电路图和仿真效果图如下:
图五单失谐回路斜率鉴频器电路图
图六单失谐回路斜率鉴频器仿真效果图
4.3低频功率放大器
一般从鉴频器输出的信号都比较小,为了得到我们所需的信号,必须将输出信号进行放大。
一般采用三极管放大电路来实现这一功能。
低频放大电路工作原理:
功率放大器和电压放大器是有区别的,电压放大器的主要任务是把微弱的电压信号进行放大,一般输入和输出的电流都比较小,用于增强电压或电流的幅度,是小信号放大器。
它消耗能量少,信号失真小,输出信号的功率小。
功率放大器的主要任务是输出大的信号功率,它的输入、输出电压和电流都较大,是大信号放大器。
它消耗能量多,信号容易失真,输出信号的功率大。
这就决定了一个性能良好的功率放大器应满足下列几点基本要求:
(1)具有足够大的输出功率。
为了得到足够大的输出功率,功率管工作时的电压和电流应尽可能接近极限参数。
(2)效率要高。
功率放大器是利用晶体管的电流控制作用,把电源的直流功率转换成交流信号功率输出,由于晶体管有一定的内阻,所以它会有一定的功率损耗。
我们把负载获得的功率Po与电源提供的功率PE之比定义为功率放大电路的转换效率η,用公式表示为:
η=Po/Pe×100%显然,功率放大电路的转换效率越好。
电路图和仿真效果图如下:
图七低频功率放大器电路图
图八低频功率放大器仿真效果图
4.4高频谐振放大器电路
高频小信号放大器是各类无线电接收机的组成部分。
其主要功能是放大来自天线上的微弱信号,使它达到足够的功率电平,以提高接收机的灵敏度。
在这里的天线信号由Multisim中的调幅源代替,其调幅幅度为0.1mV,载频为10MHz,调制频率为1KHz,经谐振放大后幅度可达到40mV。
在实际中电路中,高频小信号要同步谐振于天线接收到的信号,在这里接收到的信号为10MHz,根据公式
计算出L、C的值分别为6.5uH和39pF。
高频小信号放大器特点:
放大高频小信号的放大器。
高频小信号放大器的主要质量指标:
1.通频带:
放大器的总通频带随着放大级数的增加而变窄,并且通频带越宽,放大器的增益就越小,两者是相矛盾的。
2.选择性:
从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的)中选出有用信号,抑制干扰信号能力称为放大器的选择性。
选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。
3.工作稳定性:
指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特性的稳定。
电路图和仿真效果图如下:
图九高频谐振放大器电路
图十高频谐振放大器电路仿真效果图
4.5中频谐振放大器电路
中频放大器功能是将混频的输出信号进行电压放大,以满足鉴频器的输入信号幅度要求。
中频谐振放大器的主要作用是提高增益和抑制临近干扰。
中频放大电路是指变频输出至检波之间的电路,其性能直接影响接收机的灵敏度,选择性和频率特性等指标。
一般的接收机都采用两级中频放大、三个中频变压器和中频放大电路同时作用时选频。
放大中频信号和耦合传送信号对中频放大电路的要求是:
增益大,选择性好,有一定宽度的中频带,放大电路的稳定性要好等。
本电路采用三极管谐振放大器。
参数设置:
中频放大中的LC振荡回路的参数选择是由决定的。
静态工作点的计算:
。
由频率公式根据公式f=465KHz,可取C1=56pF,取L1=4µH。
图十一中频谐振放大器电路图
图十二中频谐振放大器电路仿真效果图
4.6本机振荡器
本机振荡器:
超外差接收机中,对不同接收频率都产生高一个中频的射频的振荡器。
被接收信号与射频振荡在变频器中进行频率变换,产生调幅中频。
中频一般为465千赫,为跟踪调谐,采用连轴的双连电容器实现统调。
电路图和仿真效果图如下:
图十三本机振荡器电路图
图4.6.1本机振荡器电路图
图十四本机振荡器仿真效果图
5、整机电路设计图
图十五整机电路设计图
6、高频实验平台整机联调设计指标
6.1、分级安装与调试
电路的调试应先调整静态工作点,然后进行性能指标的调整,调试的顺序是先分级调试,然后从前级单元电路开始,向后逐级联调。
在调输入回路和高频放大器的调谐回路时,要注意测试仪表不能接入被调试级的调谐回路.当信号从A点输入(见总电路图)调输入回路的
时,测量仪表应接在B点或C点,调第一级高频放大电路的
时,测量仪表应接在D和E点.调整高频调谐回路时,前后级会相互影响,因此应前后级反复调整。
6.2、整机联调时常见的故障分析
调试合格的单元电路在整机联调时往往会出现达不到指标的现象,产生的原因可能是单级调试时没有接负载,或是所接负载与实际电路中的负载不等效,或是整机的联调时又引入了新的分布参数.因此整机调试时需仔细分析故障的原因.
整机联调时常见的故障有:
①高频放大级与解调级相联时增益不够,产生的原因可能是解调器输入阻抗引起第三级高频放大电路的调谐回路失谐,可重新调整第三级调谐回路,使回路调谐.
