高频电子线路课程设计--调接收机设计.doc

课 程 设 计 任 务 书题目 调幅接收机的设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等：一 主要内容设计一台调幅接收机二基本要求1：电源电压3v 频率范围 535-1605KHZ 中频频率 FI=465KHZ画出调幅接收机组成框图，方案的确定（电路选型），中频放大器设计计算。2：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。3：设计时间为一周。三主要参考资料1:李银华 电子线路设计指导 北京航天航空大学出版社2005.62:谢自美 电子线路设计·实验·测试 华中科技大学出版社2003.103:张肃文 高频电子线路 高等教育出版社2004.11目 录摘要.3 第一章 概述.4 第一节 设计的选择及优缺点.4 第二章 调谐回路.6 第一节 输入调谐回路的作用与要求.6第二节 输入调谐回路的组成与工作原理.6第三章 变频回路.7 第一节 变频电路的作用与要求.7第二节 变频电路的组成与变频原理.8第四章 中频放大电路、检波和自动增益控制电路.11 第一节 中频放大电路11第二节 检波和自动控制增益电路13第五章 低放级与功放级.15第一节 低放级电路.15第二节 功率放大电路.17第六章 设计总结.18附录 A 设计原理图.18附录B 元件清单及参考文献.19摘 要本课程设计是设计一个超外差式调幅接收机。该超外差式调幅接收机主要由调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路，低频放大电路和功率放大电路构成。本文将在第一章给出电路总的设计原理及框架，并对此设计的优缺点进行详细的阐述。电路的各个部分（调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路，低放级和功率放大电路）具体的结构的作用、原理、原理图、元器件的选择将分别在第二、三、四、五章中做出详细的说明。设计总结将在第五章中给出。另外，此设计的总原理图及参考文献将在附录中给出。第一章 概 述第一节 设计的选择及优缺点为了满足此次课程设计的要求，并较好的完成此次课程设计，经过查阅资料本设计有选择的采用了超外差式接收机的设计方案。因为与普通的直放式接收机相比，优点甚多，更加的实用。一 普通直放式接收机直放式接收机的特点是电路简单，一般只用14只，晶体管和一些基本元件。易于安装调试，成本低，但它的灵敏度低，选择性不太好。 典型的电路图如图1.1所示：图1.1为了克服直放式接收机的灵敏度低选择性不好的缺点，我们便引入了“超外差”的设计理念。二 超外差式接收机输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。 因为，它是比高频信号低，比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。用这种方法设计的接收机的优点是：灵敏度高，选择性好，音质好（通频带宽），工作稳定（不容易自激）。其设计的整体框图如图1.2所示：图1.2超外差式接收机的缺点便是容易出现镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号）和假响应（变频电路的非线性）。超外差式是与直放式相对而言的一种接收方式。超外差式收音机能把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号（465kHz),再由放大器对这个固定的中频信号进行放大。在选择回路（输入回路）或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器。第二章 调谐回路 本章主要讲的是超外差式接收机的第一部分-调谐回路。第一节 输入调谐回路的作用与要求一 输入调谐回路的作用从天线接受下来的不同频率的信号中选择出所要接受的信号，并抑制掉其他不需要的信号及各种干扰和噪声信号。二 对输入调谐回路的要求要具有良好的选择性；频率覆盖要足够宽；电压传输系数要大而且要稳定。第二节 输入调谐回路的组成与工作原理调谐回路是由可变电容 Ca、Cb 和天线线圈 L1 组成。