超外差式調(diào)幅收音機的設(shè)計(通信電子線路課程設(shè)計).doc

通信電子線路課程設(shè)計報告書課程名稱：_題 目： 超外差式調(diào)幅收音機 系 （院）：_學(xué) 期：_專業(yè)班級：_姓 名：_學(xué) 號：_目 錄1 引言12 設(shè)計目的及要求13 超外差調(diào)幅接收機的設(shè)計13.1 超外差式調(diào)幅接收機的原理13.2 輸入回路設(shè)計23.3 本振回路設(shè)計33.4 混頻電路設(shè)計43.5 中頻放大電路設(shè)計53.6 檢波電路設(shè)計63.7 前置低頻電壓放大電路設(shè)計73.7 功放電路設(shè)計83.8 超外差調(diào)幅接收機的總電路94 心得體會11參考文獻(xiàn)11超外差調(diào)幅接收機1 引言這學(xué)期開了一門課，高頻電子線路，通過這門課我對無線電通信的理論知識有了一定的理解和認(rèn)識。為了進一步增強對電子技術(shù)的理解，通過課程設(shè)計，我學(xué)會查尋資料、比較方案；學(xué)會了一點通信電路的計算，也能進一步提高分析解決實際問題的能力。低頻信號有效的發(fā)射出去需要經(jīng)過高頻信號調(diào)制，利用高頻信號作為載波，對信號進行傳遞，可以用不同的調(diào)制方式。在無線電廣播中可分為調(diào)幅制、調(diào)頻制兩種調(diào)制方式。目前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機，一般都采用超外差式，它具有靈敏度高、工作穩(wěn)定、選擇性好及失真度小等優(yōu)點。這次課程設(shè)計我選用了超外差式收音機的設(shè)計。2 設(shè)計目的及要求(1)目的：基本掌握調(diào)幅接收機各功能模塊的基本工作原理。鞏固掌握電路設(shè)計的基本思想和方法。提高分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。(2)要求：學(xué)會將接收的普通調(diào)幅信號轉(zhuǎn)化為固定的中頻信號（465kHz）。能對中頻信號進行放大。能把中頻信號轉(zhuǎn)化為原來的低頻調(diào)制信號。3 超外差調(diào)幅接收機的設(shè)計3.1 電路的工作原理調(diào)幅收音機的工作原理過程為：天線接收到的高頻信號通過輸入，將所要收聽的電臺在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個預(yù)先確定好的頻率（我國為465KHz），然后再進行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。我們在收音機內(nèi)制造個振蕩電波(通常稱為本機振蕩)，使它和外來高頻調(diào)幅信號同時送到一個晶體管內(nèi)混合，這種工作叫混頻。由于晶體管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會產(chǎn)生一個新的頻率，這就是外差作用。任何電臺的頻率，由于都變成了中頻，放大起來就能得到相同的放大量。調(diào)諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調(diào)制信號，即載波與其攜帶的音頻信號?；祛l器輸出的攜音頻包絡(luò)的中頻信號由中頻放大電路進行一級、兩級甚至三級中頻放大，從而使得到達(dá)二極管檢波器的中頻信號振幅足夠大。二極管將中頻信號振幅的包絡(luò)檢波出來，這個包絡(luò)就是我們需要的音頻信號。音頻信號最后交給低放級放大到我們需要的電平強度，然后推動揚聲器發(fā)出足夠的音量。超外差式收音機主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低頻放大器、功率放大電路和喇叭或耳機組成。 輸入回路低頻功率放大低頻電壓放大檢波器中頻放大混頻本振 圖1 超外差式調(diào)幅收音機的原理框圖從天線感應(yīng)到的高頻調(diào)幅信號，經(jīng)輸入回路的選擇送入變頻器。本振信號與接收到的高頻調(diào)幅信號在變頻器內(nèi)經(jīng)過混頻作用，得到一個與接收信號調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號。該中頻調(diào)幅信號經(jīng)中頻放大后，送入檢波器，把原音頻信號解調(diào)出來，并慮出殘余中頻分量，再由低頻功率放大后推動揚聲器發(fā)出聲音。3.1 輸入回路設(shè)計接收機輸入回路的任務(wù)是接收廣播電臺發(fā)射的無線電波，并從中選擇出所需電臺信號。下圖中由高頻和低頻通過乘法器和加法器輸出所需要的調(diào)幅波，然后通過電容c1，c2和變壓器組成的LC諧振電路，形成載波頻率為fc的高頻已調(diào)信號，輸入到混頻器中。圖2 輸入回路電路圖 上圖中，所以輸出調(diào)幅電壓，式中是調(diào)幅信號的調(diào)幅系數(shù)，即調(diào)幅度。由已給參數(shù)f1=1kHZ,f2=1000kHZ,由公式可得調(diào)幅波。圖3 輸入回路仿真圖注：上圖仿真圖中in1為輸入的低頻信號的波形，in2為輸入的高頻信號的波形，out為輸出調(diào)幅波信號的波形。3.2 本振電路設(shè)計本振電路是由本機振蕩器產(chǎn)生頻率為fl的本振信號，輸入到混頻電路中。由于fi是固定值，所以fl也是可調(diào)的。下圖為電容三點式振蕩電路。圖中RB1，RB2和RE是偏執(zhí)電阻C1和CE為旁路電容，Cc為隔直流電容，CE和RE組成負(fù)反饋電路，L和C1,C2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路，三極發(fā)射機通過CE交流接地，所以C2上反饋到發(fā)射結(jié)的電壓必須加到三極管的基極上。