高頻處理電路及典型產(chǎn)品的制作

1、 1 電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能 電子演示文稿電子演示文稿項目項目5 5 高頻處理電路及典型產(chǎn)品的制作高頻處理電路及典型產(chǎn)品的制作 2 無線電通信的任務(wù)是利用電磁波將各種電信號由發(fā)送端傳送給接收端，以達(dá)到傳遞信息的目的。以無線電廣播為例(包括聲音廣播和電視廣播)，它是將聲音或圖像電信號裝載在一個較高振蕩頻率的信號上，經(jīng)天線以電磁波的形式傳送出去。收音機、電視機接收到該信號后，把它從較高振蕩頻率的信號中取出，得到原來的聲音和圖像信號。項目項目5 5 高頻處理電路及典型產(chǎn)品的制作高頻處理電路及典型產(chǎn)品的制作 3 5.1.1 調(diào)幅波1.調(diào)幅波的產(chǎn)生用低頻調(diào)制信號去控制高頻載波信號的振幅，使

2、高頻信號的振幅隨著調(diào)制信號用低頻調(diào)制信號去控制高頻載波信號的振幅，使高頻信號的振幅隨著調(diào)制信號瞬時值的變化而線性變化，這個過程通常稱為調(diào)幅，常用瞬時值的變化而線性變化，這個過程通常稱為調(diào)幅，常用AM表示。表示。 調(diào)幅廣播發(fā)射機的組成框圖調(diào)幅廣播發(fā)射機的組成框圖 5.1 調(diào)幅與檢波調(diào)幅與檢波 4 1.調(diào)幅波的波形和表示式高頻載波信號高頻載波信號 ：v= Vmcost 低頻調(diào)制信號低頻調(diào)制信號 ：v= Vmcost 調(diào)幅波：調(diào)幅波： vAM =Vm（1+macost）cost 調(diào)幅系數(shù)ma它表示在調(diào)幅過程中，載波振幅隨調(diào)制信號變化的程度。調(diào)幅系數(shù)定義為ma=。 2調(diào)幅波的頻譜 調(diào)幅波頻譜（單頻）調(diào)

3、幅波頻譜（單頻） 調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形 mmVV 5 5.1.2 調(diào)幅電路調(diào)幅電路是由非線性器件和帶通濾波器兩部分所構(gòu)成的。常用的非線性器件有調(diào)幅電路是由非線性器件和帶通濾波器兩部分所構(gòu)成的。常用的非線性器件有二極管、三極管和場效應(yīng)管。二極管、三極管和場效應(yīng)管。 調(diào)幅電路的構(gòu)成調(diào)幅電路的構(gòu)成 信號通過非線性器件信號通過非線性器件 1三極管調(diào)幅電路晶體三極管調(diào)幅電路是利用晶體管的非線性特性進(jìn)行頻率變換，再由晶體三極管調(diào)幅電路是利用晶體管的非線性特性進(jìn)行頻率變換，再由LC諧振諧振回路選出調(diào)幅波分量，由此產(chǎn)生調(diào)幅波信號?；芈愤x出調(diào)幅波分量，由此產(chǎn)生調(diào)幅波信號。 基本差分放大電路基本差分放大電路集

4、電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅電路集電極調(diào)幅等效電路集電極調(diào)幅等效電路 6 2二極管調(diào)幅電路 二極管調(diào)幅電路如圖（二極管調(diào)幅電路如圖（a）所示，載波信號和調(diào)制信號相串聯(lián)后加到非線性）所示，載波信號和調(diào)制信號相串聯(lián)后加到非線性元件二極管兩端，等效電路如圖（元件二極管兩端，等效電路如圖（b）所示。）所示。 二極管二極管V1的端電壓的端電壓v1=v+v，二極管，二極管V2的端電壓的端電壓v2=v- - v，因此通過兩個二，因此通過兩個二極管的電流極管的電流i1和和i2都是幅度隨調(diào)制信號變化的調(diào)制電流，即利用二極管的非線性進(jìn)都是幅度隨調(diào)制信號變化的調(diào)制電流，即利用二極管的非線性進(jìn)行幅度調(diào)制。行幅度調(diào)制。 T1

