1、河南理工大學高頻電路課程設計高頻電路課程設計超外差調幅接收機的設計學號：0720100050姓名：祝振亮專業班級：07電信二班指導老師：劉小磊日期：2010年6月21日目錄摘要錯誤！未定義書簽。摘要錯誤！未定義書簽。一、課程設計內容 錯誤！未定義書簽。1.1 設計題目 錯誤！未定義書簽。1.2 設計目的錯誤！未定義書簽。1.3 設計要求錯誤！未定義書簽。1.4 設計步驟 錯誤！未定義書簽。1.5 實踐標準錯誤！未定義書簽。1.6 設計報告總結錯誤！未定義書簽。二、調幅接收機的原理及電路圖 錯誤！未定義書簽。2.1 超外差調幅接收機原理 42.2 無線電廣播傳輸過程的解析 5三、調幅接收機的設置

2、 63.1 方案的選擇及其性能指標 63.2 電源電壓的選擇 73.3 輸入回路73.4 變頻級電路73.5 中頻放大檢波及自動增益控制電路 93.6 、前級低頻放大電路 103.7 、末級功率放大器 103.8 部分元件的選擇 10四、單元電路的原理和計算 114.1 高頻功率放大電路 114.2 混頻電路124.3 .中頻放大電路 164.4 鑒頻電路17五、分析過程中所出現的故障和解決方案 錯誤！未定義書簽。六、課程設計體會 錯誤！未定義書簽。七、參考文獻錯誤！未定義書簽。超外差調幅接收機關鍵詞：超外差 接收機 中頻放大 混頻摘要無線電廣播的接收是由收音機實現的。 收音機的接收天線收到空

3、 中的電波；調諧電路選中所需頻率的信號；檢波器將高頻信號還原成 聲頻信號（即解調）；解調后得到的聲頻信號再經過放大獲得足夠的推 動功率；最后經過電聲轉換還原出廣播內容。可見，在無線電廣播和 接收過程中，無線電波是信息傳播的重要工具。利用無線電波作為載波，對信號進行傳遞，可以用不同的裝載方 式。在無線電廣播中可分為調幅制、調頻制兩種調制方式。目前調頻 式或調幅式收音機，一般都采用超外差式，它具有靈敏度高、工作穩 定、選擇性好及失真度小等優點。我們要研究的是超外差式調幅收音 機。一、 課程設計內容1.1 設計題目超外差調幅接收機設計1.2 設計目的1、掌握調幅接收機各功能模塊的基本工作原理。2、培

4、養學生掌握電路設計的基本思想和方法。3、培養學生分析問題、發現問題和解決問題的能力。1.3 設計要求1、調幅接收機的工作原理（包括輸入選頻網絡、高頻放大、變頻、中頻放 大、檢波器、低放和低頻功放等）2、設計計算過程，并畫出整機電路圖及各部分電路圖3、對實驗結果進行分析討論，可在此基礎上進行創新設計，如改善系統性 能。1.4 設計步驟1、收集相關資料，掌握調幅接收機的電路原理。2、根據所提供的元器件，完成系統的制作安裝、調試，并完善其設計功能。1.5 實踐標準完成設計仿真，實現其基本功能，要求仿真準確，系統運行穩定、可靠。1.6 設計報告總結1、簡述調幅接收機的工作原理，給出完整的電路原理圖。2

5、、系統的安裝過程及注意事項。3、單元模塊的調試及統調經過，并記錄單元模塊的輸出波形。4、分析制作過程中所出現的故障及解決方案。5、列出電子元器件清單，分析課程設計過程中的難點。6、總結收獲與體會。二、調幅接收機的原理及電路圖2.1 超外差調幅接收機原理超外差式接收機主要由輸入電路、混頻電路、中放電路、檢波電路、前置低 頻放大器、功率放大電路和喇叭或耳機組成。工作原理圖如下：圖1、超外差調幅接收機工作原理圖超外差調幅接收機整機電路圖：口聯口，蹄o wi -3加品琳餐中放粉波 低放 酶圖2、超外差調幅接收機整機電路圖2.2 無線電廣播傳輸過程的解析由輸入電路，即選擇電路，或稱調諧電路把空中許多無線

