高頻電子線路課程設(shè)計(jì)調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)

1、河 南 理 工 大 學(xué)高頻電子線路課程設(shè)計(jì)調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)院 （系）：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 通信07-1班學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目錄摘要3設(shè)計(jì)目的及要求3調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)3一、普通直放式接收機(jī)3二、超外差式接收機(jī)4三、組成電路及工作原理5(一)輸入回路5(二)變頻電路6四、變頻電路的組成與變頻原理6（一） 變頻電路的組成6（二）變頻電路的原理7五、中頻放大電路、檢波和自動(dòng)控制增益電路8（一）中頻放大電路8（二）檢波和自動(dòng)控制增益電路10六、低放級(jí)與功放級(jí)11（一）低放級(jí)電路11（二）功率放大電路12七、設(shè)計(jì)總結(jié)13附錄 一 設(shè)計(jì)原理圖及元件清單14（一）設(shè)計(jì)的總原理圖14

2、附錄 二 元件清單及參考文獻(xiàn)14（一）元件清單14（二） 參考文獻(xiàn)15摘要 超外差接收機(jī)調(diào)幅接收機(jī) 變頻電路 中頻放大電路 檢波電路 低頻放大電路 自動(dòng)增益控制電路本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)超外差式調(diào)幅接收機(jī)。該超外差式調(diào)幅接收機(jī)主要由調(diào)諧回路，變頻回路，中頻放大級(jí)，檢波和自動(dòng)控制增益電路，低頻放大電路和功率放大電路構(gòu)成。設(shè)計(jì)目的及要求目的：一 學(xué)會(huì)分析電路、設(shè)計(jì)電路的方法和步驟二 學(xué)習(xí)protel繪圖方法和表格的繪制三 進(jìn)一步掌握所學(xué)元件及在此基礎(chǔ)培養(yǎng)自己分析、應(yīng)用其他元件的能力四 了解調(diào)幅接收機(jī)的基本組成與各功能電路的工作原理要求：主要性能指標(biāo)：工作頻率為8MHz，輸出功率為100mW。接收信號(hào)

3、：載頻為8MHz，調(diào)制信號(hào)為1kHz的正弦波，調(diào)幅度為50%的AM信號(hào)。調(diào)幅接收機(jī)的設(shè)計(jì)一、普通直放式接收機(jī)直放式接收機(jī)的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，一般只用14只，晶體管和一些基本元件。易于安裝調(diào)試，成本低，但它的靈敏度低，選擇性不太好。 典型的電路圖如圖一所示： 圖一為了克服直放式接收機(jī)的靈敏度低選擇性不好的缺點(diǎn)，我們便引入了“超外差”的設(shè)計(jì)理念。二、超外差式接收機(jī)輸入信號(hào)和本機(jī)振蕩信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)固定中頻信號(hào)的過(guò)程。 因?yàn)?，它是比高頻信號(hào)低，比低頻信號(hào)又高的超音頻信號(hào)，所以這種接收方式叫超外差式。用這種方法設(shè)計(jì)的接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：靈敏度高，選擇性好，音質(zhì)好（通頻帶寬），工作穩(wěn)定（不容易自激）。超外差式接收

4、機(jī)的缺點(diǎn)便是容易出現(xiàn)鏡像干擾（比接收頻率高兩個(gè)中頻的干擾信號(hào)）和假響應(yīng)（變頻電路的非線性）。超外差式是與直放式相對(duì)而言的一種接收方式。超外差式收音機(jī)能把接收到的頻率不同的電臺(tái)信號(hào)都變成固定的中頻信號(hào)（8MHz),再由放大器對(duì)這個(gè)固定的中頻信號(hào)進(jìn)行放大。在選擇回路（輸入回路）或高頻放大器與檢波器之間插入一個(gè)變頻器及中頻放大器。超外差接收機(jī)組成框圖如圖二所示變頻輸入回路中頻放大檢波低頻放大本振AGC圖二從天線感應(yīng)到的高頻調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)輸入回路的選擇送入變頻器。本振信號(hào)與接收到的高頻調(diào)幅信號(hào)在變頻器內(nèi)經(jīng)過(guò)混頻作用，得到一個(gè)與接收信號(hào)調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號(hào)。該中頻調(diào)幅信號(hào)經(jīng)中頻放大后，送入檢波器

