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1、 高频电子线路课程设计题目 调幅收音机的电路设计 姓 名 王洪光 学 号 201003130128 院（系） 电子电气工程学院 班 级 P10 电信一班 指导教师 朱相磊 职 称 教授 二O一一年 12月 22 日摘要调幅接收机是一种常用的广播通信工具,有多种制作形式。例如超外差式调幅接收机和点频调幅接收机。本文主要介绍点频调幅接收机的电路设计与调试方法.此种调幅接收机主要有五部分组成,输入回路,高频放大,本机振荡,解调和音频放大.输入回路是选择接收信号的部分,需要调谐于接收机的工作频率;高频放大是将输入信号进行放大,同样需要调谐于接收机的工作频率;解调是将已调信号还原成低频信号;本机振荡则是
2、为解调器提供与输入信号载波同频的信号;最后的音频功放则是将声音信号放大。关键词：调幅，变频，检波，目录摘要I目录II1.1引言11.2设计任务、目的、要求11.2.1设计任务11.2.2设计目的11.2.3设计要1第2章 设计总体方案22.1工作原理与框图22.1.1工作原理22.1.2设计电路框图2第3章 各单元电路设计与分析33.1变频电路33.2中频放大器33.3检波器43.4音频放大器43.5自动增益控制电路5第4章 元件参数计算与选择64.1元件参数计算64.2元件选择6第5章 接收机整机电路分析85.1整机电路原理图85.2原理图分析8第6章 调幅接收机的工作范围及相关参数96.1
3、工作范围96.2相关工作参数9总结10参考文献11设计任务1.熟悉设计任务及主要技术指标和要求。2.选定方案的论证及整体电路框图的工作原理。3.单元电路的设计及计算，元器件选择，电路图。4.按国家有关标准画出整体电路图，列出元件器件明细表。5.对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见。6.独立思考，认真设计。7.认真书写课程设计说明书。设计目的通过调幅接收电路设计设计，学生应建立无线电接收机的整机概念，了解接收整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算接收机的各个单元电路：包括高频放大级、主振级、中放级、检波级及音频放大器的参数设计、元器件选择。2.1工作原理
4、与框图2.1.1工作原理天线从空间接收个重点太发送的无线电波，并将他们转换成电信号送到输入调谐回路，输入调谐回路从中选出某一个电台节目信号再送到混频电路，与此同时本真电路会产生一个频率很高的本振信号也送到混频电路，在混频电路中，本振信号与电台信号进行差拍（相减），得到频率为465kHz的中频信号。频率为465kHz的中频信号经中频放大器放大后，由检波器解调出音频信号，经低放和功放，送给扬声器发出声音。2 局部电路的设计2.1 天线回路的设计天线在无线电通信技术中是起到发射或接收电磁波的作用，天线性能的优良与否，往往在无线通信中起到事半功倍的作用。从原理上讲，发射天线和接收天线是互易的，但在实际
5、应用中还是有差别的。一副在某一段频率上发射性能优良的天线，一定也是在该段频率上接收性能优良的接收天线，但随便一条能接收的天线，却不一定也是优良的发射天线。一般来说（除了发射和接收共用的天线），发射天线为了突出和强调发射效果，往往采用谐振天线（窄带天线），而接收天线却往往采用非谐振天线（宽带天线），即使接收天线回路在某些频率上存在谐振，但天线回路衡量谐振程度的品质因数（Q值）还是比较低的，这样的天线基本上可以看成是非谐振天线。如果用想同一条天线来完成全波段接收，包括 V/U 波段，甚至到 1G 以上频率的接收，最好是选择一些厂家经过专门设计的宽带天线，有些宽带天线可以工作在 500kHz-150
6、0MHz的频率范围内，但宽带天线（非谐振天线）接收弱信号的效果总是不如窄带天线（谐振天线）。本次课程设计中采用的是谐振天线回路。具体的电路设计如下图:图2.1 天线回路的电路设计图为单调谐输入回路。根据接收信号的中心频率 f0 和接收信号的带宽 B，确定表示输入回路谐振特性的品质因数Q = f0/ B根据中心频率 f =1/(2? LC)，确定回路电感 L和电容C 的值。其中，电容值不能太小，否则，分布电容会影响回路的稳定性，一般取 CCie(Cie 表示下级高频放大电路中晶体管的输入电容)。为便于调整，实际电路中电容C 常用固定电容和可变电容并联的形式。在设计输入回路时，还要考虑它与天线之间
