高频电子线路课程设计调频接收机设计报告.docx
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高频电子线路课程设计调频接收机设计报告
高频电子线路课程设计-调频接收机设计报告
第一章绪论………………………………………………………1
第二章发射系统设计……………………………………………..3
第三章接收系统的设计………………………………………….4
第四章收音机工作原理………………………………………….6
1.框图……………………………………………………..6
2.分立元件各单元电路原理……………………………..10
3.硬件电路调试与检测…………………………………..14
第五章结论与展望………………………………………………..15
致谢……………………………………………………………..16
参考文献…………………………………………………………….20
第一章绪论
调频收音机就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。
由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。
如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。
为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。
选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。
最简单收音机称为直接检波机，但从接收天线得到的高频无线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。
即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。
高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。
把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个谐振回路，当被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。
超外差的特点是：
被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频（465KHz），再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。
在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。
在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器（PVC）进行调谐，使之差保持固定的中频数值。
由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。
通过本课题设计与调试，提高学生动手能力，巩固已学的理论知识。
使学生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、计算调频接收机的各个单元电路；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。
第二章发射系统设计
2.1发射系统方框图
主振
缓冲
倍频器
中间放大器
功放推动级
受调放大器
低频电压放大器
低频功放级
调制器
图2—1发射系统方框图
2.2发射系统的工作原理
发送过程:
人耳所能听到的声音频率约在20Hz—20kHz的范围，通常我们把这一范围叫音频，声波在空气中的传播速度（340m/s）比起无线电波的传播速度（3×108m/s）是很慢的，而且衰减的相当快，所以声音是不会传送很过远的，要实现声音的远距离传送，首先应将声音通过话筒（微音器）转化为音频电信号，音频电信号是不能直接向空间发射的，必须用音频信号去调制一个等幅的高频振荡才能实现声音的远距离传输，这人等幅的高频振荡叫载波。
这里音频信号称为调制信号，经过调制的载波叫已调波,已调波经调谐功率放大器放大，由发射天线辐射到空间，声音广播（简称广播）音频对载波的调制方式有多种，一般广播采用或调幅或调频，调幅是使载波的振幅随调制信号的强弱变化，调频带是使载波的频率随调制信号的强弱变化，载波、调制信号（单一频率的正弦波）、调幅波和调频波的波形，调幅波与调频波比较，由于调幅波频带窄，接收机简单，成本低的特点，所以目前中央和各省市及地方电台均采用调幅广播，对调幅波设载波为我国规定调幅广播中取音频信号的最高频率为Fn=4.5kHz，则每一广播电台占有9kHz的带宽。
调幅广播根据载波频率的高低分为中波，中短波和短波，我国中波广播频段为535kHz—1605kHz，短波I为2.7—7MHz，短波Ⅱ为7—18MHz。
由于调频波具有抗干扰能力强，音质好的特点，目前中央和大多省市区都有调频广播，调频广播频段为88—108MHz,已调波带宽为150—200kHz。
调频发射电路采用频率稳定的锁相环系统。
BH1417的15、16、17、18脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由7脚输出LC振荡器的控制信号VCO。
此VCO控制外部分立元件组成的高频振荡电路产生FM调频的载波信号，并通过2个三极管C9018对5脚输出的复合立体声信号进行FM频率调制。
调制后的信号通过9脚输入到BH1417，经过内部的射频放大器放大后的射频信号由11脚输出。
输出后的信号可以直接接到发射天线上进行发射。
BH1417频点发射对应的高低电平如表1所列。
BH1417的5、7、9、10、12引脚配合与其连接的分立元件，构成调频载波的频率振荡和射频调制部分；13、14脚需要外接7．6MHz的晶体振荡器，提供给BH1417内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟；6、8为电源部分；11脚与外部连接的元件构成调频信号发射部分。
第三章接收系统设计
调频接收机的主要技术指标有：
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．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．选择性
接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）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。
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。
第四章收音机工作原理
一、框图
调频接收机的工作原理
图一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，经过解调器解调后，再由低频功放级放大。
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。
二、分离各单元电路原理
1.高频功率放大电路
如下图所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。
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。
在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。
晶体管的静态工作点由电阻RA2,RA3,RA4及RA6决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
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。
二极管环形混频器
四个二极管组成平衡电路如下图所示。
构成的二极管环形混频电路中，各二极管均工作在受参考信号控制的开关的状态，它是另一类开关工作的乘法器。
作混频器时，vS=Vsmcosωct为输入，R口，vL=VLmcosωLt为本振，L口，
为负载电阻，取出中频信号，I口。
Tr1、Tr2为有中心抽头的宽频带变压器，初、次级匝数比为1：
1。
～
为四只二极管。
足够大，远大于
，则各二极管均工作在受
控制的开关状态。
正半周，
、
导通，
、
截止。
负半周，
、
截止，
、
导通。
具有如下特点：
1结构上四个二极管接成环形。
作为混频时，环形的两个对角端AB和CD通过变压器接入本振信号VL和有用信号VS.
2如果电路平衡,则各端口是相互隔离的,即L端口的本振信号不会通到R端,R端口的有用信号不会窜入L端,有用信号和本振信号均不会通到I端.
3有增益,存在损耗.作为混频器时,混频损耗的理论值为4dB
4为调幅器时,考虑到高频变压器的低频频率特性差的缺点,调制信号改从端口输入,载波信号从端口输入,,从端输出振幅调制信号.