5、，把原音頻信號(hào)解調(diào)出來(lái)，并慮出殘余中頻分量，再由低頻功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。AGC是自動(dòng)增益控制電路，自動(dòng)控制中頻放大器的增益。三、組成電路及工作原理(一)輸入回路輸入回路的作用從天線接受下來(lái)的不同頻率的信號(hào)中選擇出所要接受的信號(hào)，并抑制掉其他不需要的信號(hào)及各種干擾和噪聲信號(hào)。對(duì)輸入回路的要求要具有良好的選擇性；頻率覆蓋要足夠?qū)?；電壓傳輸系?shù)要大而且要穩(wěn)定。圖三輸入回路如圖三，由C1、C2和L1組成，外來(lái)高頻調(diào)幅信號(hào)通過(guò)磁性天線送至輸入回路，將所需信號(hào)通過(guò)L1的次級(jí)耦合到變頻器。(二)變頻電路變頻電路的作用與要求變頻電路是超外差式接收機(jī)的重要組成部分，它的作用是將輸入調(diào)諧回路選出的信號(hào)的

6、載波頻率變?yōu)楣潭ǖ闹蓄l頻率（465KHZ），同時(shí)保持中頻信號(hào)的包絡(luò)與高頻載波信號(hào)的包絡(luò)完全一致，使傳送的低頻信號(hào)不至產(chǎn)生失真。對(duì)變頻電路的設(shè)計(jì)要求1.在變頻過(guò)程中，中頻信號(hào)的包絡(luò)不能有任何失真，即中頻信號(hào)的包絡(luò)應(yīng)與輸入的高頻信號(hào)的包絡(luò)完全一致。2.在整個(gè)接收頻段范圍內(nèi)，應(yīng)始終保持本機(jī)振蕩信號(hào)頻率比輸入的高頻信號(hào)頻率高8MHZ，即有良好的跟蹤特性。3.變頻電路的工作穩(wěn)定性要好，噪聲系數(shù)要小，增益要適當(dāng)。四、變頻電路的組成與變頻原理（一） 變頻電路的組成 變頻電路的結(jié)構(gòu)框圖及工作波形如圖四所示： 圖四由結(jié)構(gòu)框圖可以看出變頻電路由本機(jī)振蕩器、混頻器及中頻選頻回路（濾波器）三部分組成。在變頻中，混頻器

7、的輸入信號(hào)由高頻調(diào)幅信號(hào)Us與本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號(hào)UL兩部分組成，兩部分信號(hào)在混頻器中進(jìn)行混頻，并送入中頻選頻回路，經(jīng)中頻選頻回路選出465KHZ的中頻信號(hào)Ui，再把Ui送入中頻放大電路進(jìn)行放大。經(jīng)過(guò)混頻后Fi為固定的465KHZ。（二）變頻電路的原理變頻電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖五所示： 圖五變頻級(jí)變頻級(jí)是以晶體管 BG1 為中心，它兼有振蕩、混頻兩種作用。它的主要作用是把輸入的不同 頻率的高頻信號(hào)變換成固定的 465kHz 的中頻信號(hào)。本振回路由晶體管 BG1 、可變電容 Cb 、振蕩變壓器（簡(jiǎn)稱(chēng)中振或短振) B2 和電容 C3構(gòu)成變壓器反饋式振蕩器。它能產(chǎn)生等幅高頻振蕩信號(hào)，振蕩頻

8、率總是比輸入的電臺(tái)信號(hào)高465KHZ。本振條件：正反饋 (相位條件），幅度(反饋量要足夠大）?；祛l電路由調(diào)諧回路和本振電路組成天線所接收信號(hào)由L2 耦合到BG1 的基極，本機(jī)振蕩信號(hào)通過(guò) C3 耦合到 BG1 的發(fā)射極。兩種頻率的信號(hào)在 BG1 中混頻，混頻后由集電極輸出各種頻率的信號(hào)。其中包含本機(jī)振蕩頻率和電臺(tái)振蕩頻率的差額等于465KHZ 的中頻信號(hào)。選頻電路由B3的初級(jí)線圈和諧振電容C 組成并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率在465KHZ，對(duì)465KHZ的中頻信號(hào)產(chǎn)生最大的電壓，并且通過(guò)次極線圈耦合到下一極去。其原理圖如圖六所示。圖六五、中頻放大電路、檢波和自動(dòng)控制增益電路（一）中頻放大電路中頻