7、，以及它与下一级放大电路之间的阻抗匹配。所以，要事先确定天线的等效阻抗，以及放大电路的等效输入阻抗。输入回路可以采用部分接入的方法，改善下一级电路对输入回路选频性能的影响。2.2 高频放大部分电路的设计高频小信号放大电路的稳定性是一项重要的指标，单管共发射极放大电路用作高频放大器时，晶体管反相传输导纳对放大器输入导纳的作用，会引起放大器工作 不稳定。当放大器采用下面所示的共射-共基级联放大器时，共基电路的特点是输入阻抗很低输出阻抗很高，当它和共射电路连接时相当于放大器的负载导纳很大，此时放大器的输入导纳晶体管内部的反馈影响相应减小，甚至可以不考虑内部反馈的影响。在对电路进行定量分析时，可以把两
8、个级联晶体管看做一个复合管。这个复合管的导纳参数由（y参数）由两个晶体管的电压，电流和y参数决定。一般选用同型号的晶体管作为复合管，那么他们的导纳参数可以认为是相同的，只要知道这个复合管的等效导纳参数，就可以把这类放大器看成一般的共射级放大器。经过y参数的理论计算分析知，级联放大器的增益计算方法和单管共射电路的增益计算方法相同，但是稳定性却大大提高。具体的设计电路图如下：图2.2高频放大部分电路设计2.3 本机振荡电路的设计本机振荡即正弦波振荡器，产生频率为f的等幅振荡信号。其振荡信号与输入信号载波同频。振荡信号要输入解调器。具体的本振电路设计如下图:图2.3高频振荡部分电路设计2.4 解调电
9、路的设计检波即调幅波的解调，从输入的调幅波中还原调制信号。可见，检波器是调幅接收机的核心电路，衡量它性能的指标主要有检波效率、检波失真、等效输入电阻等。为了了解解调，我们首先来看调制的过过程。调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅按调制信号的规律变化。把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管或晶体三体管)，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。幅度调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带（SSB）信号。解调时可以用同步检
10、波或者包络检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一个输入端输入抑制载波的双边带信号，另一输入端输入同步信号（即载波信号），经乘法器相乘，可得到输出信号：（条件：为大信号）上式中第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项是高频分量，可用滤波器滤掉，从而实现了双边带信号的解调。若输入信号为单边带振幅调制信号，即 ，则乘法器输出的输出：上式中第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项是高频分量，也可用滤波器滤掉。如果输入信号为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号,利用乘法器的相乘原理同样能够实现解调。设，则输出电压：（条件：为大信号）上式中第一项是直流分量；
11、第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三项是高频分量，用隔直电容及滤波器可滤掉直流分量和高频分量，从而实现有载波振幅调制信号的解调。同步检波的电路如下:图2.4.1 同步解调部分电路设计MC1496 是目前常用的平衡调制/解调器。它的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频、动态增益控制等。MC1496 的和内部电路与外部引脚图如图 2-11 所示。它内部电路含有 8 个有源晶体管，引脚 8 与 10 接输入电压 VX、1与 4接另一输入电压VY，6 与12 接输出电压 VO。一个理想乘法器的输出为VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：VO=K