②当接收机接收发射机发出的信号时,可能会出现无音频输出的现象.产生的原因可能是本振信号与接收信号之间的频率误差较大.可校正接收机与发射机的本振频率,使二者的频率差小于30HZ.
6.3、调频接收机实验步骤
由于,接收端的小信号调谐放大器采用调谐回路谐振放大器模块,其谐振频率为6.3MHZ左右。
收到的信号经调谐放大器放大后,直接送往鉴频器进行鉴频,鉴频器采用斜率鉴频与相位鉴频模块,经鉴频后得到与发端相一致的音频信号,然后送到低频放大部分进行放大,最后通过扬声器发出声音。
该低频放大可采用实验箱底板低频信号源部分的功率放大器。
因此,实验步骤如下:
1.按原理图,插好所需模块,用铆孔线将各模块输入输出连接好,接通各模块电源。
2.将变容二极管调频器的载频调到为6.3MHZ左右,低频信号源设置为1KHZ正弦波。
3.将高频功率放大与发射实验模块中的开关11K01,11K03拨向左侧,11K02往上拨,并将天线拉好。
4.将调谐回路谐振放大器的天线拉好,将斜率鉴频与相位鉴频模块中的开关13K03拨向相位鉴频或斜率鉴频。
5.此时扬声器中应能听到音频信号的声音,如果听不到声音或者失真,可微调变容二极管调频器的频率,以及调整调谐回路谐振放大器和鉴频器的电位器。
6.用示波器测试个模块输入输出波形,并调整各模块可调元件,使输出达最佳状态。
7.示波器波形显示如下:
图十六调谐放大器2TP026.3Hz图十七中频放大器1TP022.5MHz图十八调频信号斜率鉴频
图十九二极管放大器10TP04500Hz图二十调频信号相位鉴频图二十一脉冲计数式鉴频
图二十二锁相环鉴频图二十三锁相环倍频
7、设计总结
通过这次对调频接收机的设计,让我了解了设计电路的过程,也让我了解了关于调频接收机的原理与设计理念。
实际接线中有着各种各样的条件制约,不可能与理想情况完全一致。
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。
以前我们只是纯粹的进行枯燥的理论计算与学习,很少有机会拿个真正的课题来练手,通过这次课程设计,我们正好找到了个可以实践的契机,因此,我们大家也都为此努力准备着。
在这次设计中,我主要负责二极管双平衡混频器,单失谐回路斜率鉴频器和低频功率放大器的设计。
在对电路进行仿真过程中出现了各种各样的问题,主要问题如下:
仿真参数设置不合理而导致仿真软件不能够对电路进行仿真计算;高频放大器部分由一个高频小信号放大器构成,再仿真过程中,由于参数设置问题和元件选择问题,是得输出没有波形。
解决方案即调节可调电阻和可调电容的值,设置正确的晶体管直流工作电压。
这次的课程设计,不仅让我对高频的教材理论知识有了一个系统全面的认识,而且也使我们在团结合作中找到了学习的乐趣,这次课程设计的最大价值不仅仅只是对课内知识的巩固与提高,更主要的是培养了我们新一代大学生的团队合作精神,让我们能够在一个团队力量下更加有效率地完成一个学习设计任务,也让我们在与团队成员相处中变得有更加默契了。
在本次设计中,印象最深的是要设计一个成功的电路,必须要有耐心,要有坚持的毅力。
在电路设计过程中,花费时间最多的是系统各部分原理,还有电路的细节设计。
在设计过程中,我们仔细比较分析其原理以及可行的原因,提高了我们排查问题的能力。
通过这次课程设计,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。
在此,我也要感谢我们的课设指导老师陈浩老师,何继爱老师和李英堂老师,谢谢他们在前两星期里对我们全体学生的辛苦指导,在我们遇到难题的时候,不仅给我们指出出错点,也给我们提出大量的改良方案。
同时也感谢同组的所有成员,由于大家良好的合作关系,才能顺利地做好了这次的课程设计。
虽然我在这次的课程设计中,还有许多不足之处,但是在以后的日子里,我会抓紧时间学习专业知识,弥补不足之处。
8、参考文献
[1]侯丽敏.《通信电子线路》.清华大学出版社.北京.2008
[2]樊昌信,曹丽娜.《通信原理》.国防工业出版社.北京.2010
[3]曾兴文.《高频电子线路》.高等教育出版社.2003
[4]杨翠娥.《高频电子线路实验与课程设计》.哈尔滨工程大学出版社.2005
[5]曾兴雯.刘乃安.《高频电路原理与分析》.西安电子科技大学出版社.2006.7
[6]谢自美.《电子线路设计、实验、测试》.华中理工大学出版社
[7]康华光.《电子技术基础-模拟部分(第四版)[M].》.高等教育出版社
[8]钱聪.《通信电子线路》.人民邮电出版社
[9]戴俊浩.《高频电子线路指导》.国防工业出版社
[10]《高频电子线路实验平台说明书》.南京润众科技有限公司