无线接收机课程设计.docx

1、无线接收机课程设计摘要3一、设计目的4二、总体设计方案4 2.1无线发射机和接收机原理框图4 2.2设计思路4 2.3调频接收机组成及工作原理5三、调频接收机的主要技术指标5 3.1工作频率范围5 3.2灵敏度5 3.3选择性53.4频率特性53.5输出功率5四、各部分设计及原理分析54.1输入回路54.2高频放大电路64.3混频电路74.4本振电路74.5中频放大电路84.6鉴频电路94.7低频功率放大电路9五、思考题10六、小结与心得体会10七、参考文献10摘要 随着现在社会的快速发展，电信技术以一日千里的速度飞速发展。电信有一部分涉及的是通信技术，而无线通信在现在的生活中尤为重要，我们常

2、用的手机，无线电话还有各种电器的遥控器等，大到航天小到小孩玩具都离不开发射和接收设备。调频与调幅是目前应用最广的两种发送接收方式，随着社会发展调频方式越来越成为现代设备的必要工作方式。所以对于这次设计，我选择了超外差式调频接收机。 所谓超外差，是指将所要接收的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，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。在超外差式调频接收机的设计过程中，应将其分为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大六个部分。 但是在设计时必须全面考虑，妥善处理一些相互牵制的矛盾，特别要抓住主要矛盾（稳定性、选择性、失真等），才能

3、使得接收机有较好的指标。超外差式接收机能够大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。关键词：超外差，调频，本振，混频一、设计目的 无线发射与接收设备是通信电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统等，必不可少的设备。本次设计达到以下目的：1. 进一步认识无线发射与接收系统（基本工作原理）2. 掌握调频无线接收系统的设计（单元电路整合，完成整机电路设计） 通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能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、计算调频接收机的单各元电路：输入回路、高频放

4、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并学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际需要的整机电路。二、总体设计方案2.1无线发射机和接收机原理框图图1 无线发射机和接收机原理框图2.2设计思路 采用方案：通信电子电路在生活中的应用十分广泛，收信设备也有很广泛的应用。在窄带调频通信设备中，为了获得良好的频道选择功能，使其具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真小、噪声小等优点大都采用混频超外差接收方案。调频接收机的各单元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频、及音频功放级。实现方法：其接收过程如下：从接收天线收到微弱的高频信号，经输入回路选频后，通过高

5、频放大器放大，送到混频器与本机振荡器所产生的高频信号进行混频，在其输出端中频信号，最后经过鉴频器的鉴频得到音频放大信号，然后有音频功放还原成原来的语音信息。这样就完成了收信机系统的工作过程。系统中接收机单元对调频信号进行解调，恢复出原始的音频信号。经过低频放大器还原出声音。2.3调频接收机组成及工作原理 一般调频接收机的组成框图如图2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-

6、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，由低频功放级放大，驱动扬声器。 从天线接收到的高频信号f1，经过混频、滤波成为固定中频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。三、调频接收机的主要技术指标3.1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88108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88108MHz3.2灵敏度接收机接收微

7、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530uV。3.3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需要的信号）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。3.4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。3.5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。四、各部分设计及原理分析4.1输入回路 选择信号第一关，选取某一载频，抑制其他频率。对输入回路的要求：为了保证信号不产生频率

8、失真，通频带要有适当的宽度。为了对临频带信号有足够的衰减，要有一定的选择性。采用了简单的单调谐回路，如图3所示。4.2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，一般采用管子做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频（若有边频分量，便要设计回路的通频带能通过边频，使已调信号不失真）。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。对高放的主要要求是:(1) 工作稳定：放大器可能会产生正反馈，它影响放大器的稳定工作，严重

9、时，会引起振荡，使放大器变成振荡器，从而完全破坏了放大器的正常工作。因此，在正常工作中要保证放大器远离振荡状态而稳定的工作。（2）选择性好，有一定的通频带。（3）失真小，增益高，并且工作频率变化时增益变动不应过大，工作频率越高，晶体管的放大能力越小，增益越低。增益变化太大时，则灵敏度相差将很悬殊。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。高频放大电路如