12、（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。为了得到好的精度，必须消除 VXOS、VYOS 与 VZOX 三项失调电压。引脚 2 与 3 之间需外接电阻，对差分放大器 T5与 T6 产生交流负反馈，可调节乘法器的信号增益，扩展输入电压的线性动态范围。具体外围偏置电路的确定，详见参考文献。各引脚功能如下：1：SIG+ 信号输入正端 2:GADJ 增益调节端3：GADJ 增益调节端 4:SIG- 信号输入负端5：BIAS 偏置端 6:OUT+ 正电流输出端7:NC 空脚 8:CAR+ 载波信号输入正端9:NC 空脚 10:CAR- 载波信号输入负端11:NC 空脚 12:OUT- 负电流输出
13、端13:NC 空脚 14:V- 负电源MC1496的引脚图和内部结构如下如所示图2.4.2MC1496的内部原理和芯片引脚二极管包络检波的电路如下图2.4.3由二极管组成的包络检波电路（1）二极管D 的选择在选择检波二极管时，要考虑输入信号的频率，保证二极管的工作频率远小于其自身的截止频率。一般可选用点接触型检波二极管，如 2AP9，其截止频率为100MHz，（2）检波负载电阻的确定先估算检波器后的低频放大器等效输入电阻 ri的值，一般为 25k。为满足检波输出波形不产生负峰切割失真的条件，即MaRi/(Rl+Ri)式中 ma表示调幅度，通常，在接收机中 ma最大约为 0.8，平均为 0.3，
14、所以，一般选RL=510 k。（3）负载电容C的确定根据检波输出波形不产生惰性失真的条件，得工程上确定负载电容 C的近似计算式：Nmax*Rl*C1.5（4）隔直耦合电容CC的确定CC 的存在主要影响检波的下限频率。为使调制信号频率为最小值时，CC 上的电压降不大，不产生频率失真，必须满足下式：1/(Nmin*Cc)Ri在通常的音频范围内，上式是容易满足的。一般取CC为几uF，如 510uF。本次课程设计中采用的是MC1496构成的同步检波电路2.5 音频放大部分电路的设计音频功率放大器是调幅接收机的最后部分,用来将解调后的低频的微弱的语音信号进行功率放大,给扬声器提供一定的输出功率.当负载一
15、定时希望输出功率尽可能的大,输出信号的非线性失真尽可能的小,效率尽可能的高.功放的常见电路形式有OTL电路和OCL电路.有用集成运算放大器和晶体管组成的电路也有用专用集成电路的功放.本次课程设计中采用的是集成运放组成的功放. 集成运算放大器是一种线性集成电路,使用起来较为方便。下面是两种由五端运放组成的典型功率放大电路:图2.5.1由集成运放组成音频放大电路典例1图2.5.2 由集成运放组成音频放大电路典例2本次课程设计中采用的是典例2的音频放大电路3 整机电路的设计制作完各个分立部分的电路后,将各个部分的电路级联起来,即可以得到整机的电路图.首先要调整电路的静态工作点,然后再分级调试,从前级
16、单元电路开始,向后逐级联调.调试合格的单元电路在整机联调时往往出现不合格的现象,产生的原因可能是单级调试时没有接负载,或是所接负载与实际中的负载不等效,或是整机联调又引入了新的分布参数.因此,搭接完整电路时的参数调整十分重要。设计中的收获及体会耗时几天的高频课程设计终于将要在自己的收获与体会中尘埃落定,这几天真的是一直在忙碌,忙着上网查资料,忙着翻阅参考书.查过,看过之后还要试着在草稿纸上画一些电路的草图.每当脑中有一些想法时,都会让自己欣喜不已,然后就忙着把想法画成草图,验证,然后再否定!不知道重复了多少遍这个过程,才有了现在的这个课程设计文档.其中的辛苦,自不必多说.虽然痛苦,但毕竟也是收
17、获了很多。高频是一门比较难学的课程,相对来说,高频的课设也是不容易做的.电路的频率一高,平时电路中很多不用考虑的东西,现在都会影响电路的性能.例如原件的分布参数等.这次我在课程设计中所做的课题是调幅接收机,一个很典型的高频电路.同时它也比较全面的运用了高频课程中所学到的知识.天线谐振回路,高频小信号放大器,高频振荡器,由MC1496构成的同步检波解调器以及最后的音频功率放大器.涉及的知识点相当的多。本次做调幅接收机时,我考虑过两种方案,第一是做成超外差式调幅接收机,另一种是做成点频调幅接收机.经过再三思考之后,我选择的是点频调幅接收机.感觉点频调幅接收机做起来会更加简单一些。高频课程设计历时一周,从开始选题到最后的写报告和答辩,感觉很快.这一周是艰苦的,但是我也学到了很多,把理论的知识运用到了实践中.以往感觉高频的东西过于枯燥,太多的理论公式.现在就不一样了,感觉高频很有意思。7 参考文献1谢自美主编,电子线路设计、实验、测试 ,华中科技大学出版社2刘泉主编,通信电子线路,武汉理工大学出版社3杨翠娥主编, 高频电子线路实验与课程设计, 哈尔滨工程大学出版社4张肃文主编,高频电子线路,高等教育出版社
