高频 接收机课程设计.docx

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高频接收机课程设计

摘要

随着广播技术的发展，无论是发射机还是接收机都在更新换代，尤其是以接收机的发展更为明显。

而调频接收机是一种通用形式，本文主要讲述以双失谐回路斜率鉴频器为核心构成接收机和工作原理。

此种调频接收机由六部分构成，分别是：

高频放大器、混频器、中频放大器、鉴频器、低频功率放大器和本地振荡器。

接收机的接收天线将接收到的高频调幅波通过变频变换成一个高频和低频之间的固定频率（中频），然后进行中频放大，在解调出低频信号。

关键词：

混频、放大、鉴频、本振

目录

一、前言1

二、设计指标2

三、系统总述3

3.1高频谐振放大器的工作原理3

3.2混频电路工作原理3

3.3中频放大电路4

3.4鉴频器电路4

3.5低频功率放大电路4

3.6本地振荡电路4

四、单元电路设计及仿真5

4.1高频谐振放大器5

4.2三极管混频电路5

4.3中频放大电路6

4.4鉴频器电路7

4.5低频功率放大电路8

4.6本地振荡电路9

五、整机电路设计图10

六、高频实验平台整机联调11

七、设计总结13

八、参考文献14

一、前言

随着现代科技的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们相互交往所利用的通信方法也越来越多，电子科学的发展尤其是无线通信的快速发展给人们的信息交流带来了方便和快捷。

调频模拟通信是最早的语音通信方式，广播电台虽然现在已经不是人们获取信息的一种重要手段，但它在很多方面依然发挥着很重要的作用，它已经深深走进了我们的生活，在我们的周围如：

学生宿舍，宾馆的场所，由于其使用方便，价格低廉，技术成熟，可进行一对多的诸多优点，依然发挥着很多作用。

因此我们设计这个调频接收电路是很有意义的，这对于我们更好的了解高频电路和通信理论知识起着巨大的作用。

本次设计的目的是：

通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立调频接收的整体概念，了解调频接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调频接收机的单各元电路：

输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级，初步掌握调频接收的调整及测试方法。

同时，使我们加强对通信电子线路的理解，掌握文献资料检索，设计方案论证比较，以及设计参数计算等能力的环节。

进一步提高分析解决实际问题的能力，提高解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的仿真，加深对基本原理的了解，增强我们的实践能力。

二、设计指标

2.1工作频率范围 

接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。

接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。

如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 

2.2灵敏度 

接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度。

通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。

调频广播收音机的灵敏度一般为5～30uV。

2.3选择性 

接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需要的信号）的能力称为选择性。

单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。

调频收音机的中频干扰应大于50dB。

2.4频率特性 

接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。

调频机的通频带一般为200KHz。

2.5输出功率 

 接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。

三、系统总述

调频接收的工作原理：

图3-1调频接收机组成框图

一般调频接收机的组成框图如图一所示。

其工作原理是：

天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。

本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。

混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。

由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。

3.1高频谐振放大器的工作原理

放大高频小信号使发射机末级获得足够大的发射功率。

高频功放和其它放大器一样，其输入和输出端的管外电路均由直流馈线电路和匹配网络两部分组成。

3.2混频电路工作原理

在调频接收系统中，对接收到的信号在解调之前要进行混频（也称变频）处理，即完成信号频率的加减法运算，实现将信号的中心频率及个分量频谱搬移至新的频段，各分量的频率间隔和相对幅值保持不变。

