高頻課程設(shè)計(jì)調(diào)頻接收機(jī)

1、一、設(shè)計(jì)方案及電路基本原理1.設(shè)計(jì)目的（1）了解調(diào)頻接收機(jī)的工作原理及組成。（2）按照給定的技術(shù)指標(biāo)成對(duì)調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)。（2）掌握調(diào)頻接收機(jī)的仿真方法。2.設(shè)計(jì)思想及工作原理電路的開(kāi)始部分是由高頻放大電路和本振信號(hào)混頻，輸出一個(gè)中頻信號(hào)。因?yàn)檫@是超外差調(diào)頻接收機(jī)，所以混頻電路和調(diào)幅接收機(jī)有著明顯的不同，在調(diào)頻電路中，本振電路是獨(dú)立的。在放大電路部分，采用場(chǎng)效應(yīng)管共源極放大電路。本振電路才用LC振蕩電路，兩個(gè)信號(hào)分別輸入混頻器，得到一個(gè)中頻信號(hào)。為了得到高的增益，而整個(gè)電路的增益取決于中放，同時(shí)也抑制了鄰近干擾。在中頻放大電路的輸出端，接一個(gè)限幅器，其目的是如果直接接鑒頻器，很可能得到很多不需

2、要的波形，用濾波器很難濾除，所以在鑒頻器的輸入端加一級(jí)限幅器，去除不需要的波，使輸出更為純凈。鑒頻器是將原調(diào)制信號(hào)解調(diào)出來(lái)，在本次設(shè)計(jì)中采用比例鑒頻器。為了能夠得到我們所需要的效果，在電路的最后采用低頻放大電路。調(diào)頻接收機(jī)的原理框圖如圖1所示。輸入回路高頻放大混頻中頻放大鑒頻低頻功放本機(jī)震蕩控制器圖1 調(diào)頻接收機(jī)原理框圖二、設(shè)計(jì)方案1.單元電路設(shè)計(jì)(1) 高頻功率放大電路如圖2所示為共射級(jí)接法的晶體管高頻小信號(hào)放大器。他不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負(fù)載為并聯(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(dǎo)線(xiàn)的分布參數(shù)等會(huì)影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電

3、阻, 及決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。其工作原理為：從天線(xiàn)接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)、組成的選頻回路，選取信號(hào)為的有用信號(hào)，經(jīng)晶體管進(jìn)行放大，由、初級(jí)組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一步濾除無(wú)用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和耦合進(jìn)入。圖2 高頻功率放大電路原理圖（2）混頻器及本機(jī)震蕩混頻器的作用是將高頻調(diào)制信號(hào)變換為中頻調(diào)制信號(hào)，所改變的只是被調(diào)信號(hào)的載頻，而信號(hào)的調(diào)制規(guī)律是不能改變的?；祛l器有不同類(lèi)型，混頻增益約為-10Db30dB左右?；祛l器的輸出應(yīng)和中放輸入級(jí)匹配，混頻電路可以采用如圖3的二極管混頻電路。對(duì)本機(jī)振蕩器的要求是：頻率可調(diào)，并和輸入回路及高放負(fù)載回路同步調(diào)整（統(tǒng)調(diào)），以滿(mǎn)足選擇電臺(tái)信號(hào)及混頻

4、器差拍的需要；本振的頻率穩(wěn)定度要高，有時(shí)要采用自動(dòng)頻率調(diào)整電路（AFC），如彩色電視接收機(jī)；本振輸出的波形要好，諧波成分要少，避免在混頻器中產(chǎn)生較多的組合頻率干擾；本振的工作要穩(wěn)定，電壓和溫度漂移都要求??；另外，還要求本振的輻射小，幅度穩(wěn)定，大小合適。本振與混頻間，一般采用弱耦合方式。圖3 二極管混頻電路（3）中頻放大電路中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號(hào)加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對(duì)超外差收音機(jī)的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標(biāo)起著極其重要的作用。圖4是LC單調(diào)諧中頻放大電路。圖中、為中頻變壓器，它們分別與、組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還起阻抗變換的作用，因此，中頻變壓器

5、是中放電路的關(guān)鍵元件。    中頻變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，由于并聯(lián)諧振回路對(duì)詣?wù)耦l率的信號(hào)阻抗很大，對(duì)非諧振頻率的信號(hào)阻抗較小。所以中頻信號(hào)在中頻變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級(jí)放大，對(duì)非諧振頻率信號(hào)壓降很小，幾乎被短路（通常說(shuō)它只能通過(guò)中頻信號(hào)），從而完成選頻作用，提高了接收機(jī)的選擇性。      由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶，式中QL是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。圖4 中頻放大電路(4)鑒頻電路圖5是回

