幾毫瓦，用耳 機聽還可以，但要用揚聲器就嫌太小，因此在檢波輸出后增加音頻放大器來推動揚聲器。 高放式收音機比直接檢波式收音機靈敏度高、功率大，但是選擇性還較差，調(diào)諧也比較復雜。把從天線接收到的高頻信號放大幾百甚至幾萬倍，一般要有幾級的高吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 3 頻放大，每一級電路都有一個 諧振 回路，當被接收的頻率改變時，諧振電路都要重新調(diào)整，而且每次調(diào)整后的選擇性和通帶很難保證完全一樣，為了克服這些缺點，現(xiàn)在的收音機幾乎都采用超外差式電路。 超外差的特點是：被選擇的高頻信號的載波頻率，變?yōu)檩^低的固定不變的中頻 (465再利用中頻放大器放大， 滿足檢波的要求，然后才進行檢波。在超外差接收機中，為了產(chǎn)生變頻作用，還要有一個外加的正弦信號，這個信號通常叫外差信號，產(chǎn)生外差信號的電路，習慣叫本地振蕩。在收音機本振頻率和被接收信號的頻率相差一個中頻，因此在混頻器之前的選擇電路，和本振采用統(tǒng)一調(diào)諧線，如用同軸的雙聯(lián)電容器 (行調(diào)諧，使之差保持固定的中頻數(shù)值。由于中頻固定，且頻率比高頻已調(diào)信號低，中放的增益可以做得較大，工作也比較穩(wěn)定，通頻帶特性也可做得比較理想，這樣可以使檢波器獲得足夠大的信號，從而使整機輸出音質(zhì)較好的音頻信號。 通過本課題設計與調(diào) 試，提高學生動手能力，鞏固已學的理論知識。使學生建立無線電調(diào)頻接收機的整機概念，了解調(diào)頻接收機整機各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設計、計算調(diào)頻接收機的各個單元電路；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(diào)頻接收機的調(diào)整及測試方法。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 4 第二章 發(fā)射系統(tǒng)設計 射系統(tǒng)方框圖 圖 2 1 發(fā)射系統(tǒng)方框圖 射系統(tǒng)的工作原理 發(fā)送過程 : 人耳所能聽到的聲音頻率約在 2020范圍，通常我們把這 一范圍叫音頻，聲波在空氣中的傳播速度（ 340m/s）比起無線電波的傳播速度（ 3 108m/s）是很慢的，而且衰減的相當快，所以聲音是不會傳送很過遠的，要實現(xiàn)聲音的遠距離傳送，首先應將聲音通過話筒（微音器）轉(zhuǎn)化為音頻電信號，音頻電信號是不能直接向空間發(fā)射的，必須用音頻信號去調(diào)制一個等幅的高頻振蕩才能實現(xiàn)聲音的遠距離傳輸，這人等幅的高頻振蕩叫載波。這里音頻信號稱為調(diào)制信號，經(jīng)過調(diào)制的載波叫已調(diào)波 ,已調(diào)波經(jīng)調(diào)諧功率放大器放大，由發(fā)射天線輻射到空間，聲音廣播（簡稱廣播）音頻對載波的調(diào)制方式有多種，一般廣播采用或調(diào)幅 或調(diào)頻，調(diào)幅是使載波的振幅隨調(diào)制信號的強弱主振 緩沖 倍頻器 中間放大器 功放推動級 受調(diào)放大器 低頻電壓放大器 低頻功放級 調(diào)制器 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 5 變化，調(diào)頻帶是使載波的頻率隨調(diào)制信號的強弱變化，載波、調(diào)制信號（單一頻率的正弦波）、調(diào)幅波和調(diào)頻波的波形，調(diào)幅波與調(diào)頻波比較，由于調(diào)幅波頻帶窄，接收機簡單，成本低的特點，所以目前中央和各省市及地方電臺均采用調(diào)幅廣播，對調(diào)幅波設載波為我國規(guī)定調(diào)幅廣播中取音頻信號的最高頻率為 每一廣播電臺占有 9 調(diào)幅廣播根據(jù)載波頻率的高低分為中波，中短波和短波，我國中波廣播頻段為 5351605波 I 為 7波 為 7 18于調(diào)頻波具有抗干擾能力強，音質(zhì)好的特點，目前中央和大多省市區(qū)都有調(diào)頻廣播，調(diào)頻廣播頻段為 88 108調(diào)波帶寬為 150 200 調(diào)頻發(fā)射電路采用頻率穩(wěn)定的鎖相環(huán)系統(tǒng)。 15、 16、17、 18 腳輸入的頻率代碼經(jīng)過解碼和鑒相后，由 7 腳輸出 蕩器的控制信號 制外部分立元件組成的高頻振蕩電路產(chǎn)生頻的載波信號，并通過 2個三極管 腳輸出的復合立體聲信號進行 率調(diào)制。