5、的二次繞組和諧振電容的二次繞組和諧振電容C組成組成LC諧振回路濾除調(diào)制信號，取出載波諧振回路濾除調(diào)制信號，取出載波附近附近的上下邊帶的調(diào)幅信號。的上下邊帶的調(diào)幅信號。 （a）原理電路 （b）等效電路二極管平衡調(diào)幅電路 7 5.1.3 檢波電路 檢波電路的功能是從高頻調(diào)幅波中取出調(diào)制信號。檢波器的輸入是高頻調(diào)幅檢波電路的功能是從高頻調(diào)幅波中取出調(diào)制信號。檢波器的輸入是高頻調(diào)幅信號，輸出的是低頻調(diào)制信號，即調(diào)幅波的包絡(luò)線。信號，輸出的是低頻調(diào)制信號，即調(diào)幅波的包絡(luò)線。 檢波器的功能示意 利用二極管的非線性特性，可以實現(xiàn)檢波功能。利用二極管的非線性特性，可以實現(xiàn)檢波功能。 二極管包絡(luò)檢波電路 輸入的

6、調(diào)幅波形 經(jīng)二極管截去負(fù)半周 電容濾波后的波形 檢波輸出的調(diào)制信號 8 調(diào)幅收音機的實際檢波電路如下圖所示，調(diào)幅中頻信號由中周變壓器調(diào)幅收音機的實際檢波電路如下圖所示，調(diào)幅中頻信號由中周變壓器T3耦合到耦合到檢波二極管進(jìn)行檢波，再經(jīng)檢波二極管進(jìn)行檢波，再經(jīng)C2、RL1和和C3組成的濾波器濾波，取出調(diào)制的音頻信號。組成的濾波器濾波，取出調(diào)制的音頻信號。 應(yīng)用實例 調(diào)幅收音機的實用檢波電路 調(diào)幅收音機實物照片中周變壓器音量電位器 9 動手做動手做 觀測調(diào)幅收音機檢波電路的波形觀測調(diào)幅收音機檢波電路的波形【器材器材】調(diào)幅收音機、示波器、繪圖工具一套。調(diào)幅收音機、示波器、繪圖工具一套?！疽笠蟆浚?

7、）打開調(diào)幅收音機外殼，取出收音機電路板。）打開調(diào)幅收音機外殼，取出收音機電路板。（2）辨認(rèn)收音機的檢波電路。）辨認(rèn)收音機的檢波電路。（3）根據(jù)收音機的實際電路板，在空白紙上繪制出檢波電路部分的原理圖，）根據(jù)收音機的實際電路板，在空白紙上繪制出檢波電路部分的原理圖，并標(biāo)明相關(guān)元器件代號和參數(shù)。并標(biāo)明相關(guān)元器件代號和參數(shù)。（4）接通收音機電源，調(diào)諧接收某一電臺信號，用示波器觀測檢波電路的）接通收音機電源，調(diào)諧接收某一電臺信號，用示波器觀測檢波電路的輸入、輸出信號波形，并用筆畫出波形圖。輸入、輸出信號波形，并用筆畫出波形圖。 10 5.2.1 調(diào)頻波的基本性質(zhì) 1.調(diào)頻波的產(chǎn)生調(diào)頻是指載波信號的頻率

8、按照調(diào)制信號幅度變化的調(diào)制過程。如下圖所示，調(diào)頻是指載波信號的頻率按照調(diào)制信號幅度變化的調(diào)制過程。如下圖所示，高頻信號高頻信號v和調(diào)制信號和調(diào)制信號v輸入到調(diào)頻電路，經(jīng)過頻電路對信號進(jìn)行處理后，輸出輸入到調(diào)頻電路，經(jīng)過頻電路對信號進(jìn)行處理后，輸出端得到載波頻率隨著調(diào)制信號而變化的高頻調(diào)頻信號端得到載波頻率隨著調(diào)制信號而變化的高頻調(diào)頻信號vFM，叫做調(diào)頻波。，叫做調(diào)頻波。 5.2 調(diào)頻與鑒頻調(diào)頻與鑒頻 調(diào)頻信號發(fā)射臺 調(diào)頻電路功能示意圖 11 2.調(diào)頻波的基本性質(zhì) 調(diào)頻是指載波信號的頻率按照調(diào)制信號幅度變化的調(diào)制過程。調(diào)頻是指載波信號的頻率按照調(diào)制信號幅度變化的調(diào)制過程。 調(diào)制調(diào)制信號信號 ：v

