高频电子线路课程设计.doc

目 录摘要2课程设计目的与要求 .2课程设计的主要技术指标：2 设计分析与方案拟定.31.框图3 2.分立元件各单元电路原理4 实验室调试9参考文献.11设计心得体会 11摘要调频收音机就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机或喇叭变成音波。经高频放大至混频器选择性电路加到中频放大再经检波器至低频放大器最后输出音频信号。中放是重要的组成，中放的增益可以做得较大，工作比较稳定，通频带特性可做得比较理想，使检波器获得足够大的信号，使整机输出音质较好的音频信号。关键字： 高频 放大 检波一.课程设计目的与要求通过本课题设计与调试，提高学生动手能力，巩固已学的理论知识。使学生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、计算调频接收机的各个单元电路；输入回路、高频放大、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。要求掌握基本的（点频）调频接收机电路的构成与调试方法，了解集成电路单片机的性能与应用。学习和掌握调频和鉴频电路设计方法，熟悉相关元器件的工作原理和基本参数，设计一个调频及鉴频电路。学习并掌握电路设计仿真软件的基本操作等。主要包括： 1、调频和鉴频电路原理分析； 2、电路设计； 3、电路分析； 4、仿真结果和分析。二、课程设计的主要技术指标：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88108MHz。2灵敏度接收机接收微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选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）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。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。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。三、设计分析与方案拟定接收机由调谐电路、变频器、中频放大器、检波器、音频 放大器等部分电路组成。1、框图调频接收机的工作原理：图一 调频接收机组成框图一般调频接收机的组成框图如图一所示。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，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亦进入混频级，则混频级的输出为含f1,f2,f2+f1,f2-f1等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出f2-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，经过解调器解调后，再由低频功放级放大。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。2、各分离单元电路原理（1）高频功率放大电路如下图所示为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。从天线ANTA1接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入MC3361。（2）混频电路因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。二极管环形混频器四个二极管组成平衡电路如下图所示。构成的二极管环形混频电路中，各二极管均工作在受参考信号控制的开关的状态，它是另一类开关工作的乘法器。作混频器时，vS=Vsmcoswct为输入，R口， vL=VLmcoswLt为本振，L口，为负载电阻，取出中频信号，I口。Tr1、Tr2为有中心抽头的宽频带变压器，初、次级匝数比为1：1。为四只二极管。足够大，远大于，则各二极管均工作在受控制的开关状态。正半周，、导通，、截止。负半周，、截止，、导通。具有如下特点：1 结构上四个二极管接成环形。作为混频时，环形的两个对角端AB和CD通过变压器接入本振信号VL和有用信号VS.2 如果电路平衡,则各端口是相互隔离的,即L端口的本振信号不会通到R端,R端口的有用信号不会窜入L端,有用信号和本振信号均不会通到I端.3 有增益,存在损耗.作为混频器时,混频损耗的理论值为4dB4 为调幅器时,考虑到高频变压器的低频频率特性差的缺点,调制信号改从端口输入,载波信号从端口输入,从端输出振幅调制信号.（3）中频放大电路中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。 下图（a）是LC单调谐中频放大电路，图（b）为它的交流等效电路。图中R1、R2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，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电容组成LC并联谐振回路，由于并联谐振回路对诣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（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了接收机的选择性。 由LC调谐回路特性知，中频选频回路的通频带Bf2- f1fd/QL，式中QL是回路的有载品质因数。QL值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差。（4）鉴频电路从调频波中检出原来调制信号的过程称为调频波的解调，又叫鉴频。实现鉴频的电路称为鉴频器，也叫频率检波器。常用的鉴频电路有比例鉴频电路和相位鉴频电路，它们的工作原理相同，都是先把等幅的调频波变换成幅度按调制信号规律变化的调频调幅波，然后，用振幅检波器把幅度的变化检出来，得到原来的调制信号，这一过程如图所示。实际电路中应用较多的是比例鉴频电路，比例鉴频电路有对称式和不对称式两种。 对称式比例鉴频电路如下图（a）所示，它由两部分组成。第一部分由电感线圈L11、L2、L12、L3及电容C1、C2组成，它把调频信号的频率变化转换成两个电压之间的相位差的变化；第二部分由D1、C3、R3和D2、C4、R4组成平衡式振幅检波电路，它把两个电压之间的相位差的变化变换为幅度的变化，并从中检出原来的调制信号。 电路中，C1、L11、L12和L2，C2组成双调谐回路，均谐振于载波频率f0（fC），D1、D2为检波二极管，R3、C3和R4、C4是它们的负载。要求电路对称即D1，D2的特性相同，R3R4，C3 = C4。两只二极管顺向相接，与R3、R4和L2形成直流通路。CW容量较大（10F），有稳幅作用。（5）画出完整的电路四，实验室调试 根据实验调试电路，在高频实验箱上连接好低频信号源调频信号与高频载波信号接入高频小信号放大器与与检波解调电路，利用示波器观察输出波形，并记录波形。 调试指标：低频信号源输出1khz信号，要求幅度尽可能小；高频信号源输出10.7khz。1检查调试电路所需元件是否齐全。2调试要求低频小信号（1Khz）低幅值，高频信号（10.7khz）3根据调试电路连接实验箱元件，检查无误后开始调试。4将输出信号接入示波器，对照输出波与调频信号波形，记录下所得波形。 实验连接电路与调试波形如下：低频信号:参考文献【1】张肃文 高频电子线路（第四版） 高等教育出版社 2004【2】 集成电路芯片MC3361数据手册，晶体管3DG12C数据手册设计心得体会 通过一学期的高频电子线路学习，在掌握基本的高频知识并在完成了高频实验后，对高频知识已经有了一定程度的全面理解。通过这次课设我们更好地巩固和加深对调频接收机工作原理的进一步理解。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。在实验过程中，通过选取元件、确定电路，综合布线等提高了我们的动手能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及