高频 调频接收机设计Word下载.docx

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调频收音机的中频干扰应大于50dB。

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。

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、设计方案：

工作原理图：

低频功放

一般调频接收机的组成框图如上所示。

其工作原理是：

天线接收到的高频信号，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。

四、设计原理：

1.高频功率放大电路:

高频功率放大电路如上图图所示,他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。

其具体的工作原理如下：

从天线ANTA1接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入ICB1（MC3361）.

2.混频电路：

因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。

在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。

它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。

如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。

二极管环形混频电路

原理电路图

对于上图所示电路，通常将信号输入端口称之为R端口，本振电压输入端口称之为L端口，中频输出信号端口称之为I端口。

需要说明的是：

二极管双平衡组件用作双边带调制电路时，由于变压器的低频响应差，调制信号一般必须加到I端口，载波信号加到R端口，所需双边带信号从L端取出。

二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类，其中常用的是Level7，Level17，Level23三种系列，它们所需的本振功率分别为7dBm（5mW），17dBm（50mW）和23dBm（200mW），显然，本振功率电平越高，相应的1dB压缩电平也就越高，混频器的动态范围也就越大。

对应于上述三种系列，1dB压缩电平所对应的最大输入信号功率分别为1dBm（1.25mW）、10dBm（10mW）、15dBm（32mW）。

二极管环形混频器具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低（约6dB）、混频失真小、动态范围大等优点。

二极管环形混频器的主要缺点是没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中L端口到R端口的隔离度一般小于40dB，且随着工作频率的提高而下降。

实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降5dB。

混频器的前后输入波形

本振信号

3.中频放大电路：

中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。

中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。

下图是LC单调谐中频放大电路，及其交流等效电路。

图中Tr1、Tr2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。

中频放大电路交流等效电路

中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。

由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。

所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。

中频变压器的另一作用是阻抗变换。

因为晶体管共射极电路输入阻抗低，输出阻抗高，所以一般用变压器耦合，使前后级之间实现阻抗匹配。

一般收音机采用两级中放，有3个中频变压器（常称中周）。

第一个中频变压器要求有较好的选择性，第二个中频变压器要求有适当的通频带和选择性，第三个中频变压器要求有足够的通频带和电压传输系数，由于各中频变压器的要求不同，匝数比不一样，通常磁帽用不同颜色标志，以示区别，所以不能互换使用。

中频放大器输入前后的波形

4.鉴频电路：

实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类,第一类是调频-调幅调频变换型。

这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波,然后用振幅检波器进行振幅检波。

第二类是相移乘法鉴频型。

这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波,其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系,然后将调相调频波与原调频波进行相位比较,通过低通滤波器取出解调信号。

因为相位比较器通常用乘法器组成,所以称为相移乘法鉴频。

第三类是脉冲均值型。

这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极性等幅脉冲序列,然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值,这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。

下图是双失谐回路鉴频器的原理图。

它是由三个调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。

初级回路谐振于调频信号的中心频率,其通带较宽。

次级两个回路的谐振频率分别Ｗ01、Ｗ02,并使Ｗ01、Ｗ02与Ｗc成对称失谐。

即:

Ｗ01-Ｗc=Ｗc-Ｗ02。

双失谐回路鉴频器的原理图

上图左边是双失谐回路鉴频器的幅频特性,其中实线表示第一个回路的幅频特性,虚线表示第二个回路的幅频特性,这两个幅频特性对于Ｗc是对称的。

当输入调频信号的频率为Ｗc时,两个次级回路输出电压幅度相等,经检波后输出电压

Ｕ0=Ｕ01-Ｕ02

当输入调频信号的频率由Ｗc向升高的方向偏离时,Ｌ2Ｃ2回路输出电压大,而Ｌ1Ｃ1回路输出电压小,则经检波后Ｕ01<

Ｕ02,则Ｕ0=Ｕ01-Ｕ02<

0。

当输入调频波信号的频率由Ｗc向降低方向偏离时,Ｌ1Ｃ1回路输出电压大,Ｌ2Ｃ2回路输出电压小,经检波后Ｕ01>

Ｕ02,则Ｕ0=Ｕ01-Ｕ02>

0。

其总鉴频特性如下图：

总鉴频特性

鉴频器输入前后的波形图

调频信号

调制信号

注：

上述混频电路、中频放大电路、鉴频电路都包含于MC3361内。

5．低功耗窄带调频中放电路—MC3361：

概述与特点

MC3361是低功耗窄带调频中放电路。

内含混频器、振荡器、调频限幅中频放大器、检波器、滤波放大

器、扫描控制和带延迟的静噪触发及开关回路。

该电路的特点如下：

工作电源电压范围低［Vcc（min）=2.5V］；

功耗低（当Vcc=4.0V时，Icc=4.0mA）；

灵敏度高（-3dB限幅灵敏度的典型值为2.0μV）；

外围元件少；

推荐工作电源电压范围：

Vcc=2.5V～7.0V；

采用双列直插16脚塑料封装（DIP16）和微形的双列16脚塑料封装（SOP16）。

内部电路方框图

引出端功能

应用电路

MC3361集成电路采用16脚双列直插式封装。

它具有较宽的电源电压范围（2～9V），能在2V低电源电压条件下可靠地工作，耗电电流小（当Vcc=3.6V时，静态耗电电流典型值为2.8mA）,灵敏度高（在2.0μV输入时典型值为－3dB），音频输出电压幅值大。

