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超外差式调幅收音机的设计(通信电子线路课程设计）.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.26M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    3超外差调幅接收机的设计
    超外差式收音机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和喇叭或耳机
    通信电子线路 课程设计报告书 课程名称：_________________________ 题 目： 超外差式调幅收音机 系 （院）：__________________________ 学 期：__________________________ 专业班级：__________________________ 姓 学 名：__________________________ 号：__________________________
    目 录 1 引言………………………………………………………………………………………1 2 设计目的及要求…………………………………………………………………………1 3 超外差调幅接收机的设计………………………………………………………………1 3.1 超外差式调幅接收机的原理…………………………………………………………1 3.2 输入回路设计…………………………………………………………………………2 3.3 本振回路设计…………………………………………………………………………3 3.4 混频电路设计…………………………………………………………………………4 3.5 中频放大电路设计……………………………………………………………………5 3.6 检波电路设计…………………………………………………………………………6 3.7 前置低频电压放大电路设计…………………………………………………………7 3.7 功放电路设计…………………………………………………………………………8 3.8 超外差调幅接收机的总电路…………………………………………………………9 4 心得体会…………………………………………………………………………………11 参考文献……………………………………………………………………………………11
    超外差调幅接收机 1 引言 这学期开了一门课，《高频电子线路》，通过这门课我对无线电通信的理论知识有了 一定的理解和认识。为了进一步增强对电子技术的理解，通过课程设计，我学会查寻资 料、比较方案；学会了一点通信电路的计算，也能进一步提高分析解决实际问题的能力。 低频信号有效的发射出去需要经过高频信号调制，利用高频信号作为载波，对信号 进行传递，可以用不同的调制方式。在无线电广播中可分为调幅制、调频制两种调制方 式。目前调频式或调幅式收音机，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。这次课程设计我选用了超外差式收音机的设计。 2 设计目的及要求 (1)目的： ①基本掌握调幅接收机各功能模块的基本工作原理。 ②巩固掌握电路设计的基本思想和方法。 ③提高分析问题、发现问题和解决问题的能力。 (2)要求： ①学会将接收的普通调幅信号转化为固定的中频信号（465kHz）。 ②能对中频信号进行放大。 ③能把中频信号转化为原来的低频调制信号。 3 超外差调幅接收机的设计 3.1 电路的工作原理 调幅收音机的工作原理过程为：天线接收到的高频信号通过输入，将所要收听的电 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（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。我 们在收音机内制造—个振荡电波(通常称为本机振荡)，使它和外来高频调幅信号同时送 到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会
    产生一个新的频率，这就是外差作用。任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来 就能得到相同的放大量。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 携带的音频信号。混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级 甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。二极管将中频 信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。音频信号最后交给低放 级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量。 超外差式收音机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大 器、功率放大电路和喇叭或耳机组成。 输入回路 混频 中频放大 检波器 低 频 电 压 放大 低 频 功 率 放大 本振 图 1 超外差式调幅收音机的原理框图 从天线感应到的高频调幅信号，经输入回路的选择送入变频器。本振信号与接收到 的高频调幅信号在变频器内经过混频作用，得到一个与接收信号调制规律相同的固定中 频调幅信号。该中频调幅信号经中频放大后，送入检波器，把原音频信号解调出来，并 虑出残余中频分量，再由低频功率放大后推动扬声器发出声音。 3.1 输入回路设计 接收机输入回路的任务是接收广播电台发射的无线电波，并从中选择出所需电台信 号。 下图中由高频和低频通过乘法器和加法器输出所需要的调幅波，然后通过电容 c1， c2和变压器组成的 LC 谐振电路，形成载波频率为 fc 的高频已调信号，输入到混频器中。
