射频电路第6次课-第5章接收器原理与设计-NE602电路(1).ppt

1、第第 5 5 章章 无线接收器的原理与设计无线接收器的原理与设计n n在介绍无线接收器之前，我们先来了解一下信号是如在介绍无线接收器之前，我们先来了解一下信号是如在介绍无线接收器之前，我们先来了解一下信号是如在介绍无线接收器之前，我们先来了解一下信号是如何随无线电波发射出去的。何随无线电波发射出去的。何随无线电波发射出去的。何随无线电波发射出去的。n n在无线通信早期，首先将报文翻译成在无线通信早期，首先将报文翻译成在无线通信早期，首先将报文翻译成在无线通信早期，首先将报文翻译成莫尔斯电码的点莫尔斯电码的点莫尔斯电码的点莫尔斯电码的点和线和线和线和线,再用点和线来控制无线信号发射时间的长短再用

2、点和线来控制无线信号发射时间的长短再用点和线来控制无线信号发射时间的长短再用点和线来控制无线信号发射时间的长短。n n它的它的早期早期应用是应用是海事海事无线电报无线电报，直到，直到现在现在还在使用还在使用。不过，。不过，现现在在使用电报通信的船使用电报通信的船舶舶愈来愈少愈来愈少。例如，。例如，美国已经停止使用美国已经停止使用500kHz的的无线电报无线电报设备。设备。n n在现代无线通信中，用音频和视频信号去控制无线在现代无线通信中，用音频和视频信号去控制无线在现代无线通信中，用音频和视频信号去控制无线在现代无线通信中，用音频和视频信号去控制无线载波信号的幅度或频率载波信号的幅度或频率载波

3、信号的幅度或频率载波信号的幅度或频率。即调幅即调幅即调幅即调幅(AM:Amplitude(AM:Amplitude(AM:Amplitude(AM:Amplitude Modulation)Modulation)Modulation)Modulation)和和和和调频调频调频调频(FM:Frequency Modulation)(FM:Frequency Modulation)(FM:Frequency Modulation)(FM:Frequency Modulation)。n n图图图图5.2(c5.2(c5.2(c5.2(c)是调幅信号波形，载波是调幅信号波形，载波是调幅信号波形，载波是

4、调幅信号波形，载波振幅随着音频信号振幅随着音频信号振幅随着音频信号振幅随着音频信号变化变化变化变化。调频信号波形的载波频率随着音频。调频信号波形的载波频率随着音频。调频信号波形的载波频率随着音频。调频信号波形的载波频率随着音频信号信号信号信号变化。变化。变化。变化。当载波发射出去时，音频信号就随着载波辐射到遥当载波发射出去时，音频信号就随着载波辐射到遥当载波发射出去时，音频信号就随着载波辐射到遥当载波发射出去时，音频信号就随着载波辐射到遥远的地方。远的地方。远的地方。远的地方。5.1 5.1 接收接收调谐器调谐器原理原理n n为了接收射频载波信号为了接收射频载波信号,接收机必须具有接收机必须具

5、有由电由电感和感和可变可变电容组成电容组成的的调谐器。调谐器。下图下图是是一一个个LCLC谐谐振振调谐电路。调谐电路。调节可变电容器的容量就可以使调节可变电容器的容量就可以使LC谐振频率与接收频率一致，实现对射频信号谐振频率与接收频率一致，实现对射频信号的接收。因为可变电容器更容易制作和调节的接收。因为可变电容器更容易制作和调节,所所以在大多数射频接收设备中都采用可变电容器以在大多数射频接收设备中都采用可变电容器来调整来调整LC调谐器的谐振频率。调谐器的谐振频率。n n接收接收调谐器调谐器的工作原理是这样的：各种波长的的工作原理是这样的：各种波长的电磁波在天线中都将感应产生微小电流电磁波在天线

6、中都将感应产生微小电流I I1i 1i。天。天线的长度与接收电磁波的线的长度与接收电磁波的1/21/2波长越接近，波长越接近，I I1i1i1i1i越大。电流越大。电流I I1i1i通过变压器次级的并联谐振电通过变压器次级的并联谐振电路后输出电流路后输出电流I I2i2i2i2i。调节可变电容器。调节可变电容器C C1 1 1 1,改变改变L L2 2 2 2和和C C1 1 1 1组成的并联谐振电路的谐振频率使其等于无组成的并联谐振电路的谐振频率使其等于无线信号频率线信号频率f fi i，那么，并联谐振电路在谐振频，那么，并联谐振电路在谐振频率率f fi i上的阻抗上的阻抗Z Zi i最大，