6、電廣播電臺發出的 信號選擇其中一個，送給混頻電路。混頻將輸入信號的頻率變為中頻，但其幅值變化規律不改變。不管輸入的高 頻信號的頻率如何，混頻后的頻率是固定的，我國規定為465khz。中頻放大器將中頻調幅信號放大到檢波器所要求的大小。由檢波器將中 頻調幅信號所攜帶的音頻信號取下來，送給前置放低頻放大器。前置低頻放大器將檢波出來的音頻信號進行電壓放大。再由功率放大器將 音頻信號放大，放大到其功率能夠推動揚聲器或耳機的水平。由揚聲器或耳機將 音頻電信號轉變為聲音。三、調幅接收機的設置3.1方案的選擇及其性能指標1、選擇方案擇中波晶體管超外差調幅接收機（不超過七只晶體管），其方框圖如圖1所示圖3、 超

7、外差接收機方框圖2、主要性能指標頻率范圍：5351065khz中頻頻率：465khz靈敏度:14db輸出功率：最大不失真功率 *00mw電源消耗：靜態時，司2ma,額定時約80ma3.2 電源電壓的選擇本接收機選用4.5v的電源電壓。電源電壓選得高，對于提高靈敏度和輸出 功率有利。3.3 輸入回路接收機輸入回路的任務是接收廣播電臺發射的無線電波，并從中選擇出所需電臺信號。輸入回路是由接收機內部的磁棒天線線圈與調臺旋鈕相連的可變電容 ca構成的lc調諧電路，如圖3.1所示。調節可變電容 ca可使lc的固有頻 率等于電臺頻率，產生諧振，以選擇不同頻率的電臺信號。再由l2耦合到下一級變頻級。iu圖4

8、、輸入回路圖3.4 變頻級電路圖5、變頻電路原理圖本機振蕩和混頻合起來稱為變頻電路。變頻電路是以 vtl為中心，它的作用 是把通過輸入調諧電路收到的不同頻率電臺信號（高頻信號）變換成固定465khz 的中頻信號。圖6、混頻示意圖vtl、t2、cb等元件組成本機振蕩電路，它的任務是產生一個比輸入信號頻 率高465 khz的等幅高頻振蕩信號。由于cl對高頻信號相當短路，tl的次級lcd 的電感量又很小，對高頻信號提供了通路，所以本機振蕩電路是共基極電路，振 蕩頻率由t2、cb控制，cb是雙連電容器的另一連，調節它以改變本機振蕩頻 率。t2是振蕩線圈，其初次繞在同一磁芯上，它們把 vt1的等電極輸出

9、的放大 了的振蕩信號以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機振蕩的電壓由t2的初級的抽頭引出，通過c2耦合到vt1的發射極上混頻電路由vtl、t3的初級線圈等組成，是共發射極電路。其工作過程是：（磁性天線接收的電臺信號）通過輸入調諧電路接收到的電臺信號， 通過tl的 次級線圈lcd送到vtl的基極，本機振蕩信號又通過 c2送到vtl和發射極，兩 種頻率的信號在t1中進行混頻，由于晶體三極管的非線性作用，混合的結果產 生各種頻率的信號，其中有一種是本機振蕩頻率和電臺頻率的差等于 465khz的 信號，這就是中頻信號。混頻電路的負載是中頻變壓器，t3的初級線圈和內部電容組成的并聯諧振電路，它的諧振頻率是

10、 465khz ,可以把465khz的中頻信 號從多種頻率的信號中選擇出來，并通過 t3的次級線圈耦合到下一級去，而其它信號幾乎被濾掉。3.5 中頻放大檢波及自動增益控制電路圖7、中頻放大及檢波電路示意圖選頻級輸出的中頻信號由v2的基極輸入并進行放大，中放電路中的負載是 中頻變壓器b4和諧振電容co它們也是并聯諧振在中頻465khz。中頻信號進行 中頻放大器放大以后，再送給檢波以得到所需的音頻信號， 經功率放大輸出，耦 合到揚聲器，還原為聲音。電路如圖3.3所示。vt2、vt3為中放管。t2、t3為中頻變壓器，因諧振頻率為465 khz,故簡 稱中周”。電路作用是放大465 khz的中頻信號，