調(diào)制后的信號通過 9腳輸入到 過內(nèi)部的射頻放大器放大 后的射頻信號由 11 腳輸出。輸出后的信號可以直接接到發(fā)射天線上進行發(fā)射。 點發(fā)射對應的高低電平如 表 1 所列。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 6 5、 7、 9、 10、 12 引腳配合與其連接的分立元件，構(gòu)成調(diào)頻載波的頻率振蕩和射頻調(diào)制部分； 13、 14 腳需要外接 7 6 晶體振蕩器，提供給 部的鑒相、立體聲信號調(diào)制等部分所需要的穩(wěn)定時鐘； 6、 8 為電源部分； 11 腳與外部連接的元件構(gòu)成調(diào)頻信號發(fā)射部分。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 7 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 8 第三章 接收系統(tǒng)設計 調(diào)頻接收機的主要技術(shù)指標有： 1工作頻率范圍 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。接收機的工作頻率必須與發(fā)射機的工作頻率相對應。如調(diào)頻廣播收音機的頻率范圍為 88 108因為調(diào)頻廣播收音機的工作范圍也為 88 108靈敏度 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(diào)頻廣播收音機的靈敏度一般為 5 30 3選擇性 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 貝）表示 越高，選擇性越好。調(diào)頻收音機的中頻干擾應大于 50 4頻率特性 接收機的頻率響應范圍稱為頻率特性或通頻帶。調(diào)頻機的通頻帶一般為 200 5輸出功率 接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值時）功率稱為輸出功率。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 9 第四章 收音機工作原理 一、框圖 調(diào)頻接收機的工作原理 圖一 調(diào)頻接收機 組成框圖 一般調(diào)頻接收機的組成框圖如圖一所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為 經(jīng)高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 進入混頻級，則混頻級的輸出為含有 f1+（ 頻率分量的信號?；祛l級的輸出接調(diào)頻回路選出中頻信號（ 再經(jīng)中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號， 經(jīng)過解調(diào)器解調(diào)后，再由低頻功放級放大。由于天線接收到的高頻信號經(jīng)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。 二、分離各單元電路原理 1. 高頻功率放大電路 如下圖所示為共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他不僅要吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 10 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聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導線的分布參數(shù)等會影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻 定，其計算方法與低頻單管放大器相同。 從天線 收到的高頻信號經(jīng)過 成的選頻回路，選取信號為 有用信號，經(jīng)晶體管 級組成的調(diào)諧回路，進一步濾除無用信號，將有用信號經(jīng)變壓器和 合進入 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。如果器件僅實現(xiàn)變頻，吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 11 振蕩信號由其它器件產(chǎn)生則稱之為混頻器。 