调频接收系统设计Word版.docx

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调频接收系统设计Word版

1引言1

2、设计概述1

3.调频接收机的主要技术指标2

3.1工作频率范围2

3.2．灵敏度2

3.3．选择性2

3.4．频率特性2

3.5．输出功率2

4.调频接收机设计2

4.1调频接收机的工作原理2

4.2混频级电路3

4.3集成电路调频接收机4

4.4确定电路形式5

4.5设置静态工作点计算元件参数6

4.6确定交流信号通路的元件参数6

5.原理图6

6.详细的元件清单8

7.实验仪器设备9

8.心得体会9

9.参考文献9

1引言

随着人们生活水平的不断提高和电子科技的飞速发展，特别是近年来物质生活水平的提高，人们相互之间交往所利用的通信手段也越来越多，人们不断追求生活方式的多样化和个性化；电子科学的发展尤其是无线通信的快速发展给人们工作和生活注入了新的色彩；人们可以随心所欲地享受着无线通信工具所带来的乐趣。

调频模拟通信最早的语音通信方式，广播电台就是它的一种形式，这种传统的通信方式在今天依然有着广泛的应用，并且也向着多样化和个性化和微型化的方向发展；随着时代的发展它的作用也在发生着变化，广播电台虽然现在已经不是人们获取信息的一种主要手段，但是它在很多方面依然发挥着主要的作用，它已经走进了我们的生活，在我们小集体范围内如：

学生宿舍、宾馆等场所，由于其使用方便、价格低廉、技术成熟、可进行一对多的无线广播等诸多优点，所以将依然会发挥重要作用。

不仅如此，随着人们追求生活的个性化它在家庭领域也将会给人们带来很大的乐趣，利用一个小型的无线广播台和一个微型的收音机就可实现在家庭的任何角落播放自己喜欢的音乐，会给人们带来无限的乐趣。

本设计就是一个小型的调幅接收系统，实现了语音输入、线路输入、以及二者的同时输入。

2、设计概述

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，能建立无线电调频接收机的整机概念，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。

初步掌握调频接收机的调整及测试方法并学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际需要的整机电路。

3.调频接收机的主要技术指标

3.1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

3.2．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。

3.3．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。

3.4．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。

3.5．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。

4.调频接收机设计

4.1调频接收机的工作原理

一般调频接收机的组成框图如图2.1所示.其工作原理是:

天线（拉杆天线）接受到的高频信号,经输入调谐路选频为f1,再经高频放大级放大（如果调谐回路输车信号不是很微弱,可省区这一级）经入混频级.本级振荡器输出为含有f1,f2,（f2-f1）等频率分量的信号。

混频级的输出接调谐回路选出中频信号（f1-f1）,再经中频放大器放大，获得足够高的增益，然后经鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级大，驱动扬声器或控制器（遥控开关用）。

由于天线接受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，选择性能也比较稳定。

图4.1调频接收机组成框图

4.2混频级电路

一种简单使用的混频电路如图4.1所示。

其中三极管VT1实现频率变换，将天线接收到的高频调制信号（f1）与三极管VT2和晶振组成的本机振荡器的输出信号（f2）进行混频，由LC选频网络选出中频信号（f2-f1）。

频率变换的原理是，利用三极管集电极电流ic与输入电压ube之间的非线性关系，实现频率变换的。

变换后的调制参数（调制频率和频率偏移）保持不变，仅载波频率变换成中频频率。

对于图2所示电路，由于高频调制信号从变频的基极输入，本机振荡信号从变频管的发射极注入，故称这种电路为基极输入，发射极注入式混频电路，这种电路的特点是：

信号的相互影响较小。

不易产生牵引现象，但要求本振的输出电压较大（u0>u1）,使三极管VT1工作于非线性区才能实现频率变换。

混频管VT1的静态工作点由R1、R2及R3决定（电源电压+Ucc确定时），为使混频管在大信号输入下进入非线性工作区，静态工作电流ICQ不能太大，否则非线性作用消失，混频增益将大大下降。