9、=Vcost 載波信號載波信號 ：v=Vcos0t 調(diào)制載波角頻率調(diào)制載波角頻率 ：=0+=0+Kf Vcost 最大角頻偏：最大角頻偏： m=KfV 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù) ：調(diào)頻波所含的頻率成分非常多，單一頻率的調(diào)制信號（調(diào)頻波所含的頻率成分非常多，單一頻率的調(diào)制信號（f）對載波（）對載波（f）進(jìn)）進(jìn)行調(diào)頻，則調(diào)頻波包含的頻率成分有：行調(diào)頻，則調(diào)頻波包含的頻率成分有：f、ff、f2f、f3f、fnf 單頻調(diào)制信號時的調(diào)頻波 mfm 12 調(diào)頻電視發(fā)射機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 5.2.2 調(diào)頻電路1直接調(diào)頻 直接調(diào)頻基本原理是：用調(diào)制電壓直接控制振蕩器諧振回路的參數(shù)，使載直接調(diào)頻基本原理是：用調(diào)制電壓直接控制振

10、蕩器諧振回路的參數(shù)，使載頻信號的頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地變化，由此完成調(diào)頻任務(wù)。一般采用頻信號的頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地變化，由此完成調(diào)頻任務(wù)。一般采用變?nèi)荻O管對晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻的方式，其典型電路如下圖所示。變?nèi)荻O管對晶體振蕩器進(jìn)行直接調(diào)頻的方式，其典型電路如下圖所示。變壓器變壓器L1與與L2的耦合形成正反饋，使之產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率取決于的耦合形成正反饋，使之產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率取決于L1、C1和變?nèi)荻O管的結(jié)電容和變?nèi)荻O管的結(jié)電容CD所組成所組成LC諧振回路。諧振回路。當(dāng)調(diào)制信號電壓當(dāng)調(diào)制信號電壓v變大時，變?nèi)荻O管所加反向電壓增大，其結(jié)電容變小，變大時，變?nèi)荻O管

11、所加反向電壓增大，其結(jié)電容變小，振蕩頻率隨之提高；反之，調(diào)制信號電壓振蕩頻率隨之提高；反之，調(diào)制信號電壓v變小時，變?nèi)荻O管承受的反向電壓變小時，變?nèi)荻O管承受的反向電壓減小，結(jié)電容變大，振蕩頻率隨之降低，從而實現(xiàn)頻率調(diào)制。減小，結(jié)電容變大，振蕩頻率隨之降低，從而實現(xiàn)頻率調(diào)制。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路 13 變?nèi)荻O管實現(xiàn)調(diào)頻的優(yōu)點是電路簡單，輸出的調(diào)頻波頻偏較大。變?nèi)荻O管實現(xiàn)調(diào)頻的優(yōu)點是電路簡單，輸出的調(diào)頻波頻偏較大。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路存在的主要問題是：調(diào)制的非線性失真較大，另外變?nèi)荻O管參變?nèi)荻O管調(diào)頻電路存在的主要問題是：調(diào)制的非線性失真較大，另外變?nèi)荻O管參數(shù)的一致性很差，而且容易受溫度等

12、環(huán)境因素影響，因此穩(wěn)定性比較差。每一個調(diào)頻電路都數(shù)的一致性很差，而且容易受溫度等環(huán)境因素影響，因此穩(wěn)定性比較差。每一個調(diào)頻電路都需要經(jīng)過嚴(yán)格的調(diào)整，這給生產(chǎn)帶來一定的困難需要經(jīng)過嚴(yán)格的調(diào)整，這給生產(chǎn)帶來一定的困難。2間接調(diào)頻 間接調(diào)頻是指通過調(diào)相來實現(xiàn)調(diào)頻的一種方法，經(jīng)積分電路處理后的調(diào)制信號送入間接調(diào)頻是指通過調(diào)相來實現(xiàn)調(diào)頻的一種方法，經(jīng)積分電路處理后的調(diào)制信號送入相位調(diào)制器，相位調(diào)制器內(nèi)非線性元件參數(shù)隨調(diào)制信號電壓變動而改變，于是輸入相位相位調(diào)制器，相位調(diào)制器內(nèi)非線性元件參數(shù)隨調(diào)制信號電壓變動而改變，于是輸入相位調(diào)制器的載波信號就產(chǎn)生相應(yīng)的相位變化，即載波信號的頻率隨著調(diào)制信號的變化有較調(diào)