调节可变电容 C 可使 LC 的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。再由 L2 耦合到下一级变频级。其设计原理图如图2.1所示：图2.1第三章 变频回路 本章主要讲述超外差式接收机的第二部分-变频回路。变频回路是此设计的关键电路之一，它直接影响到接收机的接受效果。变频回路的结构、工作原理比较复杂，又可分为混频、本机振荡、选频三部分。第一节 变频电路的作用与要求一 变频电路的作用变频电路是超外差式接收机的重要组成部分，它的作用是将输入调谐回路选出的信号的载波频率变为固定的中频频率（465KHZ），同时保持中频信号的包络与高频载波信号的包络完全一致，使传送的低频信号不至产生失真。二 对变频电路的设计要求（一）在变频过程中，中频信号的包络不能有任何失真，即中频信号的包络应与输入的高频信号的包络完全一致。（二）在整个接收频段范围内，应始终保持本机振荡信号频率比输入的高频信号频率高465KHZ，即有良好的跟踪特性。（三）变频电路的工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。第二节 变频电路的组成与变频原理一 变频电路的组成 变频电路的结构框图及工作波形如图3.1所示：图3.1由结构框图可以看出变频电路由本机振荡器、混频器及中频选频回路（滤波器）三部分组成。在变频中，混频器的输入信号由高频调幅信号Us与本机振荡器产生的高频等幅振荡信号UL两部分组成，两部分信号在混频器中进行混频，并送入中频选频回路，经中频选频回路选出465KHZ的中频信号Ui，再把Ui送入中频放大电路进行放大。经过混频后Fi为固定的465KHZ。二 变频电路的原理变频电路的设计原理图如图3.2所示：图3.2（一）变频级变频级是以晶体管 BG1 为中心，它兼有振荡、混频两种作用。它的主要作用是把输入的不同 频率的高频信号变换成固定的 465kHz 的中频信号。（二）本振回路由晶体管 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）。（三）混频电路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，本机振荡信号通过 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。（四）选频电路19由B3的初级线圈和谐振电容C 组成并联谐振电路，它的谐振频率在465kHz，对 465kHz的中频信号产生最大的电压，并且通过次极线圈耦合到下一极去。其原理图如图3.3所示。图3.3第四章 中频放大电路、检波和自动控制增益电路第一节 中频放大电路 中频放大电路是接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电路。一 中频放大电路的作用与要求 中频放大电路对中频信号进行选频和放大，然后将放大了的中频信号送入检波器去检波。中频放大电路的品质直接影响着整机的灵敏度、选择性和自动增益控制等性能。 对中频放大电路主要有增益要高、选择性要好和同频带要合适三方面要求。二 中频放大电路的组成及原理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。其工作原理及设计原理图如图4.1所示：选频级输出的中频信号由VT2的基极输入并进行放大，中放电路中的负载是中频变压器 T4和谐振电容C.它们也是并联谐振在中频465kHz。图4.1三 中频放大器的设计计算中频放大器的设计指标为：中心频率f0=464KHZ，带宽为2f0.7=8KHZ。负载ZL为下级一个完全相同的晶体管的输入阻抗。