10、图4所示，从天线ANT1接收到的高频信号经过C1、CC1、L1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C3、T1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号。4.3混频电路混频是将高频放大信号和本振信号混合，输出一个中频信号，在调频电路中，本振信号必须是独立的，这是与调幅电路最大的一个区别。混频电路如图5所示。混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。 混频器是一个变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和本地振荡电路的输出信号加到混频器的输入端，得到一个差频。调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带的调制信号。

11、经过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没有变。通常将这个过程 ( 混濒和本振的作用 ) 叫做变频。混频电路的原理是：把本机振荡产生的高频等幅振荡信号f1，与输入回路选择出来的广播电台的高频已调波信号f2同时加到非线性元件的输入端。利用元件的非线性作用（晶体管的非线性作用）进行混频。混频结果：输出频率为f1、f2以及频率为f1+f2、f1f2、高次谐波等多种信号。从频谱观点上来看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真的从的位置上，因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。图5 混频电路4.4本振电路本振电路用LC谐振回路来产生一个稳定的

12、本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一个中在本次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。因为本振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。所以要求本振电路的输出频率必须很稳定，所以采用了改进型电容三点式。如果本振电路的输出不稳定，将引起变频器输出信号的大小改变，振荡频率的漂移将使中频改变。振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性有关，当温度及其它管子与反馈电路的特性改变时，振幅也就会改变。为了稳定振幅，可在各波段振荡器的反馈线圈上并联不同的电阻以平滑电抗元件的频率特性，还可用自动增益控制稳定振幅。本次设计的电容改进型电路图如图6所示。图6

13、本振电路4.5中频放大电路 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。中频放大电路如图7所示。 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。实际谐振曲线很难做到理想矩形，为了衡量实际谐振曲线

14、接近矩形的程度，引入矩形系数，式中为通频带。矩形系数k：图7 中频放大电路4.6鉴频电路 鉴频器的任务是从调频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；但由可以看到，U=正比于前级集电极电流的基波幅度Icm1，鉴频前若无限幅器，则Icm1不为常数，于是U=将随Icm1即接收信号的大小改变，而不能去掉寄生调幅的影响。故用普通鉴频器时，前面必须使用限幅器。但限幅器要求较大的输入信号，这导致限幅前高频级数的增加哦。比例鉴频器可改正这一缺点，它能同时完成限幅及鉴频的任务，其输入信号不必太大。比例鉴频器的U=为普通鉴频器的一半。但因比例鉴频器有限幅作用，其输

15、入信号即鉴频器输入端初级回路电压约只有0.1V即可工作。所以在本次设计中采用了比例鉴频器，其单元电路如图8所示。图8 鉴频电路4.7低频功率放大电路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，本设计是音频信号，采用的是LM386芯片。低频功放的单元电路如图9所示。图9 低频功放电路五、思考题 如果进行DSB调幅接收系统设计，整机电路设计需要变化什么？将变化部分用具体电路表达。 答：本课程设计是对调频信号进行解调接收的，在解调电路中用到的是比例鉴频器，如果进行DSB调幅接收系统设计，则需要实现对DBS调幅信号进行解调并在接

16、收端放大后接收，要用检波器，即将整机电路中的鉴频器改为检波器即可，具体参数需根据需要进行相应的调整。检波电路如图10所示。图10 检波电路六、小结与心得体会 这学期开设的通信基本电路，使我对无线电通信的理论知识有了一定的了解和认识。一周的通信基本电路课程设计虽然过去，可在这个过程中我受益匪浅。在图书馆翻阅资料，在网上查询信息，和同学讨论问题，不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有的知识。刚开始的时候确实是无从下手，不知如何选题，在查阅了大量资料和与同学商量之后终于定下题目。在这次设计过程中也遇到很多困难，然后从网上找材料，翻课本，才发现对以前的很多知识掌握的都不好，因此走了很多弯路。特别是仿真从一开始老是出错仿真不出结果，特别着急，和同学一起商讨但结果还是不令人满意。但是通过这次实践，我对这些知识的掌握和对仿真软件Multisim的应用更加牢固和熟练了，总的来说收获颇丰。七、参考文献1于洪珍，通信电子线路，北京：清华大学出版社，2005.2张肃文，高频电子线路（4版），北京：高等教育出版社，2004.113黄永定，电子线路实验与课程设计，北京：机械工业出版社,2005.4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，2005.1评阅意见：指导教师： 年 月 日课程设计成绩：