11、提高靈敏度和選擇性。接收機檢波電路的任務是把要接收的廣播電臺音頻信號從中頻載波中取下來”，以達到接收的目的。實際電路中采用一個三極管將基極和集電極連在一起， 用基極和發射極來從當一個二極管。 它的作用是對中頻載波信號進行檢波， 檢波 后的殘余中頻及高次諧波再通過 c16、c17、r10組成高頻濾波電路濾除，最后 把取出來的音頻信號經電容耦合到低放級放大。rp為檢波負載。電路作用是利用vd的單向導電性，取出中頻調幅信號中的音頻信號，以便放大和聲音還原。中頻信號經一級中頻放大器充分放大后由 t4耦合到檢波管vt3 , vt3既起放 大作用，又是檢波管，vt3構成的三極管檢波電路，這種電路檢波效率高

12、，有較 強的自動增益控制（agc）作用。agc控制電壓通過r3加到vt2的基極，檢波級的主要任務是把中頻調幅信號還原成音頻信號，c4、c5起濾去殘余的中頻成分的作用。保證中頻信號不隨電臺信號強弱而變化，趨于穩定。中頻信號經一級中頻放大器充分放大后由t4耦合到檢波管 vt3, vt3既起放大作用，又是檢波管，vt3構成的三極管檢波電路，這種電路檢波效率高，有較強的自動增益控制 （agc）作用。agc控制電壓通過 r3加到vt2的基極，檢波級的主要任務是把中頻調巾i信號還原成音頻信號，c4、c5起濾去殘余的中頻成分的作用。保證中頻信號不隨電臺信號強弱而變化，趨于穩定3.6 、前級低頻放大電路檢波濾

13、波后的音頻信號由電位器 rp送到前置低放管vt4,經過低放可將音 頻信號電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號經過放大后帶負載能力還很差， 不 能直接推動揚聲器工作，還需進行功率放大。旋轉電位器rp可以改變vt4的基 極對地的信號電壓的大小，可達到控制音量的目的3.7 、末級功率放大器功率放大器的任務是不僅要輸出較大的電壓，而且能夠輸出較大的電流。本 電路采用無輸出變壓器功率放大器， 可以消除輸出變壓器引起的失真和損耗， 頻 率特性好，還可以減小放大器的體積和重量。vt5、vt6組成同類型晶體管的推挽電路，r7、r8和r9、r10分別是vt5、 vt6的偏量電阻。變壓器t5做倒相耦合，c9是隔直電

14、容，也是耦合電容。為了 減少低頻失真，電容c9選得越大越好。無輸出變壓器的功率放大器的輸出阻抗 低，可以直接推動揚聲器工作。3.8 部分元件的選擇1、三極管選擇變頻管的截止頻率f應比實際最高頻率高出23倍以上。各級三極管的穿透 電流iceo都應該盡量小，對于b的選擇，一般希望選大些，特別是第一中放管 的b值應選大于100,但不宜過大（容易引起自激），應根據實際需要選配適當 的b值。可以全部選用中等 b值（6080）配套，或采用 由80120的與3060的配成一套（電源電壓不高，功率管iceo即使稍大些也可用）。2、電容的選擇高頻部分的電容耦合電容和旁路電容在 0.010.047 f間選用。變頻

15、管的振 蕩耦合電容和基極旁路不能過大或過過小，否則，因容值過大引起間歇振蕩，過小引起低端停振現象，應根據振蕩頻率f估算所涉及回路的時間常數選取該電容。中頻槽路電容誤差可允許 5%10% （通常中周ttf系歹配200pf電容）。電解電容允許誤差不作要求，但要注意其耐壓值，有較高的絕緣電阻。本機 振蕩回路并聯的微調電容，可采用具有負溫度系數的拉線電容。四、單元電路的原理和計算4.1 高頻功率放大電路圖4-1高頻功率放大電路高頻功率放大電路如圖4-1所示，他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定 的選頻作用，因此晶體管的負載為 lc并聯諧振回路。其具體的工作原理如下：從天線anta1接收到的圖頻信號經過