6、路鑒頻器的原理圖。它是由三個(gè)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)振幅檢波器組成。初級(jí)回路諧振于調(diào)頻信號(hào)的中心頻率 ,其通帶較寬。次級(jí)兩個(gè)回路的諧振頻率分別 、并使 、 與成對(duì)稱(chēng)失諧。即。其工作原理是：天線(xiàn)接收到的高頻信號(hào)，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為，再經(jīng)高頻放大器放大，進(jìn)入混頻器；本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻信號(hào) 亦進(jìn)入混頻器，則混頻器的輸出為含有、（+）、（-）等頻率分量的信號(hào)。混頻器的輸出接有選頻回路，選出中頻信號(hào)（-），再經(jīng)中頻放大器放大，獲得足夠高的增益，然后經(jīng)鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，再由低頻功放級(jí)放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，從天線(xiàn)接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻成為固定的中頻-，故稱(chēng)為超外差式

7、接收機(jī)。這種接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。圖5 雙失諧回路鑒頻器原理圖（5）低頻放大電路從鑒頻器輸出的信號(hào)一般很小，所以在輸出極一般采用低頻功率放大電路，如果是音頻信號(hào)，可以外加一個(gè)喇叭。單元電路如圖6所示：圖6 低頻放大電路原理圖2.元件參數(shù)在本實(shí)驗(yàn)中采用了MC3361芯片，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MC3361實(shí)現(xiàn)。MC3361是美國(guó)MOTOROLA公司生產(chǎn)的單片窄帶調(diào)頻接收電路，主要應(yīng)用于語(yǔ)音通訊的無(wú)線(xiàn)接收機(jī)。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(kāi)關(guān)電路。管腳功能如表1所示。MC33

8、61集成電路采用16腳雙列直插式封裝。它具有較寬的電源電壓范圍(29V)，能在2V低電源電壓條件下可靠地工作，耗電電流小(當(dāng)=3.6V時(shí)，靜態(tài)耗電電流典型值為),靈敏度高(在輸入時(shí)典型值為3dB)，音頻輸出電壓幅值大。表1 MC3361管腳功能引腳名稱(chēng)功能說(shuō)明引腳名稱(chēng)功能說(shuō)明1OSC1中頻振蕩器外接元件端9Demod解調(diào)輸出2OSC2中頻振蕩器外接元件端10Fitter-in濾波器輸入3Mix-out混頻輸出端11Fitter-out濾波器輸出4Vcc電源正極，范圍28V12Sque靜噪輸入5Lim-in限幅放大器輸入端13Scan掃描控制6Decouple去耦14Mute啞音7Decoupl

9、e去耦15GND電源負(fù)極8Quad正交線(xiàn)圈16Mix-out混頻輸入端三、電路調(diào)試與仿真分析1.總電路圖總電路圖的設(shè)計(jì)如圖7所示：圖7 總電路原理圖2.仿真結(jié)果及分析圖8、圖9、圖10和圖11是各個(gè)模塊仿真輸出的波形顯示：圖8 模擬混頻器仿真輸出圖9 中頻放大仿真波形圖10 鑒頻電路仿真波形圖11 低頻功放仿真波形經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，雖然得到的已調(diào)信號(hào)有些失真，但調(diào)頻接收機(jī)實(shí)現(xiàn)了解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的功能，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，即設(shè)計(jì)指標(biāo)：工作頻率 ； 輸出功率()；中頻； 靈敏度。四、總結(jié)及體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)調(diào)頻接收機(jī)的工作原理有了進(jìn)一步得理解。也懂得了如何從頭到尾對(duì)一個(gè)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，從工作原理出發(fā)結(jié)合給定的技術(shù)指標(biāo)首先畫(huà)出整體框圖，然后進(jìn)行各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)包括元件的參數(shù)選擇。此次課程設(shè)計(jì)我利用的是Altium designer軟件進(jìn)行電路原題圖的繪制，最后進(jìn)行仿真和調(diào)試確保達(dá)到技術(shù)指標(biāo)。在一周的時(shí)間里，我獨(dú)立的完成了有關(guān)資料的查閱、電路圖的繪制、測(cè)試仿真和后續(xù)的報(bào)告整理。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我仔細(xì)比較分析其原理以及可行