选用某高频小功率晶体管，当VCE=6V,IE=2mA时，它的y参数为gie=2mS，Cie=12pF；goe=400uS,Coe=9.5pF | yfe|=58.3mS,fe=-22°；|yre|=310uS, re=-88.8°设暂不考虑yre的作用，则得输入导纳Yiyie=gie+jCie 输出导纳 Yoyoe= goe+jCoe设选取回路总电容C=200pF,则回路的电感为L=1/o2* C =586H若回路的空载品质因数Qo=100,则回路损耗电导为Gp=1/Qo*o*L =5.84S再由同频带为8KHZ，中频频率为465KHZ，回路有载品质因数QL=57由此求的并联到LC回路上的总损耗电导为Gp=1/QL*o*L=10.2S求得在匹配时的初级抽头比为p1=N1/N=(Gp/2 go1)=0.113初次级的匝数比为p2=N2/N=(Gp/2gi2)=0.065根据L=586H则求得初级线圈的匝数N=200,则N1=0.113*200=22.6, N2=0.065*200=13本级的增益（Avo）max= yfe/2*( go1* gi2)=42考虑到回路的插入损耗 K1=20lg1/(1-QL/ Qo)=7.33dB，因而净功率增益为（Apo）max=（Avo）max2-K1=24.67dB。第二节 检波和自动控制增益电路一 检波电路的作用与要求检波电路的作用是把从中频放大电路送来的调幅信号中解调出音频信号，并将解调出的音频信号送入音频放大电路。对检波电路有效率要高，失真要小，滤波性能良好等要求。二 自动增益电路的作用与要求其作用是根据接收到的信号的强弱，自动调节接收机的高频增益；这样即可避免接收弱信号时音量过小（或接收不到），也可避免接收强信号时音量过大（或由于输入信号过大而使低频放大电路阻塞失真）。要求有：AGC控制的范围要大，工作的稳定性要高。三 检波、自动控制增益电路的工作原理中频放大器的中频信号经中频变压器T5二次绕组送入检波管VT4，利用PN结点单向导电特性，把中频信号变成中频脉动信号。这个脉动信号中包含直流成份，残余的中频信号及音频包络三部分。利用C8、C9、R9构成型滤波电路（如图4.2），滤除残余的中频信号，检波后的音频信号电压降落在音量电位器R9上，经电容器C10耦合选入低频放大电路。放大后的中频信号作为自动增益控制的AGC电压，被送到受控的第一级中放管VT2的基级。图4.2自动增益控制电路的作用是利用强信号来自动降低中放级的增益（如图4.3）。信号越强，反馈回VT2的直流成份越大， VT2的增益越小。这就达到了自动增益控制的目的。自动增益控制电路由AGC电压滤波电路及AGC受控电路三部分组成图4.3第五章 低放级与功放级第一节 低放级电路一 低放级电路的作用与要求主要任务是把音频信号进行放大，使功放级得到更大的音频信号电压，使收音机有足够的音量。由于是音频电压的放大，所以要求是它的增益设置得较高。二 低放级电路的原理及原理图低放级电路（如图5.1）由前置放大管VT5,第二级前置放大管VT6，耦合电容器C10，C13，基级偏置电阻器，输入变压器T6组成，音频电位器RP组成。原理：从音量电位器的滑动端与地之间取出的音频电压信号，经C10耦合，加在VT5的发射结两端。音频信号被VT5放大后从集电极输出，经C13耦合送入VT6的基级，不饿VT6放大后从集电极输出。由于VT6集电极的负载是输入变压器T6的一次绕组，是一个电感器件，当音频信号电流流过时，将在一次绕组两端产生感生的音频信号电压。通过T6一次绕组与二次绕组的电感耦合，即可将音频信号电压送入功率放大器。图5.1第二节 功率放大电路一 功率放大电路的作用功率放大电路是接收机的最后一级放大电路，它的作用是把低放级送来的音频信号进行功率放大，以输出足够的的功率推动扬声器发出声音。二 功放电路的设计原理图图5.2第六章 设计总结 此次课程设计，结合着前段时间的电子技能实训中的对超外差式接收机的手工焊接，理论联系实际，使我对调幅接收机的工作原理及组成更加的熟悉，彻底的理解了超外差的工作模式、工作原理及其相对普通接收机的优点-灵敏度高，选择性好，音质好（通频带宽），工作稳定（不容易自激）。同时我也对通信电子电路的设计产生了更大的兴趣。附录 A 设计原理图及元件清单 设计的总原理图如下图7.1所示：图7.1附录 B 元件清单及参考文献一 元件清单名称型号（规格）数量三极管9012（3CX201）2只3DG201(9018)2只3DG201(3DG6)4只二级管2A9,IN4148各1只电容器0.01F1只022F8只14.7F2只4.710F1只100F3只电阻器10、15、51、220、470、630、820、3K、15K各1只电阻器150、1K、20K、62K各2只二 参考文献1:李银华 电子线路设计指导 北京航天航空大学出版社2005.62:谢自美 电子线路设计·实验·测试 华中科技大学出版社2003.103:张肃文 高频电子线路 高等教育出版社2004.11