16、 ca1、cca1、la1組成的選頻回路， 選取信號為fs=10.7mhz的有用信號，經晶體管 qa1進行放大，由ca3、ta1 初級組成的調諧回路，進一步濾除無用信號，將有用信號經變壓器和cb1耦合進入 icb1(mc3361).4.2 混頻電路因為中頻比外來信號頻率低且固定不變，中頻放大器容易獲得比較大的增 益，從而提高收音機的靈敏度。在較低而又固定的中頻上，還可以用較復雜的回 路系統或濾波器進行選頻。它們具有接近理想矩形的選擇性曲線， 因此有較高的 鄰道選擇性。如果器件僅實現變頻，振蕩信號由其它器件產生則稱之為混頻器。二極管環形混頻電路圖4-2二極管環形混頻電路(a )原理電路 (b )

17、等效電路a、原理電路及其等效電路：如圖4-2( a )、( b )所示。對于圖4-2( a )所示電路，通常將 信號輸入端口稱之為r端口，本 振電壓輸入端口稱之為l端口，中頻輸出信號端口稱之為i端口。需要說明的是： 二極管雙平衡組件用作雙邊帶調制電路時，由于變壓器的低頻 響應差，調制信號一般必須加到i端口，載波信號加到r端口，所需雙邊帶信 號從l端取出。二極管環形混頻器產品已形成完整的系列，它用保證二極管開關工作所需本 振功率電平的高低進行分類，其中常用的是 l evel 7, l evel 17, l evel23三種系列，它們所需的本振功率分別為7dbm(5mw) , 17dbm(50mw

18、)和23dbm(200mw),顯然，本振功率電平越高，相應的1db壓縮電平也就越高，混 頻器的動態范圍也就越大。對應于上述三種系列，1db壓縮電平所對應的最大輸入信號功率分別為 1dbm(1.25mw)、10dbm(10mw)、15dbm(32mw)。二極管環形混頻器具有工作頻帶寬(從幾十千赫到幾千兆赫)、噪聲系數低 (約6db )、混頻失真小、動態范圍大等優點。二極管環形混頻器的主要缺點是沒有混頻增益，端口之間的隔離度較低，其中l端口到r端口的隔離度一般小于40db ,且隨著工作頻率的提高而下降。 實驗表明，工作頻率提高一倍，隔離度下降 5db。b、原理分析電路工作條件：二極管伏安特性為過原

19、點斜率等于的直線；輸入電壓中，電二九塊弊,丹二囁cos。/且九囁,此時，二極管將在4的控 制下輪流工作在導通區和截止區。由圖4-2 (a)知，流過負載心的總電流上為：乙=3+2-%當 時，二極管d 3、 d 2導通，d 1、 d 4截止，相應的等效電路 為圖 4-2 (c):列出的 kvl方程為:4& - 4 +一,)& + % =0g 與一位一(% 一與)&- 4 二 所以，流過各二極管的電流為:圖 4-2 (c)與一看二-% + 2為(4.2.3 )& = %=。流過負載的總電流為:d 2截止，相的等效電路當0時，二極管d 1、 d 4導通,如圖4-2 (d)cd圖 4-2 (d)列出的

20、kvl方程為：卜%+%+a - 辦及 - =o流過各二極管的電流為：(4.2.5 )流過負載的總電流為:j =“一4 +與 一，4 =,1 一，4 二在 ”的整個周期內，流過負載的總電流可以表示為:一2%小口十氣(4.2.7 )利用開關函數，可以將上式表示為:k, (3)+ k(膽 j -汗) &n+2m 1 l&+2&uuj_a即：備怎咽”熹（加（4.2.8 ）由此可見，電流中包含的頻率分量為：（加-1）叫土 q工中的有用中頻分量為式 2r” rrcos(%-g(4.2.9 )電路特點：若二極管特性一致，變壓器中心抽頭上、下又完全對稱，則環 形電路的最重要特點就是各端口之間有良好的隔離c、插

21、入損耗根據定義，由圖4-2（a）知，流過輸入信號源端的電流為廠（the將式（4.2.4 ）和（4.2.6 ）代入上式中得：2y = r的m） + 月（ -用）& +2&_2/+ 2 &工所以接在信號源端的等效負載電阻為:r二生二r7+lr門總若令 人二小二人,實現功率匹配，信號源提供的信號功率最大，為v2p 二, 2及輸出端輸出的中頻電壓幅值為2占 _ j戰7t相應的輸出中頻功率為：5=咀（與 2號開因此，電路的插入損耗為：p /lc = 101g- = 101g 實際二極管環形混頻器各端口的匹配阻抗均為 50 qo應用時，各端口都必須接入濾波匹配網絡，分別實現混頻器與輸入信號源、 本振信號源

