超外差调幅接收机.docx

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超外差调幅接收机

河南理工大学

高频电子线路课程设计报告

超外差调幅接收机

姓名：

赵俊顶

学号：

310708030129

专业班级：

电子信息工程07—1班

指导老师：

李辉

所在学院：

电气工程与自动化学院

2010年6月4日

摘　要

随着广播技术的发展，无论是发射机还是接收机都在不断更新换代。

尤其以接收机的发展更为明显，目前的无线电接收机不单能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。

其中，超外差调幅接收机由天线回路、高频小信号放大电路，变频电路、中频放大电路、检波器、低频放大电路等六部分组成，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（在我国为465KHz），然后再进行放大和检波。

这个固定的频率，是由差频的作用产生的。

一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

因此，超外差调幅接收机的应用更加普遍。

关键词：

变频，检波，功放。

目录

摘　要2

1概述4

1.1设计题目4

1.2设计目的与要求4

1.3设计的技术指标4

2系统总体方案5

2.1超外差调幅接收机工作原理5

2.2系统的方框图5

3高频小信号功能放大器模块6

3.1高频小信号放大器特点6

3.2高频小信号放大器的主要质量指标6

3.2.1增益：

（放大系数）6

3.2.2通频带：

6

3.2.3选择性6

3.2.4工作稳定性6

3.3高频小信号放大器的原理图及仿真6

3.4高频放大器功能8

3.5参数设置及性能指标8

4混频器模块8

4.1混频器功能8

4.2混频器原理图及仿真图9

5本地振荡器模块11

5.1本地振荡器功能11

5.2本地振荡器原理图及仿真11

5.3本地振荡器参数设置及条件12

6中频放大器12

6.1中频放大器的功能12

6.2中频放大器原理图及仿真12

6.3参数设置及电路分析13

7包络检波器13

7.1包络检波器的功能13

7.2包络检波器原理图及仿真14

7.3参数设置及性能指标15

8低频放大器15

8.1功率放大器概述15

8.1.1功率放大器的功能15

8.1.2功率放大器的特点15

8.2低频放大器原理图及仿真16

8.3参数设置及性能指标17

9总图仿真及分析17

9.1经过高频放大器的信号17

9.2进过变频器后的信号（高频变中频465KHz）18

9.3经过中频放大后19

9.4经过检波后19

9.5经过低频功率放大器后20

9.6总图简单分析21

10心得体会21

11参考文献22

12元器件清单23

13总电路原理图25

1概述

1.1设计题目

超外差调幅接收机

1.2设计目的与要求

1、联系课堂所学知识，增强查阅、收集、整理、吸收消化资料的能力，为毕业设计做准备。

2、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力。

对设计中遇到的问题能通过独立思考、查阅有关资料，寻找解决问题的途径。

3、熟练掌握Multisim、MATLAB、SystemView等软件的仿真

4、掌握超外差调幅接收机的工作原理，以及对其电路模块高频小信号放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、检波器、低频放大器等的电路、原理、功能的巩固理解。

1.3设计的技术指标

1、载波频率f0=100MHZ，载波频率稳定度不低于10-3。

2、调制频率F=20Hz~80kHz.。

3、输出负载RL=50Ω，总的输出功率PA=200mW，调幅系数平均值ma=30%。

2系统总体方案

2.1超外差调幅接收机工作原理

本设计总体有五大功能模块组成，其中接收天线将接收到的微弱信号经过高频小信号放大器放大器将有用信号进行放大，并抑制干扰信号，然后信号经过变频器进行变频，其中变频器是由混频器与本地振荡器组成，将高频信号变成中频信号f=465kHz，然后中频信号经过中频放大器进行功率的放大，然后再经过检波器进行检波，即对信号进行解调，将信号变成变成低频调制信号，最后进过低频放大器进行功率放大以实现对扬声器的驱动！

2.2系统的方框图

图21超外差调幅接收机系统方框图

3高频小信号功能放大器模块

3.1高频小信号放大器特点

放大高频小信号（中心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内）的放大器。

3.2高频小信号放大器的主要质量指标

3.2.1

增益：

（放大系数）

电压增益：

功率增益：

3.2.2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！

3.2.3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，抑制干扰信号的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。