7、即，最大，即，V V2i2i=I=I2i2iZ Zi i=V=V2,max2,max ，频率频率f fi i的感应电压成为次级输出的最高电压。的感应电压成为次级输出的最高电压。n n并联谐振电路的阻抗对其它偏离谐振频率的无并联谐振电路的阻抗对其它偏离谐振频率的无线电信号来说很低，其输出的感应电压也就线电信号来说很低，其输出的感应电压也就很低。调谐器起到了选择接收一定频率信号很低。调谐器起到了选择接收一定频率信号的作用，避免了无用信号的干扰。的作用，避免了无用信号的干扰。5.2 5.2 多级射频调谐多级射频调谐(TRF)(TRF)接收器接收器n n如如图图5.95.9所示所示,比较高级的无线电接

8、收器具有双比较高级的无线电接收器具有双调谐、三调谐或更多级的射频调谐放大器。调谐、三调谐或更多级的射频调谐放大器。更多的调谐放大级使得信号强度比单级调谐更多的调谐放大级使得信号强度比单级调谐放大器更高，而且频率选择性也更精准一些。放大器更高，而且频率选择性也更精准一些。n n在图在图5.95.9中，虚线表示多级射频调谐放大器中中，虚线表示多级射频调谐放大器中的所有可变电容器必须实行同步调节，只用的所有可变电容器必须实行同步调节，只用一个调谐旋钮来操作所有的可变电容。一个调谐旋钮来操作所有的可变电容。n n图图5.65.6是单调谐电路是单调谐电路 (a)(a)、双调谐电路、双调谐电路(b)(b)

9、和三和三调谐电路调谐电路(c)(c)的频谱特性。的频谱特性。n n接收器的选择性接收器的选择性与与调谐电路的带宽调谐电路的带宽有关。三调有关。三调谐电路在谐电路在-3dB-3dB功率衰减功率衰减点点(或半功率衰减点或半功率衰减点)的的带宽最窄，而单调谐电路在带宽最窄，而单调谐电路在-3dB-3dB功率衰减功率衰减点的点的带宽最宽，它有很大可能把不需要的信号也接带宽最宽，它有很大可能把不需要的信号也接收下来，说明它的频率选择性低收下来，说明它的频率选择性低。n n5.3 5.3 超外差式接收器超外差式接收器n n超外差式接收器发明于超外差式接收器发明于2020世纪世纪2020年代早期。直年代早期

10、。直到今天还为调幅到今天还为调幅(AM)(AM)和调频和调频(FM)(FM)收音机广泛采收音机广泛采用。用。n n图图5.105.10为一个超外差式接收器的结构图。超外为一个超外差式接收器的结构图。超外差式的基本原理就是把接收的射频载波信号变差式的基本原理就是把接收的射频载波信号变成一个固定频率信号成一个固定频率信号(中频中频)进行放大和处理。进行放大和处理。基本的超外差式接收器由射频调谐器基本的超外差式接收器由射频调谐器(RF(RF Tuner)Tuner)、混频器、混频器(Mixer)(Mixer)、本地振荡器、本地振荡器(L(LO O O O)、中、中频放大器频放大器(IF Amplif

11、ier)(IF Amplifier)、检波器、检波器（DetectorDetector）和音频放大器）和音频放大器(Audio Amplifier)(Audio Amplifier)组成。更好性能的超外差式无线电接收器还包组成。更好性能的超外差式无线电接收器还包含多级射频调谐放大器。含多级射频调谐放大器。n n射射频频调调谐谐放放大大器器选选择择性性地地增增强强来来自自天天线线的的微微弱弱信信号号，并并阻阻止止本本地地振振荡荡器器的的信信号号耦耦合合到到天天线线而而发射出去。发射出去。n n射射频频调调谐谐放放大大器器的的输输出出端端连连接接到到混混频频器器的的输输入入端端，混混频频器器的的另