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（a）是LC单调谐中频放大电路，图（b）为它的交流等效电路。
图中R1、R2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。
中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，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，提高了接收机的选择性。
由LC调谐回路特性知，中频选频回路的通频带B＝f2-f1＝fd/QL，式中QL是回路的有载品质因数。
QL值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差。
4.鉴频电路
从调频波中"检出"原来调制信号的过程称为调频波的解调，又叫鉴频。
实现鉴频的电路称为鉴频器，也叫频率检波器。
常用的鉴频电路有比例鉴频电路和相位鉴频电路，它们的工作原理相同，都是先把等幅的调频波变换成幅度按调制信号规律变化的调频调幅波，然后，用振幅检波器把幅度的变化检出来，得到原来的调制信号，这一过程如图Z0919所示。
实际电路中应用较多的是比例鉴频电路，比例鉴频电路有对称式和不对称式两种。
对称式比例鉴频电路如下图（a）所示，它由两部分组成。
第一部分由电感线圈L11、L2、L12、L3及电容C1、C2组成，它把调频信号的频率变化转换成两个电压之间的相位差的变化；第二部分由D1、C3、R3和D2、C4、R4组成平衡式振幅检波电路，它把两个电压之间的相位差的变化变换为幅度的变化，并从中检出原来的调制信号。
电路中，C1、L11、L12和L2，C2组成双调谐回路，均谐振于载波频率f0（fC），D1、D2为检波二极管，R3、C3和R4、C4是它们的负载。
要求电路对称即D1，D2的特性相同，R3＝R4，C3=C4。
两只二极管顺向相接，与R3、R4和L2形成直流通路。
CW容量较大（＞10μF），有稳幅作用。
5.MC3361的功能介绍：
在本实验中采用了MC3361芯片，所以工作原理中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由MC3361实现
MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。
片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。
主要应用在二次变频的通讯接收设备。
其主要特性如下：
a 低功耗（在Vcc=4.0V，耗电典型值仅为3.9mA）
b 极限灵敏度：
2.6uV（-3bB）（典型值）
c少量的外接元件
d 工作电压：
2.0—8.0V
e DIP16和SO-16两种封装形式
f工作频率：
60MHz（max）
MC3361内部电路如下:
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。
６.画出完整的电路
三、硬件电路调试与检测
1．检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。
2． 天线线圈初次级接入电路位置是否正确。
3． 电路中电解电容正负极性是否有误。
4．印刷线路是否有断裂、搭线，各焊点是否确实焊牢，正面元件是否相互碰触。
第五章结论与展望
通过这次课程设计我们更好地巩固和加深对调频接收机工作原理的进一步理解。
学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。
在实验过程中，通过选取元件、确定电路，综合布线等提高了我们的动手能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障，使我们对调频接收机的知识得到了加深！
在本次设计中，使我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。
在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上。
在设计过程中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。
通过本次设计，使我们了解了无线调频发射机的基本工作原理，设计流程，进一步掌握了焊接工艺这一块。
开拓了思路，锻炼了实践动手能力，提高了分工协作能力和分析问题,解决问题的能力,达到了本次设计的目的.
今后，收音机很可能向两个方向发展。
一是向更加专业化方向发展，主要面向爱好者和发烧友；二是向大众化方向发展，通过在便携电子产品（手机、MP3、手表、PDA等）中附加收音机功能，满足时尚消费的需要。
前者市场较小，后者市场相对较大。
所以，专业制造收音机（或把收音机作为主要产品）的企业会减少，但在技术研发和应用方面，仍有较大的空间。
在新技术方面，有DAB（DigitalAudioBroadcasting）无线传播的数字广播。
它不光具有接近CD的高音质，而且抗干扰能力强、每个数字电台只需使用一个频段，可有效节约频道资源。
而且数字技术信号除了能传送音频信息外，还能传送文字/图片，成为多媒体交流的工具。
目前，DAB数字广播在欧美、日韩、中国台湾/香港特区早已大面积普及。
中国大陆也已在广东、北京、上海、天津地区建立DAB数字广播网。
北京人民广播电台数字广播频道、广东电台音乐之声DAB古典频道/流行频道等已每天能制作播放18小时以上的节目，相信未来发展的将会更快。
如果您想收听DAB数字广播，传统的收音机是不行的，需要专门的DAB数字收音机。
致谢
本论文在完成之际，特别感谢张立新和吉李满两位指导老师精心的指导，没有他们的远见卓识，严格的要求和矢志不渝的支持，我们的课程设计难以如此顺利的完成。
两位老师在课设中遇到的问题提出了宝贵建议，以及在遇到困难时给予的及时帮助指导，在此表示最诚挚的敬意。
另外，还要感谢信息工程学院的其他老师，在我们的学习和生活中给予的帮助。
同时，感谢班级所有曾经给予我关心和帮助的同学，与他们的讨论与交流，大家的互相帮助，对课程设计的顺利完成以及论文的完成大有裨益。
最后，感谢在我求学过程中给予我帮助和支持的家人和朋友们，他们给予
我精神上不断的鼓励和生活上无微不至的照顾，是促使我不断前进的动力。
参考文献
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刘胜利出版社：
电子工业出版社出版社：
电子工业出版社出版日期：
2001
【6】电子技术实验:
低频、高频、数字、集成作者：
王慧玲编出版社：
机械工业出版社出版日期：
2004
【7】高频电子线路（应用电子技术专业）/新编21世纪高等职业教育电子信息类规划教材作者：
林春方编出版社：
电子工业出版社出版日期：
2003
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