3.2.4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。

3.3高频小信号放大器的原理图及仿真

图表31高频小信号放大器仿真

图32高频小信号放大器仿真

图33高频小信号放大器仿真

图34高频小信号放大器原理图

3.4高频放大器功能

由小信号谐振放大器组成，放大有用信号；并抑制干扰信号。

是可调谐的。

3.5参数设置及性能指标

输入电压：

0.5V—2V输入频率：

3MHZ—15MHZ

输出电压：

1V—5V输出频率：

3MHZ—15MHZ

4混频器模块

4.1混频器功能

两个输入信号。

fc：

高频已调信号，fL：

本振信号。

将fc不失真的变换为fI

fI=|fc-fL|，我国中频fI=465KHZ。

将高频转变成中频。

由调谐回路和本振电路组成天线所接收信号由L2耦合到BG1的基极，本机振荡信号通C3耦合到BG1的发射极。

两种频率的信号在BG1中混频，混频后由集电极输出各种频率的信号。

其中包含本机振荡频率和电台振荡频率的差额等于465kHz的中频信号。

4.2混频器原理图及仿真图

图表41混频器仿真

图表42混频器仿真

图表43混频器原理图

5本地振荡器模块

5.1本地振荡器功能

为混频器产生fL，是可调的，并能跟踪fc，以实现变频功能！

5.2本地振荡器原理图及仿真

图表51本地振荡器原理图

图表52本地振荡器仿真

5.3本地振荡器参数设置及条件

由晶体管BG1、可变电容Cb、振荡变压器（简称中振或短振）B2和电容C3构成变压器反馈式振荡器。

它能产生等幅高频振荡信号，振荡频率总是比输入的电台信号高465kHz。

本振条件：

正反馈（相位条件），幅度（反馈量要足够大）。

6中频放大器

6.1中频放大器的功能

中频放大器的功能是将混频器输出信号进行电压放大以满足鉴频器输入幅度的要求。

6.2中频放大器原理图及仿真

图表61中频放大器原理图

图表62中频放大器仿真

6.3参数设置及电路分析

输入电台信号与本振信号差出的中频信号fI恒为某一固定值465kHz，它可以在中频“通道”中畅通无阻，并被逐级放大，即将这个频率固定的中频信号用固定调谐的中频放大器进行放大。

而不需要的邻近电台信号和一些干扰信号与本振信号所产生的差频不是预定的中频，便被“拒之门外”，因此，接收机的选择性也大为提高。

中频放大器的设计指标为：

中心频率f0=464KHZ，带宽为2Δf0.7=8KHZ。

负载ZL为下级一个完全相同的晶体管的输入阻抗。

7包络检波器

7.1包络检波器的功能

大信号的检波过程主要是利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程。

包络检波的将高频变成低频，即实现了解调，从而从已调波中获得信息，并将信号送给低频放大器。

7.2包络检波器原理图及仿真

图表71包络检波器仿真图

图表72包络检波器仿真图

图表73包络检波器原理图

7.3参数设置及性能指标

电路图是二极管峰包络检波器，其中D1是检波二极管，C1是检波电容，其中检波电容通高频阻低频，而R2是直流负载电阻。

电路中调制指数m=0.8，输入信号的载波频率是465KHz，幅值是0.2伏，调制信号的频率是60KHz。

包络检波器的质量指标：

电压传输系数、等效输入电阻，失真（惰性失真、负峰切割失真、非线性失真、频率失真），等都要在电路总仿真中考虑。

8低频放大器

8.1功率放大器概述

8.1.1功率放大器的功能

将直流功率转化为交流功率，工作在非线性状态，即丙类。

8.1.2功率放大器的特点

1）输入为大信号2）要求输出功率尽可能大,管子工作在接近极限状态

3）效率要高4）非线性失真要小5）BJT的散热问题

8.2低频放大器原理图及仿真

图表81低频放大器仿真图

图表82低频放大器仿真图

图表83低频放大器原理图

8.3参数设置及性能指标

电路原理图中输入电压是1V，输入频率是2.5KHz，直流电压为12V，其中D1、D2是两个二极管，Q1、Q2是两个互补式三极管以实现功率的放大，进而以推动扬声器的工作。

