超外插调幅接收机课程设计.docx

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超外插调幅接收机课程设计

超外差式调频接收机

摘要

通信技术在我们的生活中广泛应用，所以对于这次设计，我选择了超外差式调频接收机。

接收机是各种通信系统中一个十分重要的组成部分，而通信技术在我们的生活中广泛应用。

超外差是目前很多接收机广泛采用的技术，与直接放大式接收机相比，超外差具有很多突优点，灵敏度好，易得到足够大且比较稳定的放大量，易调整等。

接收机分为以下几部分构成：

高频放大、混频、晶振、中频放大、鉴频、低频功放。

整个电路的设计应注意，设计一部接收机时必须考虑全面，使各模块协调工作并妥善处理一些相互牵连的矛盾。

关键词：

调频接收机超外差

ABSTRACT

Communicationtechnologyinourlifeiswidelyused,soforthisdesign,IchosesuperheterodyneFMreceiver.Receiverisallkindsofcommunicationsysteminaveryimportantcomponentof,andcommunicationtechnologyinourlifeiswidelyused.Superheterodynereceiverisatpresentalotofwidelyusedtechnology,andthedirectreceiver,comparedwithmanyadvantages,superheterodyneoutburstsensitivityisgood,easytogetenoughlargeandrelativelystableputalotof,easyadjustment,etc.

Receivercanbedividedintoseveralcomponents:

highfrequencyamplifier,mixing,crystaloscillator,intermediatefrequencyamplifier,discriminator,lowfrequencypoweramplifier.Thewholecircuitdesignshouldpayattentionto,designareceivermustbeconsideredcomprehensively,makeeachmodulecoordinationandproperlyhandlesomemutualinvolvementofcontradictions.

Keywords:

FMreceiversuperheterodyne

4调试与分析……………………………………………………………………...………………9

第1章调频接收机的主要技术指标

1.主要技术指标：

设计一个超外差式调频接收机

2设计指标：

接收频率范围8～12MHz，

输出功率≥100mW，

灵敏度≤1mV，

选择性≥30dB，

通频带为200KHz

3.课程设计要求：

要求有课程设计说明书，并对总个所设计系统进行仿真调试，说明书中要有仿真结果和调试环节。

4.实验仪器设备：

multisim软件（1套）计算机（1台）

第2章调频接收机的基本工作原理

图1基本框图

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f0，再经高频放大级放大为f1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f1、f2、（f2+f1）、（f2-f1）的信号。

再经中频放大器放大为f3，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大为f4，驱动扬声器。

从天线接收到的高频信号f0，经过混频成为固定中频f=f2–f1的接受机，称为超外差式接受机。

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。

第3章各部分性能设计

3.1高频放大电路

高频放大器是用来放大高频信号的器件，在接收机中，高频放大器放所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量。

根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用高频功率管做放大器件，而且并联谐振回路作为负载。

这样做的好处是：

（1）回路谐振能抑制干扰；

（2）并联回路谐振时，其阻抗很大，从

而可输出很大的信号

。

图2高频放大电路

图3高频放大模拟波形

3.2晶振电路

变频器中，为了接收信号在混频元件中产生差拍输出信号，需要产生一个等幅震荡信号，产生该信号的震荡器就称为本地振荡，。

本地振荡器具有跟踪特性。

在实践中证明，为了进一步提高振荡频率的稳定度，常需采用石英晶体震荡器，这是因为石英晶体振荡气具有极高的Q值和很高的频率稳定度。

图4晶体振荡电路图

图5晶体振荡模拟波形

3.3混频电路

混频器混频又称变频是一种频谱的线性搬移过程，混频器常用在超外差接收机中，它的任务是将已调制（调幅或调频）的高频信号变成已调制的中频信号而保持其调制规律不变。

混频电路输入是载频为fc的高频已调波和频率为fL的本地振荡信号。

经过非线性器件变频后输出端有两个信号的差频fL-fc、和频fL+fc，及其他频率分量，经滤波器电路取出有用分量

图6混频电路

图7混频器仿真波形

3.4中频放大器

中放的作用有两个主要作用：

（1）提高增益，因中频低于信号频率，晶体管的y参数及回路谐振电阻等较大，因此易于获得较高的增益。

差外差接收机检波前的总增益主要取决于中放。

（2）抑制邻近干扰。

对中放的主要要求是工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。

对于高放，因工作频率

高，通频带

宽，故高放回路的Q值越高越好，这时不必顾虑B太窄的问题；但对于中放，由于工作频率较低，若回路Q值过高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，故希望他在要求的通频带条件下选择性越高越好，也就是要求谐振曲线接近矩形。

图8中频放大电路

图9中频放大电路波形

3.5鉴频电路

鉴频器就是从调频信号中检出调制信号，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，他们的工作原理相同，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，实际电路中应用较多的是比例鉴频电路，其中包括对称式和非对称式。