它的内电路结构框图如图1所示。

IC内设置有双平衡双差分混频器、电容三点式本机振荡器、六级差动放大器构成的调频455kHz宽带中频限幅放大器、双差分正交调频鉴频器、音频放大器及静噪控制电路。

MC3361的内部振荡电路与Pin1和Pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF输入信号10.7MHz从MC3361的Pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为：

10.700-10.245=0.455MHz，也即455kHz第二中频信号。

第二中频信号由Pin3输出，由455kHz陶瓷滤波器选频，再经Pin5送入MC3361的限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路的主要增益级。

Pin8的外接元件组成455kHz鉴频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由Pin9输出音频信号。

Pin12——Pin15为载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。

MC3361内部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器Pin10为输入端，Pin11为输出端。

Pin6和Pin7为第二中放级的退耦电容。

五、整体电路图：

（见下页）

电路图

六、实验内容：

1.实验过程

（1）.按下开关，调试好小信号放大单元电路，调试好高频功率放大单元电路。

（2）.连接好发射电路和接收电路（连LE2、LE1、LE3、LE4、LE5、LE6、LA1、LB1），同时用实验箱所配的天线（一端带夹子的导线）分别将发射单元的天线ANTE1和本实验单元天线ANTA1连好.

（3）.在不加调制信号的情况下，接通发射电路和接收电路的电源，调节变容二极管单元的L84，用示波器探头测量TTB2，当TTB2处有455KHz的信号输出时，说明调频单元的工作频率在10.7MHz附近。

此时从处加入1KHz，峰峰值为100mV左右的调制信号，则从TTB1处用示波器可观测到输出的解调波。

（4）.当从TTB1处观察鉴频输出信号，此时如果波形失真可以微调LB1和微调L84。

注意观察鉴频信号频率与调制信号频率是否一致，幅度大小与调制频偏的关系（调制频率可以通过改变调制信号大小来改变）。

如果TTB1处的信号失真，一般要考虑是否调制信号幅度过大以及变容二极管调频产生的调频信号的中心频率偏高10.7MHz太远。

2.实验结果

实验中截得图片如下：

输入信号f=1kHz波形

输出信号f=465kHz波形

载波信号f=10.7MHz

鉴频结果

3.结果分析

由波形可以看出，输出发生了失真，输出了负半周被切割的正弦波，是负峰切割失真。

可能是由于直流回路电阻R与交流负载RΩ不相等，而调幅度ma又相当大引起的。

4.实验仪器

高频实验箱，示波器，万用表等

七、心得体会：

高频课程设计调频接收机设计结束了，在课程设计之前，我们通过各个渠道查找资料后分析验证，按照要求做出了如上的设计四路。

然而，设计过程中也遇到很多问题：

首先对这个课题的理解问题。

一开始，我们组看到课题叫调频调试接收后，一直没弄明白这个课程设计要做的是什么。

在网上和书上都没能找到相应的资料。

因为高频的知识本来就不容易懂，这些知识尤其能以理解透，所以查找资料和查阅基础知识，花了我们很长的时间。

这些都应归咎于自己基础知识的匮乏。

其次是调试问题。

在拿到高频实验箱直接连电路的时候，却发现调频信号怎样也调不出来。

我们换了多个实验箱和多个示波器，甚至连探头和接线都换了好多个，还是未能调出频率为10.7MHz的调频信号。

最后在老师和同学的帮助下才完成了调试。

在这次的课程设计中，我们通过动手实践操作，进一步学习和掌握了有关高频原理的有关知识，特别是动手操作方面，加深了对调幅接收调试技术的认识，进一步巩固了对高频知识的理解，也对模块的基本工作原理和调试仪器有了一定的了解。

在设计时我们根据课题要求，复习了相关的知识，还查阅了相当多的资料，这也在一定程度上拓宽了我们的视野，丰富了我们的知识。

这次的高频课程设计重点是通过实践操作和理论相结合，提高动手实践能力，提高科学的思维能力，更在两周的时间了解了更多的有关调频的课程精髓。

在实验室有限的条件和自己有限的知识里，非常感谢指导老师诲人不倦的精神。

在接触课程设计之前，因为这门课程的难度很深度，我对高频是敬而远之的心态，所以基础知识以及逻辑推理思维方面都是相当欠缺。

在对高频的实验模块操作方法所知甚少和对调试知识几乎一无所知的程度，最后完成了课程设计的要求，要非常感谢指导老师耐心的指导和同学们热心的帮助。

八、参考文献：

《高频电子线路》第五版张肃文主编

《高频电子线路实验与课程设计指导书》太原理工大学