但ICQ也不能太小，过小会造成本机振荡停振。

实验表明+Ucc=+6V时，ICQ取0.3~0.5mA较合适。

混频管VT1的静态工作点及调谐回路参数的计算与课题——高频小信号调谐放大器的计算方法相同。

极三管VT2和晶振ZWB组成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡电路，又称“考毕兹”电路，其等效电路如图2.2（a）所示。

电路的反馈系数F=C7/C5。

这里的晶振起电感作用。

振荡频率主要由晶振的频率决定，因此频率稳定度较高。

振荡频率f0的表达式为

f0=1／2π√LqC∑

图4.2（a）本振等效电路图4.2（b）输入回路

式中，Lq——晶振的等效电感，与频率有关为十几兆赫的晶振，Lq约为几毫亨；

C∑振荡回路的总电容，由晶振的等效电容C0、Cq与C4、C5及C7共同决定。

若选C4《C5，C4《C7，则

C∑=Cq（C0+C4）／Cq+C0+C4

式中，Cq为0.005～0.1pF，所以C4的取值比较小才能对晶振的频率实现微调，一般C4为几Pf～几十Pf的小微调电容。

本机振荡电路的静态工作点主要由R4，R5，R6及R7决定。

为使本机振荡输出的波形发生畸变，产生高次谐波，影响混频级电路的性能。

实验表明+Ucc=+6V时，Icq取0.4～0.8mA较好。

电容C3为本机振荡能够的输出耦合电容。

由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰，镜像干扰等，采用晶振构成的本机振荡电路可以减小干扰，必要时，在混频级前加一级高频调谐波放大器，可大大抑制象频干扰。

对于图2.2（a）所示的电路，因本振信号的频率福鼎，只能接收一个频率的信号，故称点频接收机或遥控机，不适合作广播收音机。

4.3集成电路调频接收机

FS2204的内部包含中频放大器，调幅检波器，调幅混频器，调频鉴频器，AGC（自动增益控制），AFC及音频功率放大器等电路。

如图2.3所示的电路，对于调频信号，电路的工作过程是：

10.7MHz的调频中频信号从②脚输入，经内部中频放大器放大由（15）脚输出。

由（15）脚与（14）脚间外接的10.7MHz的调频中周FT2，电感L3及电容C15（C15=2pF）组成的相移网络，使（14），（13）脚间的电压比（15），（13）脚间的电压超前90度。

移相后的信号从（14）脚输入，经内部鉴频器解调出音频信号，由（8）脚输出。

从而完成了调频中频信号的放大与解调。

FS2204还可以构成单片机式调幅收音机，如图4所示：

当开关S置于A时，高频调幅信号从天线Aa经耦合回路输入IC2的（6）脚进行高频放大，并于（5）脚外接的本振回路租入信号进行混频，从（4）脚输出465kHz的中频信号，调幅中频信号再从

（2）脚输入，经内部中频放大器放大后又（15）脚输出，通过中放选频回路AT3输入（14）脚，经内部检波器解调出音频信号，由（8）脚输出。

从而完成了高频调幅信号的放大，混频，中放及检波。

FS2204内部的低频功率放大器电路包含射极输出器，电压反大器，互补推挽功率放大器等电路，可接双电源构成OCL电路，也可接单电源构成OLC电路。

IC2的（8）脚输出的音频信号，经耦合电容C12（C12=0。

022uF）、音量电位器RP及电阻R17（R17=22KΩ）后，从（9）脚输入进行低频功率放大，由（12）脚输出至外接扬声器。

C19（C19=470uF）为OTL功放电路的输出端（12）脚的外接电容，理论上讲，其容量越大越好。

因C19越大，其低频截止频率越低。

但扬声器一旦选定，其低频响应便一定了，但太大元件成本高。

如果容量不够，音频滤波效果会不佳。

一般C16取220uF。

C17（C17=0.047uF）为电源去耦合滤波电容，可减小噪声及干扰的影响

4.4确定电路形式

根据要求和给定的主要元器件，选定如图2.3所示的调频接收机实验电路，其中输入耦合回路直接采用6.5MHZ中频变压器，本机振荡器为17.8MHZ的晶振与三极管VT2组成的考毕兹电路，微调电容C4可以使本振输出频率为17.2MHZ中频信号的放大，鉴频及音频功率放大。