9总图仿真及分析

9.1经过高频放大器的信号

输入一个电压为1V频率为300MHz的正弦波信号给高频小信号放大器，经过高频发放大：

图表91函数发生器输出信号

图表92高频小信号放大器输出信号

9.2进过变频器后的信号（高频变中频465KHz）

图表93变频器输出信号

9.3经过中频放大后

图表94中频放大信号

9.4经过检波后

图表95鉴频器输出信号

9.5经过低频功率放大器后

图表96低频放大器输出信号

9.6总图简单分析

由于输入的是正弦信号，经过超外差是调幅接收机后变为两条直线。

相当于对调制信号直接检波。

理论分析是正确的！

10心得体会

紧张而又繁忙的高频电子线路课程设计过去了，通过这周的课程设计的实习中,使我受益匪浅。

这次实训，使我真正的意识到自己对高频电子线路相关知识的缺乏以及动手能力的欠缺。

没有实践，再好的理论也没有用。

设计电子线路最重要的一个方面就是要认真；其次是要有耐心，勇于克服困难，不断解决问题，面对困难要永不退缩，迎难而上；再次是要有清晰的思维，能够理清各个器件之间的关系，明确各个器件的功能；最后还要和同学多交流合作，多参考书籍。

通过这次高频电子线路课程设计，我了解并发现了很多设计电路的方法，而且懂得了如何处理错误的方法。

拥有足够的耐力和信心，对课程设计每一步的顺利进行极其重要。

至今我仍感慨颇多，的确，从选题到设计完成，从理论到实践，在整整一个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重，难免会遇到各种各样的问题，最后在老师和同学的帮助下顺利完成了这次任务。

虽然这次实训只有一周，但我却过得相当充实。

通过实训，让我清楚地认识到了自己这方面知识的缺乏，更加激起我在今后的学习中去不断地了解去学习高频电子线路设计知识。

因为自己学的是通信专业，所以高频知识显得尤为重要。

学好高频知识，对自己以后的工作及生活也是非常必要的。

在这次的实训中，也不免遇到了一些搞不懂的地方，这样的事情同样锻炼了自己的耐心以及遇到困难想办法解决的能力。

感谢老师为我们进行耐心的讲解，通过本次为期一周的实训，我们已经能够掌握高频电子线路制作的基本知识。

总之，这次的实训将为我今后的学习与工作打下了坚实的基础。

11参考文献

[1]胡宴如.高频电子线路.北京:

高等教育出版社,2007年.

[2]于洪珍.通信电子线路.北京:

清华大学出版社,2008年.

[3]高吉祥.高频电子线路.北京:

电子工业出版社,2007年.

[4]曾兴雯等主编．高频电路原理与分析（第三版）．西安电子科技大学出版社，2004年．

[5]张肃文.高频电子线路．高等教育出版社，2005年.

12元器件清单

数量名称型号编号

1电源8VV3

1电容8uFC12

1电容12uFC13

2电阻750OhmR12,R13

2电阻51OhmR14,R21

1电阻50OhmR15

1电阻7kOhmR16

1电阻1kOhmR17

3电阻500OhmR18,R19,R20

5电阻1kOhmR22,R23,R28,R31,R33

5电容100nFC14,C22,C1,C9C11

1接地电源0

2电源12VV4,V5

2电容1uFC15,C2

2电阻10kOhmR26,R38

1电容10pFC16

1电阻100kOhmR27

5电感1uHL8,L12,L2,L4,L7

1电阻12kOhmR29

1电阻3kOhmR30

1电感30mHL10

1电容200nFC17

1电容5pFC18

1电容60pFC19

1电容80pFC20

1电容20nFC21

3电容10nFC23,C24,C26

1电容12nFC25

2电感330uHL11,L6

1电感9.1uHL13

1电阻6.2kOhmR32

1电阻15kOhmR34

1电阻200OhmR35

1电阻402kOhmR36

1电源VCCVCC

1电阻150OhmR37

1电容850pFC27

2电阻2kOhm1%R39,R40

1电阻200Ohm1%R41

1电源VDDVDD

2电阻6.8kOhmR3,R8

1电阻10kOhmR4

3电阻1kOhmR5,R6,R10

1电阻22kOhmR7

1电阻20OhmR9

1电阻10OhmR11

2可变电容350pFC3,C6

2电容51pFC4,C7

1电容470pFC5

2电感500nHL1,L3

13总电路原理图