二極管環(huán)形混頻器 四個二極管組成平衡電路如下圖所示。構(gòu)成的二極管環(huán)形混頻電路中，各二極管均工作在受參考信號控制的開關(guān)的狀 態(tài)，它是另一類開關(guān)工作的乘法器。 作混頻器時， 輸入， R 口， t 為本振， L 口， 負載電阻，取出中頻信號， I 口。 有中心抽頭的寬頻帶變壓器，初、次級匝數(shù)比為 1： 1。 1D 4D 為四只二極管。 夠大，遠大于 則各二極管均工作在受 制的開關(guān)狀態(tài)。 半周， 2D 、 3D 導通， 1D 、 4D 截止。 半周， 2D 、 3D 截止， 1D 、 4D 導通。 具有如下特點： 1 結(jié)構(gòu)上四個二極管接成環(huán)形。作為混頻時，環(huán)形的兩個對角端 過變壓器接入本振信號 有用信號 2 如果電路平 衡 ,則各端口是相互隔離的 ,即 L 端口的本振信號不吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 12 會通到 R 端 ,R 端口的有用信號不會竄入 L 端 ,有用信號和本振信號均不會通到 I 端 . 3 有增益 ,存在損耗 混頻損耗的理論值為 4 為調(diào)幅器時 ,考慮到高頻變壓器的低頻頻率特性差的缺點 ,調(diào)制信號改從端口輸入 ,載波信號從端口輸入 ,從端輸出振幅調(diào)制信號 . 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。 下圖（ a）是 調(diào)諧中頻放大電路，圖（ b）為它的交流等效電路。圖中 中頻變壓器，它們分別與 成輸入和輸出選頻網(wǎng)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(guān)鍵元件。 中頻變壓器的初級線圈與電容組成 聯(lián)諧振回路，由于并聯(lián)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(chǎn)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，提高了接收機的選擇性。 由 諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶 B L，式中 回路的有載品質(zhì)因數(shù)。 愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之 ,通頻帶愈寬，選擇性愈差。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 13 從調(diào) 頻波中 檢出 原來調(diào)制信號的過程稱為調(diào)頻波的解調(diào)，又叫鑒頻。實現(xiàn)鑒頻的電路稱為鑒頻器，也叫頻率檢波器。常用的鑒頻電路有比例鑒頻電路和相位鑒頻電路，它們的工作原理相同，都是先把等幅的調(diào)頻波變換成幅度按調(diào)制信號規(guī)律變化的調(diào)頻調(diào)幅波，然后，用振幅檢波器把幅度的變化檢出來，得到原來的調(diào)制信號，這一過程如圖 示。實際電路中應用較多的是比例鑒頻電路，比例鑒頻電路有對稱式和不對稱式兩種。 對稱式比例鑒頻電路如 下 圖（ a）所示，它由兩部分組成。第一部分由電感線圈 電容 成 ，它把調(diào)頻信號的頻率變化轉(zhuǎn)換成兩個電壓之間的相位差的變化；第二部分由 成平衡式振幅檢波電路，它把兩個電壓之間的相位差的變化變換為幅度的變化，并從中檢出原來的調(diào)制信號。 電路中， 成雙調(diào)諧回路，均諧吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 14 振于載波頻率 檢波二極管， 求電路對稱即 特性相同， 只二極管順向相接，與 成直流通路。 量較大（ 10 F ） ， 有 穩(wěn) 幅 作 用 。 在本實驗中采用了 片，所以工作原理中的混頻、中頻放大、鑒頻、低頻放大等其他功能電路全部由 要應用于語音通訊的無線接收機。片內(nèi)包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、抑制器、掃描控制器及靜噪開關(guān)電路。主要應用在二次變頻的通訊接收設備。其主要特性如下： a 低功耗（在 電典型值僅為 b 極限靈敏度： 3典型值） c 少量的外接元件 d 工作電壓： 林工程技術(shù)師范學院課程設計 15 e 種封裝形式 f 工作頻率： 60: 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 16 成電路采用 16 腳雙列直插式封裝。