9、放大電路是接收機(jī)的重要組成部分，是決定接收機(jī)靈敏度及選擇性的關(guān)鍵電路。一 中頻放大電路的作用與要求 中頻放大電路對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行選頻和放大，然后將放大了的中頻信號(hào)送入檢波器去檢波。中頻放大電路的品質(zhì)直接影響著整機(jī)的靈敏度、選擇性和自動(dòng)增益控制等性能。 對(duì)中頻放大電路主要有增益要高、選擇性要好和同頻帶要合適三方面要求。二 中頻放大電路的組成及原理輸入電臺(tái)信號(hào)與本振信號(hào)差出的中頻信號(hào) fI 恒為某一固定值8MHz ，它可以在中頻“通道”中暢通無(wú)阻，并被逐級(jí)放大，即將這個(gè)頻率固定的中頻信號(hào)用固定調(diào)諧的中頻放大器進(jìn)行放大。而不需要的鄰近電臺(tái)信號(hào)和一些干擾信號(hào)與本振信號(hào)所產(chǎn)生的差頻不是預(yù)定的中頻，便被“拒

10、之門(mén)外”，因此，接收機(jī)的選擇性也大為提高。其工作原理及設(shè)計(jì)原理圖如圖七所示：圖七選頻級(jí)輸出的中頻信號(hào)由VT2的基極輸入并進(jìn)行放大，中放電路中的負(fù)載是中頻變壓器 T4和諧振電容C.它們也是并聯(lián)諧振在中頻465KHZ。 三 中頻放大器的設(shè)計(jì)計(jì)算中頻放大器的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：中心頻率f0=465KHZ，帶寬為2f0.7=2KHZ。負(fù)載ZL為下級(jí)一個(gè)完全相同的晶體管的輸入阻抗。選用某高頻小功率晶體管，當(dāng)VCE=6V,IE=2mA時(shí)，它的y參數(shù)為Gie=2mS，Cie=12pF；Goe=400uS,Coe=9.5pF | Yfe|=58.3mS,fe=-22°；|yre|=310uS, re=-88

11、.8°設(shè)暫不考慮yre的作用，則得輸入導(dǎo)納Yiyie=gie+jCie 輸出導(dǎo)納 YoYoe= Goe+jCoe設(shè)選取回路總電容C=200pF,則回路的電感為L(zhǎng)=1/o2* C =586H若回路的空載品質(zhì)因數(shù)Qo=100,則回路損耗電導(dǎo)為Gp=1/Qo*o*L =5.84S再由同頻帶為8KHZ，中頻頻率為465KHZ，回路有載品質(zhì)因數(shù)QL=57由此求的并聯(lián)到LC回路上的總損耗電導(dǎo)為Gp=1/QL*o*L=10.2S求得在匹配時(shí)的初級(jí)抽頭比為p1=N1/N=(Gp/2 go1)=0.113初次級(jí)的匝數(shù)比為p2=N2/N=(Gp/2gi2)=0.065根據(jù)L=586H則求得初級(jí)線圈的匝數(shù)

12、N=200,則N1=0.113*200=22.6, N2=0.065*200=13本級(jí)的增益（Avo）max= yfe/2*( go1* gi2)=42考慮到回路的插入損耗 K1=20lg1/(1-QL/ Qo)=7.33dB，因而凈功率增益為（Apo）max=（Avo）max2-K1=24.67dB。（二）檢波和自動(dòng)控制增益電路一 檢波電路的作用與要求檢波電路的作用是把從中頻放大電路送來(lái)的調(diào)幅信號(hào)中解調(diào)出音頻信號(hào)，并將解調(diào)出的音頻信號(hào)送入音頻放大電路。對(duì)檢波電路有效率要高，失真要小，濾波性能良好等要求。二 自動(dòng)增益電路的作用與要求其作用是根據(jù)接收到的信號(hào)的強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)節(jié)接收機(jī)的高頻增益；這樣