进行这种频率变换时，新的频率等于原信号频率与某一参数频率之和或差，取其和者为上混频，取其差者为下混频。

新的中心频率常称为中间频率，简称为中频，参考频率称为本机振荡频率，简称本振频率。

3.3中频放大电路

中频放大电路是调频接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电路。

中频放大电路一般是由两级中频放大电路组成，每级放大器的前面和后面均设有中频选频回路，以对中频信号进行放大和选频。

第一级中频放大的信号来自混频电路的中频信号，第二级中频放大器的输出信号经第三中频变压器耦合送入检波器进行解调。

在该设计报告中，中频放大电路采用二极管混频电路实现下混频，即将其高频信号的频率降低达到中频，为下一级中频放大做准备。

3.4鉴频器电路

鉴频过程实际就是一个调频波的解调过程，它与调制过程相反。

鉴频器的作用是是将调频波频率变化转换为电压的相应变换。

3.5低频功率放大电路

在多级放大电路中，输出的信号往往是送去驱动一定的装置。

在调幅接收系统中，低频功率放大器就是要求有一定的输出功率的输出级。

它主要用于向负载提供功率的放大电路。

而经过解调器输出的信号为低频功率信号，是我们所需要的信号。

可信号功率太小，不能达到我们的要求，将它通过一个低频功率放大器后，其幅值和功率均得到提高，可以达到要求，以方便那观察和研究。

3.6本地振荡电路

振荡器是一个不需要外加入信号控制就能自动将直流能量转换为特定的频率和振幅的交流信号。

而在调频接收系统中的本地振荡电路是产生混频电路中所需频率载波的电路，该振荡器采用差分对管实现本地振荡的产生。

四、单元电路设计及仿真

4.1高频谐振放大器

图4—1高频谐振放大器仿真电路

图4—2高频谐振放大器仿真波形

高频谐振放大器是放大我们从信道中取出的高频小信号，要求它除具有放大功能外还应具有低噪声性能的特性。

其电路图如图4-1所示，仿真波形如图4-2所示。

4.2三极管混频电路

混频电路是将放大后的高频信号的频谱从高频段搬移到固定的中频段，使其得到更好的放大效果。

其电路图和仿真波形图如图4-3和图4-4所示。

图4-3三极管混频电路

图4-4三极管混频电路

图4-4中上面的波形为输入的高频AM信号，下面的波形未经过混频器的信号，其频率明显降低了，实现了信号频谱从高频到中品地搬移。

4.3中频放大电路

中频放大电路决定了接收机灵敏度及选择性。

中频放大电路一般是由两级中频放大电路组成，在该设计报告中只例举了一级中频放大电路作为中频选频回路，以对中频信号进行放大和选频。

其电路原理图和波形仿真图如图4-5和图4-6所示

图

图4-5中频谐振放大电路

图

图4-6中频谐振放大仿真波形

中频放大电路是对经过混频器频率降低到中频的AM信号进行放大处理，在图4-6中，上面的波形为未经过放大的AM信号，下面的波形是经过放大后的信号。

这只是一级放大，在实际电路中一般为两级放大，故其放大后的波形图应比上面的幅值大。

4.4鉴频器电路

图4-7锁相环鉴频器

图4-8锁相环鉴频器

鉴频过程实际就是一个调频波的解调过程，它与调制过程相反。

鉴频器的作用是是将调频波频率变化转换为电压的相应变换。

4.5低频功率放大电路

在调频接收系统中，低频功率放大电路的特性直接决定了负载的工作状态。

它是为负载提供功率的放大电路。

其电路图和仿真波形图如图4-10和图4-11所示。

图4-10低频功率放大电路原理图

图4-11低频功率放大电路仿真波形图

低频功率放大器是对解调出来的单音频信号进行功率放大，以驱动负载工作。

如图4-11所示，上面的波形为景低频功率放大后的信号波形，明显比下面的波形幅值大。

4.6本地振荡电路

本地振荡器在调幅接收系统中产生本地载波。

其电路形式有多种，如LC振荡器，单差分对和双差分对振荡器。

在该调幅接收系统中用的是单差分对振荡器，其电路原理图和仿真波形图如图4-12和图4-13所示。

图4-12单差分对振荡器电路原理图

图4-13单差分对振荡器仿真波形

五、整机电路设计图

六、高频实验平台整机联调

如下图15、16、17所示分别为调频信号相位鉴频调频信号斜率鉴频图和锁相环倍频。

图15调频信号相位鉴频

图16调频信号斜率鉴频图

图17锁相环倍频

七、设计总结（包含承担具体设计任务、设计过程、学习心得及建议等）

在这次课程设计中我担任了设计高频，中频谐振放大电路和叠加型相位鉴频器的任务，在设计的过程中遇到了很多的问题和困难，例如单元电路参数的计算与设定，电路性能的调试以及在仿真时出现的波形失真等一系列问题，不过在经过上网查询资料，翻阅相关书籍和向老师同学请教后，这些问题也都迎刃而解了。

在同伴都完成各自的单元电路元件后，我们一起进行了整体电路的构思和设计，各自阐述了自己的设计构思后，我们一起挑选了比较容易完成，电路简单且性能最佳的几个方案。

最后经过对挑选的几个方案一一论证后，我们挑出了一个最佳的方案进行了联机调试，最后顺利完成了设计。

这个学期接触了高频电子线路这门专业课程的学习，书本上学的都是一些的理论知识，也比较抽象。

但是经过这次高频电子线路的课程设计，才真正明白理论与实践的深刻含义，也培养了自己独立思考问题与独立的动手能力。

并且这次调频接收机的设计，让我对电路的设计过程有了一定的了解，也让我明白了实际中的电路与理想的接线也还是有区别的。

同时也让我更深的认识到：

什么都只有通过自己动脑，自己动手才能体会学习的乐趣，真正享受学习的过程，获得成功的快乐。

同时在这次的课程设计中不仅让我学习到了很多的课本上学不到的知识。

一些问题必须在课程设计前解决才能够是课程设计变得更加顺利。

只有在不断的探索与求知中才能得到更多的知识。

让这次高频课设更有意义。

不过，这次设计没有用到单片机芯片，使得设计出的调频接收电路没有想象中的职能，也没有那么全面和完善，希望在以后的设计中能够把高频电路，通信，芯片等相互联系起来，设计出更好的电路。

八、参考文献

[1]Multisim11电路设计及仿真应用清华大学出版社2012年7月

[2]高频电路原理与分析。

西安电子科技大学出版社。

曾兴雯，刘乃安2006年7月

[3]通信电子线路主编：

候丽敏清华大学出版社2008年12月

[4]电子线路设计、实验、测试主编：

谢自美华中理工大学出版社

[5]高频电子线路实验平台说明书南京润众科技有限公司