鉴频器包括变换部分及振幅检波器部分。

鉴频器的任务是从调幅信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分。

普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易。

如图10所示为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的。

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为W01，W02并使W01，W02与Wc呈对称失谐。

即：

W01-Wc=Wc-W02。

图10鉴频电路

图11鉴频电路仿真波形

3.6低频功率放大电路

从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，如果是音频信号，可以外加一个喇叭。

单元电路如图所示：

图12低频功率放大电路

R3=2千欧、R1=2千欧，分别为Q1的偏置电阻，直流电压源为12V,负载R2上输出经低频放大后的原始信号，由模拟波形可看出放大倍数为100倍

图13低频功率放大仿真波形

第4章调试与分析

放大电路参数计算及数据分析

1高频放大电路分析

图14数据分析

从上图中可以看出中心频率为10．5776MHz（蓝色标尺显示的值），此时的放大倍数最大，约为46.43这倍，放大增益为34db。

图15计算选频网络的通频带2△f0=1.5299MHz

2中频放大电路分析

图16

从图16中可以看出中心频率为465kHz（蓝色标尺显示的值），此时的放大倍数最大，约为7.6倍，

图17计算选频网络的通频带2△f0=269kHz

对中放的主要要求是工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。

对于高放，因工作频率

高，通频带

宽，故高放回路的Q值越高越好，这时不必顾虑B太窄的问题；但对于中放，由于工作频率较低，若回路Q值过高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，故希望它在要求的通频带条件下选择性越高越好，也就是要求谐振曲线接近矩形。

但实际谐振曲线很难做到理想矩形。

3低频放大电路分析

图18

由上图可看出放大倍数约为100倍

4混频电路分析

uc=[UCcosΩt]cosωct，本振信号：

uL=ULcosωct

那么两信号两信号的乘积为uI=UCULcosΩt[cosωctcosωlt]

=

UCULcosΩt[cos（ωc+ωl）t+cos（ωc-ωl）t]

如果带通滤波器的中心频率为ωI=（ωc-ωl），带宽B=2Ωmax

则经带通滤波器的输出为：

uI=

UCULcosΩt[cos（ωc-ωl）

=

UCULcosΩt

cosωlt

=【ULcosΩt】cosωlt

5调试总结

从调试过程可看到超外差接收机具有一些突出的优点。

1容易得到足够大而且比较稳定的放大量。

2具有较高的选择性和较好的频率特性。

这是因为中频频率fi是固定的，所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但性能较好的有源或无源网络，也可以采用固体滤波器，如陶瓷滤波器（见电子陶瓷）、声表面波滤波器（见声表面波器件）等。

3容易调整。

除了混频器之前的天线回路和高频放大器的调谐回路需要与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外，中频放大器的负载回路或滤波器是固定的，在接收不同频率的输入信号时不需再调整。

同时超外差接收机的主要缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等（见混频器）。

例如，当接收频率为fc的信号时,如果有一个频率为f婞=f1+fi的信号也加到混频器的输入端，经混频后也能产生|f1-f|=fi的中频信号,形成对原来的接收信号fc的干扰，这就是像频干扰。

解决这个问题的办法是提高高频放大器的选择性，尽量把接收到的像频干扰信号滤掉。

第5章心得体会

高频电路课程设计进行的很快，眨眼就过去了，通过这次课程设计，使我对高频知识，特别是超外差原理还有信号接收原理有了进一步的认识，锻炼了我思考问题解决问题的能力。

当我拿到课题时我不知道从何下手，急得我不知如何是好，我想着主要原因是没学好高频电子线路着门课。

但是我会尽我最大的努力做好。

老师讲完课题后我就去图书馆去查找资料，图书馆里相关的资料基本都被借的差不多了，我也借了两本相关的书籍。

仔细看了下设计要求我就查找相关的资料，但设计并不是想象中的那样简单。

我在网上找到相似的内容，这无疑给我提供了很大的帮助。

通过本次设计，留给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。

在电路仿真过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

从这次课程设计中，我学到了不少的知识，用压力给了我一个复习的机会,巩固了基础知识，初步懂得了把书本和实践想结合，在以往的学习中，我总感觉对课本知识不理解，不会融会贯通，在这次设计中，我真正把理论与实践联系起来，使我所学的高频电子知识得到了的运用，我觉得我的能力有了更进一步的提高。

在这次课程设计过程中，我遇到了几个自己不能解决的问题，通过老师和同学的帮助最终把问题解决，在此，我才知道自己的电子知识还是不够，而且我们所学的理论知识是很有用的，没有坚实的知识基础，是不可能完成设计的。

在此过程中，要感谢老师和同学们的大力支持和帮助。

第6章参考文献

[1]胡宴如.耿苏燕.高频电子线路[M].高等教育出版社,2008.

[2]赵负图.无线接收发射应用集成电路手册[M].化学工业出版社出版,2004.

[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].电子工业出版社,2002.

[4]谢自美.电子线路设计[M].华中科技大学出版社,2000.

[5]曾兴雯,陈健.高频电子线路辅导[M].西安电子科技大学出版社,2000.

附录

图14总电路图

图20总电路图