13、即可避免接收弱信號(hào)時(shí)音量過(guò)?。ɑ蚪邮詹坏剑?，也可避免接收強(qiáng)信號(hào)時(shí)音量過(guò)大（或由于輸入信號(hào)過(guò)大而使低頻放大電路阻塞失真）。要求有：AGC控制的范圍要大，工作的穩(wěn)定性要高。三 檢波、自動(dòng)控制增益電路的工作原理中頻放大器的中頻信號(hào)經(jīng)中頻變壓器T5二次繞組送入檢波管VT4，利用PN結(jié)點(diǎn)單向?qū)щ娞匦?，把中頻信號(hào)變成中頻脈動(dòng)信號(hào)。這個(gè)脈動(dòng)信號(hào)中包含直流成份，殘余的中頻信號(hào)及音頻包絡(luò)三部分。利用C8、C9、R9構(gòu)成型濾波電路（如圖八），濾除殘余的中頻信號(hào)，檢波后的音頻信號(hào)電壓降落在音量電位器R9上，經(jīng)電容器C10耦合選入低頻放大電路。放大后的中頻信號(hào)作為自動(dòng)增益控制的AGC電壓，被送到受控的第一級(jí)中放管VT

14、2的基級(jí)。 圖八自動(dòng)增益控制電路的作用是利用強(qiáng)信號(hào)來(lái)自動(dòng)降低中放級(jí)的增益（如圖九）。信號(hào)越強(qiáng)，反饋回VT2的直流成份越大， VT2的增益越小。這就達(dá)到了自動(dòng)增益控制的目的。自動(dòng)增益控制電路由AGC電壓濾波電路及AGC受控電路三部分組成 圖九六、低放級(jí)與功放級(jí)（一）低放級(jí)電路一 低放級(jí)電路的作用與要求主要任務(wù)是把音頻信號(hào)進(jìn)行放大，使功放級(jí)得到更大的音頻信號(hào)電壓，使收音機(jī)有足夠的音量。由于是音頻電壓的放大，所以要求是它的增益設(shè)置得較高。二 低放級(jí)電路的原理及原理圖低放級(jí)電路（如圖十由前置放大管VT5,第二級(jí)前置放大管VT6，耦合電容器C10，C13，基級(jí)偏置電阻器，輸入變壓器T6組成，音頻電位器R

15、P組成。圖十原理：從音量電位器的滑動(dòng)端與地之間取出的音頻電壓信號(hào)，經(jīng)C10耦合，加在VT5的發(fā)射結(jié)兩端。音頻信號(hào)被VT5放大后從集電極輸出，經(jīng)C13耦合送入VT6的基級(jí)，不餓VT6放大后從集電極輸出。由于VT6集電極的負(fù)載是輸入變壓器T6的一次繞組，是一個(gè)電感器件，當(dāng)音頻信號(hào)電流流過(guò)時(shí)，將在一次繞組兩端產(chǎn)生感生的音頻信號(hào)電壓。通過(guò)T6一次繞組與二次繞組的電感耦合，即可將音頻信號(hào)電壓送入功率放大器。 （二）功率放大電路一 功率放大電路的作用功率放大電路是接收機(jī)的最后一級(jí)放大電路，它的作用是把低放級(jí)送來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以輸出足夠的的功率推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。二 功放電路的設(shè)計(jì)原理圖圖十一七、

16、設(shè)計(jì)總結(jié) 回顧起此次課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨很多，從老師那天布置設(shè)計(jì)任務(wù)到最終完成任務(wù)，在整整兩個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，畢竟以前做的很少，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，我一定會(huì)謹(jǐn)記學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)，這一點(diǎn)老師在課堂上也不止一次的說(shuō)到。 最后衷心感謝在學(xué)習(xí)這門(mén)課程和做課程設(shè)計(jì)過(guò)程中曾幫助過(guò)我的老師、同學(xué)！附錄 一 設(shè)計(jì)原理圖及元件清單（一）設(shè)計(jì)的總原理圖如下圖十二所示：圖十二附錄 二 元件清單及參考文獻(xiàn)（一）元件清單名稱(chēng)型號(hào)（規(guī)格）數(shù)量三極管9012（3CX201）2只 3DG201(9018) 2只 3DG201(3DG6)4只二級(jí)管2A9,IN4148各1只電容器 0.01F1只 022F8只 14.7F2只 4.710F1只 100F3只電阻器10、15、51、220、470、630、820、3K、15