22、、輸出負載之 間的阻抗匹配。4.3 .中頻放大電路中頻放大電路的任務是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標起著極 其重要的作用。圖z1008 (a)是lc單調諧中頻放大電路，圖 z1008 (b)為它的交流等效 電路。圖中b1、b2為中頻變壓器，它們分別與 c1、c2組成輸入和輸出選頻網 絡，同時還起阻抗變換的作用，因此，中頻變壓器是中放電路的關鍵元件。圖 zl008中頻放大電路(l)笑潦等效電路中頻變壓器的初級線圈與電容組成 lc并聯諧振回路，它諧振于中頻465khz 由于并聯諧振回路對詣振頻率的信號阻抗很大，對非諧振

23、頻率的信號阻抗較小。所以中頻信號在中頻變壓器的初級線圈上產生很大的壓降，并且耦合到下一級放 大，對非諧振頻率信號壓降很小，幾乎被短路(通常說它只能通過中頻信號) 從而完成選頻作用，提高了收音機的選擇性。由lc調諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶 b = f2- f1=,見圖z1009.式中ql是回路的有載品質因數。ql值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之a 4 a一謂或大器的軟中放大胃的顏率待性摩i zl009愈寬,選：0ah,音頻族大患的徑率特性1ft一十 /1中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。 因為晶體管共射極電路輸入阻抗低，輸 出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實現阻抗匹配。一般

24、收音機采用兩級中放，有3個中頻變壓器（常稱中周）。第一個中頻變 壓器要求有較好的選擇性，第二個中頻變壓器要求有適當的通頻帶和選擇性，第三個中頻變壓器要求有足夠的通頻帶和電壓傳輸系數，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數比不一樣，通常磁帽用不同顏色標志，以示區別，所以不能互換使用。實際電路中常采用具有中間抽頭的并聯諧振回路，如圖z1010 （a）所示。（b） 是它的等效電路，可以看出，它是由兩個阻抗性質不同的支路組成。由于 l1、 l2都繞在同一磁芯上，實際上是一個自耦變壓器。（a）電路（b）等效南路z1010 lc并喉回將部分接入法利用變壓器的阻抗變換關系，可求得等效諧振電路的諧振阻抗：zob0=

25、（凡 +m ） 2zab0= （ n ） 2zab0 （式中 n=n1+n2 為電感線圈的總匝數）。即具有抽頭并聯諧振電路的諧振阻抗zob0等于沒有抽頭的諧振阻抗（空尸 乂zab0的n 倍。由于n 1,所以zob0zab0,適當選擇變比可取得所需求的zob0,從而實現阻抗匹配。上述中放電路結構簡單，回路損耗小，調試方便，所以應用廣泛。4.4 鑒頻電路實現調頻信號解調的鑒頻電路可分為三類，第一類是調頻-調幅調頻變換型。 這種類型是先通過線性網絡把等幅調頻波變換成振幅與調頻波瞬時頻率成正比 的調幅調頻波，然后用振幅檢波器進行振幅檢波。第二類是相移乘法鑒頻型。這 種類型是將調頻波經過移相電路變成調相

26、調頻波，其相位的變化正好與調頻波瞬時頻率的變化成線性關系，然后將調相調頻波與原調頻波進行相位比較，通過低通 濾波器取出解調信號。因為相位比較器通常用乘法器組成，所以稱為相移乘法鑒頻。第三類是脈沖均值型。這種類型是把調頻信號通過過零比較器變換成重復頻 率與調頻信號瞬時頻率相等的單極性等幅脈沖序列，然后通過低通濾波器取出脈 沖序列的平均值，這就恢復出與瞬時頻率變化成正比的信號。圖4-3是雙失諧回路鑒頻器的原理圖。它是由三個調諧回路組成的調頻-調幅調頻變換電路和上下對稱的兩個振幅檢波器組成。 初級回路諧振于調頻信號的 中心頻率，其通帶較寬。次級兩個回路的諧振頻率分別w 01、w02，并使w01、 w02與wc成對稱失諧。即：w01 - wc = wc - w02 。圖4-3雙失諧回路鑒頻器的原理圖圖4-4左邊是雙失諧回路鑒頻器的幅頻特性，其中實線表示第