它具有較寬的電源電壓范圍 (2 9V)，能在 2V 低電源電壓條件下可靠地工作，耗電電流小 (當 ，靜態(tài)耗電電流典型值為 靈敏度高 (入時典型值為 3音頻輸出電壓幅值大。它的內(nèi)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。 設置有雙平衡雙差分混頻器、電容三點式本機振 蕩器、六級差動放大器構(gòu)成的調(diào)頻 455帶中頻限幅放大器、雙差分正交調(diào)頻鑒頻器、音頻放大器及靜噪控制電路。 內(nèi)部振蕩電路與 外接元件組成第二本振級，第一中頻 入信號 內(nèi)部第二混頻級進行混頻，其差頻為： 即455 第二中頻信號由 出，由 455瓷濾波器選頻，再經(jīng) 入 限幅放大器進行高增益放大，限幅放大級是整吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 17 個電路的主要 增益級。 55頻諧振回路，經(jīng)放大后的第二中頻信號在內(nèi)部進行鑒頻解調(diào)，并經(jīng)一級音頻電壓放大后由 載頻檢測和電子開關(guān)電路，通過外接少量的元件即可構(gòu)成載頻檢測電路，用于調(diào)頻接收機的靜噪控制。部還置有一級濾波信號放大級，加上少量的外接元件可組成有源選頻電路，為載頻檢測電路提供信號，該濾波器 輸入端， 1 2 3 4i t l eN um be r R e vi s i i z a t e : 4- J a 005 S he e t F i l e : E : 調(diào)頻接 1 接收機 H D r a w n B y :T A 1C A 133 C A D A 1 1212U?R E S 2A N T A 1C A 2103C C A 1R A 2U?P O T 2R A 410 R A 51 120 D B 1K B 1 +516182 15637 45 9 3361220 B S 2件電路調(diào)試與檢 測 1 檢查三極管及其管腳是否裝錯，振蕩變壓器是否錯裝中頻變壓器，各中頻變壓器是否前后倒裝，是否有漏裝的元件。 2 天線線圈初次級接入電路位置是否正確。 3 電路中電解電容正負極性是否有誤。 4 印刷線路是否有斷裂、搭線，各焊點是否確實焊牢，正面元件是否相互碰觸。 吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 18 第五章 結(jié)論與展望 通過這次 課程設計 我們更好地鞏固和加深對 調(diào)頻接收機 工作原理的進一步理解。學會基本的實驗技能，提高運用理論知識解決實際問題的能力。在實驗過程中，通過選取元件、確定電路 ，綜合布線 等提高 了 我們的動手能力，同時 通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)自己的錯誤并分析及排除這些故障，使我們對 調(diào)頻接收機 的知識得到了加深！ 在本次設計中，使我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設計上。在設計過程中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導下，使整個電路可穩(wěn)定工作。 通過本次設計，使我們了解了無線調(diào)頻發(fā)射機的基本工作原理，設計流程，進一步掌握了焊接工藝這一塊。開拓了思路，鍛煉了實踐動手能力，提高了分工協(xié)作能力和分析問題 ,解決問 題的能力 ,達到了本次設計的目的 . 今后，收音機很可能向兩個方向發(fā)展。一是向更加專業(yè)化方向發(fā)展，主要面向愛好者和發(fā)燒友；二是向大眾化方向發(fā)展，通過在便攜電子產(chǎn)品（手機、 表、 ）中附加收音機功能，滿足時尚消費的需要。前者市場較小，后者市場相對較大。所以，專業(yè)制吉林工程技術(shù)師范學院課程設計 19 造收音機（或把收音機作為主要產(chǎn)品）的企業(yè)會減少，但在技術(shù)研發(fā)和應用方面，仍有較大的空間。 在新技術(shù)方面，有 線傳播的數(shù)字廣播。它不光具有接近 高音質(zhì)，而且抗干擾能力強、每個數(shù) 字電臺只需使用一個頻段，可有效節(jié)約頻道資源。而且數(shù)字技術(shù)信號除了能傳送音頻信息外，還能傳送文字 /圖片，成為多媒體交流的工具。 目前， 韓、中國臺灣 /香港特區(qū)早已大面積普及。中國大陸也已在廣東、北京、上海、天津地區(qū)建立 京人民廣播電臺數(shù)字廣播頻道、廣東電臺音樂之聲 典頻道 /流行頻道等已每天能制作播放