13、制器的載波信號就產(chǎn)生相應(yīng)的相位變化，即載波信號的頻率隨著調(diào)制信號的變化有較小范圍的變化，為了將窄帶頻率調(diào)制變?yōu)閷拵ьl率調(diào)制，在調(diào)相電路后應(yīng)使用倍頻器。小范圍的變化，為了將窄帶頻率調(diào)制變?yōu)閷拵ьl率調(diào)制，在調(diào)相電路后應(yīng)使用倍頻器。 間接調(diào)頻電路方框圖 14 5.2.3 鑒頻電路從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號的過程，稱為鑒頻。鑒頻器的輸出信號電壓變化從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號的過程，稱為鑒頻。鑒頻器的輸出信號電壓變化是與輸入調(diào)頻波的頻率變化成對應(yīng)的關(guān)系，這一關(guān)系曲線通常稱為鑒頻特性曲線。是與輸入調(diào)頻波的頻率變化成對應(yīng)的關(guān)系，這一關(guān)系曲線通常稱為鑒頻特性曲線。 鑒頻器的功能示意 鑒頻器的鑒頻特性 1分立元件斜

14、率鑒頻器斜率鑒頻器的電路如下圖所示。工作過程是：先進(jìn)行波形變換，將等幅調(diào)頻斜率鑒頻器的電路如下圖所示。工作過程是：先進(jìn)行波形變換，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)頻調(diào)幅波，然后用二極管包絡(luò)檢波器將振幅變化波變換成幅度隨瞬時頻率變化的調(diào)頻調(diào)幅波，然后用二極管包絡(luò)檢波器將振幅變化檢測出來，以恢復(fù)調(diào)制信號，從而達(dá)到鑒頻的目的。檢測出來，以恢復(fù)調(diào)制信號，從而達(dá)到鑒頻的目的。斜率鑒頻器原理電路 斜率鑒頻特性曲線 15 雙失諧回路斜率鑒頻器的原理電路如下圖所示，雙失諧回路斜率鑒頻器的原理電路如下圖所示，L1C1和和L2C2兩個諧振回路分兩個諧振回路分別調(diào)諧在別調(diào)諧在f01和和f02上，上，f01高

15、于調(diào)頻波的中心頻率高于調(diào)頻波的中心頻率f，f02低于調(diào)頻波的中心頻率低于調(diào)頻波的中心頻率f，f01和和f02對稱分布對稱分布f兩側(cè)，因此稱為雙失諧回路斜率鑒頻器。兩側(cè)，因此稱為雙失諧回路斜率鑒頻器。調(diào)頻信號調(diào)頻信號vFM在兩個諧振回路產(chǎn)生的調(diào)幅在兩個諧振回路產(chǎn)生的調(diào)幅調(diào)頻波分別為調(diào)頻波分別為vl和和v2，由于二極管，由于二極管V1與與V2組成的兩個包絡(luò)檢波器的參數(shù)完全一致，所以它們的輸出電壓組成的兩個包絡(luò)檢波器的參數(shù)完全一致，所以它們的輸出電壓vol和和vo2大大小相同、相位相反，鑒頻器的總輸出電壓為小相同、相位相反，鑒頻器的總輸出電壓為vo= vol- -vo2。因此，。因此，vo隨隨f變化

16、的規(guī)律變化的規(guī)律就是就是vol- -vo2隨隨f變化的規(guī)律，將變化的規(guī)律，將vol與與vo2兩曲線相減，可得到兩曲線相減，可得到雙失諧回路的雙失諧回路的合成鑒頻合成鑒頻特性曲線。特性曲線。 雙失諧回路斜率鑒頻器 雙失諧回路的合成鑒頻特性 16 2集成斜率鑒頻器集成電路中廣泛采用的斜率鑒頻器，電路如下圖所示。圖中集成電路中廣泛采用的斜率鑒頻器，電路如下圖所示。圖中L1、C1和和C2為外接為外接線性網(wǎng)絡(luò)。線性網(wǎng)絡(luò)。集成斜率鑒頻電路 集成斜率鑒頻器的鑒頻特性L1、C1諧振頻率：諧振頻率： L1、C1、C2諧振頻率：諧振頻率： 111021CLf)(2121120CCLf 17 電路工作原理：電路工作