FS2004为单电源工作方式，输出端电容C15，组成OTL电路。

图4.4集成电路调频接收机原理图

4.5设置静态工作点计算元件参数

为使混频管VT1易进入非线性区，VT1的静态工作点Q1应较低，取ICIQ=0。

4mA,UCE1Q=4V,UEIQ=0.2V,设β1=60，则

R3=UEIQ/ICQ=500Ω

R2=UBQ/I1=（0.7+UEIQ）β/6ICIQ=22KΩ

R1=,（UCE1Q+UEIQ-UBIQ）R2/UBIQ=81kΩ

为使本机震荡器易于起振且输出电压较大，晶体管VT2的静态工作点Q2比Q1要高。

取Ic2Q=0.6mA,UCe2Q=3.5V,UE2Q=0.2V设β2=60则

R6=UE2Q/ICIQ=330Ω

R5=UB2Q/I2=（0.2V+0.7V）/6IC2Q=15KΩ

R4=（（UCE1Q+UEIQ）-UB2Q）R5/UB2Q=56KΩ

R7=（（UCE1Q+UEIQ）-（UCE2Q+UE2Q））/IC2Q=820Ω

电阻R8的作用是降低混频级的静态工作点并滤除纹波。

R8可由下式计算

R8=（Ucc-（UCE1Q+Ic2Q））/（ICIQ+Ic2Q）=1.8kΩ

4.6确定交流信号通路的元件参数

输入并联回路的电容C1取为100pF，调整磁芯位置使回路谐振频率为6.5MHz。

本机振荡的C4取20/5pF的可变电容，为满足C4〈〈C7，C4〈〈C5，取C7=100pF，C5=510pF。

C2，C6为高频旁路电容，均取0.02uF。

本振电容输出耦合电容C3取为几十皮法.

5.原理图

6.详细的元件清单

序号

名称

规格型号

数量

1

开关

2

2

天线

1

3

电感

1

4

可调电感

1

5

晶体管（放大器）

1

6

晶体管（双极性）

2

7

变压器

1

8

晶体振荡器

10.7KHz

2

9

发光二极管

2

10

变阻器

10K\50K

2

11

电阻器

1K

7

12

电阻器

5.1K

1

13

电阻器

18K

1

14

电阻器

10K

3

15

电阻器

1.5K

1

16

电阻器

220K

1

17

电阻器

0.47K

1

18

电阻器

4.7K

1

19

电阻器

20K

1

20

可调电容

1

21

瓷片电容

0.1uF

4

22

瓷片电容

0.01uF

5

23

瓷片电容

103

1

24

瓷片电容

33pF

1

25

瓷片电容

120pF

1

26

瓷片电容

0.22uF

1

27

瓷片电容

104

1

28

瓷片电容

0.47uF

3

29

瓷片电容

20pF

1

30

瓷片电容

220pF

1

31

瓷片电容

30pF

1

32

瓷片电容

1uF

4

33

瓷片电容

4.7uF

1

7.实验仪器设备

高频信号发生器XFC--6型1台

双踪示波器COS50201台

扫频仪BT-31台

数字万用表DT8601块

数字频率计1台

直流稳压电源双路输出1台

8.心得体会

本次设计的核心部分是芯片FS2004，混频、中频放大、鉴频、低频功放都是通过其完成的，调频信号由TX接收，再通过输入回路进入回路，再由三极

管VT1进行高频放大，放大后进入混频和本机振荡，最后由芯片FS2004完成中频放大、鉴频和低频功放，最终由扬声器发出信号

通过这次对接收机的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于接收机的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。

但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。

而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。

所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。

通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

9.参考文献

1．《高频电子线路》曾兴雯编著高等教育出版社

2．《高频电子线路（第三板）》张肃文编高等教育出版社

3．《通信电路原理》第二版董在望主编高等教育出版社

4．《高频电子线路》高吉祥编电子工业出版社

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）