12、另一一端端连连接接本本地地振振荡荡器器。这这两两者者在在非非线线性性混混频频电电路路中中进进行行混混合合,至至少少产产生生四四种种输输出出频频率率：L LO O、R Rf f、(L(LO O-R-Rf f)和和(L(LO O+R+Rf f)。和和频频或或差差频频将将被被选选出出作作为为中中频频,不不过过，绝绝大大多多数数接接收收机机都选用差频作为中频。都选用差频作为中频。n n中中频频放放大大器器在在固固定定的的中中频频频频带带上上提提供供最最大大的的信信号增益和最尖锐的频率选择能力。号增益和最尖锐的频率选择能力。n n检检波波器器接接收收中中频频信信号号,检检测测出出的的音音频频信信号号传传

13、输输到到音音频频电电压压和和功功率率放放大大器器进进行行放放大大，推推动动扬扬声声器发出音频信号。器发出音频信号。n n5.3.1 NE-602/NE-612 5.3.1 NE-602/NE-612 芯片芯片n nNE-602A NE-602A 和和 NE-612 NE-612 是一个双稳态混频振是一个双稳态混频振荡器单片集成电路，它们包含双稳态荡器单片集成电路，它们包含双稳态(DBM)(DBM)混频器、本地振荡器混频器、本地振荡器(LOSC)(LOSC)和调压和调压器器(VREG),(VREG),封装在一个八管脚的芯片壳里封装在一个八管脚的芯片壳里(图图5.11)5.11)。它能够用作无线接

14、收器的前端。它能够用作无线接收器的前端电路，具有良好的防噪特性和有效的三阶电路，具有良好的防噪特性和有效的三阶交调性能。不加外部射频放大器时交调性能。不加外部射频放大器时NE-602NE-602的灵敏度高达的灵敏度高达O.2O.2m mV V，若牺牲一些动态范，若牺牲一些动态范围还可以得到更高的灵敏度。围还可以得到更高的灵敏度。最近播放最近播放的一帧的一帧n nNE-602 NE-602 主要应用在高频主要应用在高频(HF)(HF)、甚高频、甚高频(VHF)(VHF)接接收器和频率转换器中。该器件也在许多主流收器和频率转换器中。该器件也在许多主流的的LCLC变频振荡器变频振荡器(VFO)(VF

15、O)、外接晶体振荡器、外接晶体振荡器(XTAL)(XTAL)或频率扫描设备中用作信号发生器。或频率扫描设备中用作信号发生器。这里主要介绍它的直流电源、射频输人端、这里主要介绍它的直流电源、射频输人端、本地振荡器和输出电路。本地振荡器和输出电路。n nNE-602 NE-602 的工作温度范围是的工作温度范围是 0 07070C,SA-C,SA-602 602 温度范围扩展到温度范围扩展到-40-408585C C。该器件。该器件最普通的型号是八管脚双列直插式迷你最普通的型号是八管脚双列直插式迷你(mini-DIP)mini-DIP)组装组装NE-602NNE-602N。这里主要以。这里主要以N

16、E-602NNE-602N为例进行介绍。为例进行介绍。1.1.超外差混频器超外差混频器n nNE-602NE-602的混频器是双稳态混频器的混频器是双稳态混频器 (DBM:(DBM:Double balanced mixer)Double balanced mixer)。电路如图。电路如图5.125.12所示。所示。它有一对交叉连接的差分放大器它有一对交叉连接的差分放大器(Ql/Q2(Ql/Q2和和Q3Q3作作为一个电流源。同样为一个电流源。同样,Q4/Q5,Q4/Q5和和Q6Q6作为另一个作为另一个电流源电流源)。这种结构称为。这种结构称为 Gilbert Gilbert 跨导单元。跨导单元。n n射频输入端是推挽式的射频输入端是推挽式的,在两个单元间交叉耦在两个单元间交叉耦合。本地振荡信号输入到每个单元的晶体管基合。本地振荡信号输入到每个单元的晶体管基极。极。n n交叉耦合的集电极形成了一个推挽式的输出端交叉耦合的集电极形成了一个推挽式的输出端(管脚管脚4 4和管脚和管脚5),5),每个输出端经过一个每个输出端经过一个 1.5k1.5k的电阻连接到电源正端。的电阻连接到电源正端。最