    上图中   t    1  V  m cos   t  Vt  图 2 输入回路电路图 ，   t  2 2cos Ft   m  c   Vt cm   c Vt  cm tf2cos c  ，所 以 输 出 调 幅 电 压   t  o   V mo  Vk a  m cos  t  cos  c cosM1Vt   mo a   t  cos  c t ， 式 中 /VVkM   m a a mo 是调幅信号的调幅系数，即调幅度。由已给参数 f1=1kHZ,f2=1000kHZ, 由公式可得调幅波 f  1000 kHZ 。 注：上图仿真图中 in1 为输入的低频信号的波形，in2 为输入的高频信号的波形， 图 3 输入回路仿真图 out 为输出调幅波信号的波形。 3.2 本振电路设计 本振电路是由本机振荡器产生频率为 fl 的本振信号，输入到混频电路中。由于 fi 是固定值，所以 fl 也是可调的。
    下图为电容三点式振荡电路。图中 RB1，RB2 和 RE 是偏执电阻 C1 和 CE 为旁路电容， Cc 为隔直流电容，CE 和 RE 组成负反馈电路，L 和 C1,C2 构成并联谐振回路，三极发射 机通过 CE 交流接地，所以 C2 上反馈到发射结的电压必须加到三极管的基极上。 图 4 本振电路图 根据反馈振荡器的起振条件：振幅起振条件 V  或  T  V i f  1 和相位起振条件 OSC   osc T    n n  2  ...2,1,0 可 得 电 容 三 点 式 振 荡 器 的 震 荡 角 频 率  osc  1 LC   gg i L  CC 2 1   o 1   gg i L 2 CC  1 o  2 , 式 中 C   CC 1 2  CC 1 2  120 PF , C  2 C 2  ebC ， g i 1 ， g R i  L 1 ,L=2UH,根据公式  R L f  1 2  LC ,可算出输出波的频率大小 of  约为  o 2  10MHZ。 图 5 本振电路仿真图
    注：上图中 in 为输入的直流波形，out 为输出的本振信号波形。 3.3 混频电路设计 混频电路是超外差式接收机的重要组成部分，其作用是将天线上感生的输入高频信 号变换为频率固定的中频信号。混频电路靠近接收天线，它的性能直接影响接收机动态 范围等性能。 混频电路中有两个输入信号，载波频率为 fc 的高频信号和频率为 fl 的本振信号， 作用是将 fc 高频已调信号不失真的变化为载波频率为 fi 的中频已调信号。其中 fi 为 接收机的中间频率，fi=fl-fc。在我国调幅广播接收机的中频为 465KHZ。 下图为二极管环形混频电路图，它具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪 声系数低（约 6db）、混频失真小、动态范围大等优点。 图 6 混频电路图 混频增益 A c lg20 V i V s ， iV 为混频器的输出中频信号电压， SV 为输入信号电压。 注：由于元件库元件种类有限，不能仿真出混频电路。 3.4 中频放大电路设计 中频放大器是由多级固定调谐的小信号放大器组成，用来放大中频调幅信号。 下图是调幅波进入放大器的基极来放大中频信号，再通过变压器输出所需要的放大后的 信号。变压器和 C1 组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换作用，所以中频变压 器是中放电路的关键元件。 中频变压器的初级线圈与 C1 组成 LC 并联谐振回路，谐振于中频 465KHZ。由于并
    联谐振回路对谐振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小，所以中频信号 在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信 号压降很小，几乎被短路，从而完成选频作用，提高了接收机的选择性。 图 7 中频放大电路图 图 8 中频放大仿真图 注：in 为输入中频调幅波波形，out 为输出被放大信号的波形。 由图 8 可得，输入波幅值大小约为 9v，输出波幅值大小约为 5v，所以调幅信号被 放大倍数=9/5=1.8 倍。 3.5 检波电路设计 检波二极管的作用是利用单向导电性将中频信号中的低频信号取出来，其工作频 率较高，处理信号幅度较弱。 下图采用二极管包络检波。为了提高检波性能，R 和 C 的值应足够大，满足 T 1 》 C 2 c2  R 》 的条件。 L R R c c 和 D
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