17、原理：輸入的等幅調(diào)頻波輸入的等幅調(diào)頻波vFM經(jīng)經(jīng)LC選頻回路后轉(zhuǎn)換成兩個調(diào)幅調(diào)頻波選頻回路后轉(zhuǎn)換成兩個調(diào)幅調(diào)頻波v1、v2。調(diào)幅調(diào)頻波調(diào)幅調(diào)頻波v1通過射隨器通過射隨器V1加到三極管加到三極管V3的基極，調(diào)幅調(diào)頻波的基極，調(diào)幅調(diào)頻波v2通過射隨器通過射隨器V2加到三極管加到三極管V4的基極，的基極，V3、V4管的管的b、e極之間的極之間的PN結(jié)起到檢波二極管的功能，結(jié)起到檢波二極管的功能，檢波輸出解調(diào)電壓。檢波輸出解調(diào)電壓。解調(diào)電壓再送到由解調(diào)電壓再送到由V5和和V6管構(gòu)成的差分放大器放大，從管構(gòu)成的差分放大器放大，從V6集電極輸出的就集電極輸出的就是鑒頻器的輸出電壓是鑒頻器的輸出電壓vo，即

18、實現(xiàn)從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號。，即實現(xiàn)從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號。 集成斜率鑒頻電路轉(zhuǎn)換為調(diào)幅調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為調(diào)幅調(diào)頻波取出低頻調(diào)幅信號輸入等幅調(diào)頻波 18 5.3.1 混頻原理 變頻是將某一頻率的信號變換成另一頻率的輸出信號，而保持原有的調(diào)制規(guī)律變頻是將某一頻率的信號變換成另一頻率的輸出信號，而保持原有的調(diào)制規(guī)律不變。不變。 5.3 混頻器混頻器 混頻電路方框圖 在變頻電路上加有兩個信號，一個是接收的外來高頻信號在變頻電路上加有兩個信號，一個是接收的外來高頻信號fs，另一個是由本機，另一個是由本機產(chǎn)生的等幅正弦波信號產(chǎn)生的等幅正弦波信號fl。在非線性元件的作用下產(chǎn)生和頻。在非線性元件的作用下產(chǎn)生和

19、頻fL+fs、差頻、差頻fL-fs和其它和其它頻率頻率mfLnfs等，再由選頻電路取出所需的頻率信號。等，再由選頻電路取出所需的頻率信號。 19 5.3.2 變頻電路 右右圖是三極管變頻器的基本電路。圖圖是三極管變頻器的基本電路。圖中本振信號中本振信號vL和輸入信號電壓和輸入信號電壓vS串接后加在串接后加在三極管的基極和發(fā)射極之間，利用三極管三極管的基極和發(fā)射極之間，利用三極管be結(jié)的非線性特性進(jìn)行頻率變換。輸出接結(jié)的非線性特性進(jìn)行頻率變換。輸出接LC并并聯(lián)諧振回聯(lián)諧振回 路，取出所需的變頻信號。路，取出所需的變頻信號。 三極管變頻原理電路應(yīng)用實例 右圖所示為中波收音機變頻電路。該右圖所示為中

20、波收音機變頻電路。該電路中的三極管一方面起混頻作用，產(chǎn)生電路中的三極管一方面起混頻作用，產(chǎn)生差頻；另一方面又要完成振蕩，產(chǎn)生本機差頻；另一方面又要完成振蕩，產(chǎn)生本機振蕩信號。振蕩信號。 利用線圈利用線圈L2和線圈和線圈L3的耦合形成正反的耦合形成正反饋，電路自激產(chǎn)生本機振蕩信號饋，電路自激產(chǎn)生本機振蕩信號 。L1和和C1、C2a組成調(diào)諧回路，用于調(diào)諧接收電臺信號。組成調(diào)諧回路，用于調(diào)諧接收電臺信號。 輸出差頻信號為輸出差頻信號為465kHz的中頻的中頻 。 中波收音機變頻電路 20 21 1按圖裝配焊接收音機電路按圖裝配焊接收音機電路 22 2.調(diào)三極管的靜態(tài)電流調(diào)三極管的靜態(tài)電流 接通電源，按圖接通電源，按圖5-28將將萬用表毫安表擋從打萬用表毫安表擋從打“”處串入集電極回路，分別處串入集電極回路，分別測量各三極管的靜態(tài)電流測量各三極管的靜態(tài)電流，并與電路圖上所標(biāo)的參，并與電路圖上所標(biāo)的參考電流值作比較，如偏離考電流值作比較，如偏離太多，則需調(diào)整偏置電阻太多，則需調(diào)整偏置電阻。注意：靜態(tài)工作點調(diào)整。注意：靜態(tài)工作點調(diào)整結(jié)束時，必須將收音機印結(jié)束時，必須將收音機印刷電路板上的刷電路板上的5個電流測試個電流測試斷開處連接好。