圖4 本振電路圖根據(jù)反饋振蕩器的起振條件：振幅起振條件或和相位起振條件可得電容三點式振蕩器的震蕩角頻率,式中,，,L=2UH,根據(jù)公式,可算出輸出波的頻率大小約為10MHZ。圖5 本振電路仿真圖注：上圖中in為輸入的直流波形，out為輸出的本振信號波形。3.3 混頻電路設(shè)計混頻電路是超外差式接收機的重要組成部分，其作用是將天線上感生的輸入高頻信號變換為頻率固定的中頻信號?；祛l電路靠近接收天線，它的性能直接影響接收機動態(tài)范圍等性能?；祛l電路中有兩個輸入信號，載波頻率為fc的高頻信號和頻率為fl的本振信號，作用是將fc高頻已調(diào)信號不失真的變化為載波頻率為fi的中頻已調(diào)信號。其中fi為接收機的中間頻率，fi=fl-fc。在我國調(diào)幅廣播接收機的中頻為465KHZ。下圖為二極管環(huán)形混頻電路圖，它具有工作頻帶寬（從幾十千赫到幾千兆赫）、噪聲系數(shù)低（約6db）、混頻失真小、動態(tài)范圍大等優(yōu)點。圖6 混頻電路圖 混頻增益，為混頻器的輸出中頻信號電壓，為輸入信號電壓。注：由于元件庫元件種類有限，不能仿真出混頻電路。3.4 中頻放大電路設(shè)計中頻放大器是由多級固定調(diào)諧的小信號放大器組成，用來放大中頻調(diào)幅信號。下圖是調(diào)幅波進入放大器的基極來放大中頻信號，再通過變壓器輸出所需要的放大后的信號。變壓器和C1組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò)，同時還起阻抗變換作用，所以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C1組成LC并聯(lián)諧振回路，諧振于中頻465KHZ。由于并聯(lián)諧振回路對諧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，從而完成選頻作用，提高了接收機的選擇性。 圖7 中頻放大電路圖 圖8 中頻放大仿真圖 注：in為輸入中頻調(diào)幅波波形，out為輸出被放大信號的波形。由圖8可得，輸入波幅值大小約為9v，輸出波幅值大小約為5v，所以調(diào)幅信號被放大倍數(shù)=9/5=1.8倍。3.5 檢波電路設(shè)計 檢波二極管的作用是利用單向?qū)щ娦詫⒅蓄l信號中的低頻信號取出來，其工作頻率較高，處理信號幅度較弱。下圖采用二極管包絡(luò)檢波。為了提高檢波性能，R和C的值應(yīng)足夠大，滿足和的條件。圖9 檢波電路圖為了不產(chǎn)生惰性失真，充要條件為，其中C=C1+C2。圖10 檢波電路仿真圖注：in為被放大后的中頻信號的波形，out為經(jīng)包絡(luò)檢波后的波形。3.6 前置低頻電壓放大電路設(shè)計低頻放大電路由小信號放大器組成，作用是將檢波后的信號的電壓進行放大。下圖為共射放大器，圖中R2，R3和R4共同構(gòu)成分壓式偏置電路，C3為隔直流電容，C2為旁路電容，電源給三極管的基極和集電極加上偏置電壓，通過集電極經(jīng)過電容輸出放大后的電壓。圖11 低放電路圖 根據(jù)電壓增益公式，其中,所以上圖中，所以此圖中信號的電壓被放大了大約3.9倍。圖12 低放電路仿真圖注：in為檢波后的波形，out為經(jīng)低放后的波形。3.7 低頻功率放大電路設(shè)計功率放大器與其他放大器一樣，都是在輸入信號作用下，將直流電源的直流功率轉(zhuǎn)換為輸出信號功率。低頻功率放大電路是由功率放大器組成，用來放大出較大的電壓和電流，向揚聲器提供所需的推動功率，能安全，高效率，不失真地輸出所需信號功率（小到零點幾瓦，大到幾十千瓦）。下圖為乙類推挽功率放大電路。圖13 功放電路圖 若輸入充分激勵，則輸出功率，直流功率，所以相應(yīng)的最大集電極效率，所以工作效率高。圖14 功放仿真圖注：C1P為經(jīng)過低放的正弦波的功率，C3P為經(jīng)過功放后的正弦波的功率。由圖14可得，輸入波功率大小約為6uw，輸出波功率大小約為16uw，所以功率放大倍數(shù)=16/6=2.6倍。3.8 超外差調(diào)幅接收機的總電路圖15 超外差式調(diào)幅接收機的總電路圖4 心得體會通過這次課程設(shè)計，我發(fā)覺我學(xué)到了很多。從拿到課題到定稿，從理論到實踐，在短短的幾天時間里，和同學(xué)一起在圖書館翻閱資料，爭論問題，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計，我知道了只有理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)行不通的，只有在理論與實踐相結(jié)合的前提下，才能從中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。在這次設(shè)計過程中遇到很多困難，一開始無從下手，然后從書中找材料，和同學(xué)商量，還發(fā)現(xiàn)對以前的很多知識掌握的都不好，因此繞了很多彎。從一開始老是出錯，到后來仿真不出結(jié)果，在很多錯誤的地方糾結(jié)，整天泡在學(xué)校機房和同學(xué)一起商討，但結(jié)果還是不令人滿意。但是通過這次實踐，我對這些知識掌握得更加牢固了，總的來說收貨頗大。參考文獻(xiàn)1 馮軍,謝嘉奎. 電子線路線性部分（第五版）. 北京：高等教育出版社,2010.2 謝佳奎. 電子線路非線性部分（第四版）. 北京：高等教育出版社,2010.3 韋琳. 圖解模擬電路. 北京：科學(xué)出版社,2006.4 陽昌漢. 高頻電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo). 北京：高等教育出版社,2006.