河南理工大学_高频电子课设—高频超外差式调幅接收机的制作和调试.docx

河南理工大学通信基本电路课程设计报告设计题目：高频超外差式调幅接收机的制作和调试专业班级： 学 号： 姓名： 指导教师： 教师评分： 做好事从来不留名.学弟们加油目 录摘 要3一、设计任务与要求41.1设计任务41.2设计要求4二、总体方案52.1系统方案实现52.2主要技术指标5三、设计内容73.1电路原理图73.2工作原理分析73.2.1、输入调谐电路73.2.2、变频电路83.2.3、中频放大电路93.2.4、检波和自动增益控制电路93.2.5、前置低放电路103.2.6、功率放大器(OTL电路)103.3仿真结果与分析123.3.1仿真模拟123.3.2测试静态工作点12四、心得体会17参考文献18摘 要随着科学技术的发展，调频收音机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场 。从分离元件组成的收音机到由集成电路组成的收音机，调频收音机技术已达到十分成熟的地步。在众多种收音机中，调频收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。 调频发射机也以其良好的发射效果而被广泛应用。超外差收音机，首先把接收到不同频率的电台信号，都变成固定的中频信号(我国规定中频信号是465kHZ)，由中频放大器进行放大,然后进行检波，这样就克服了直放式收音机在接收不同频率的时候灵敏度不均匀的缺点。而且固定频率的中频信号既便于放大又便于调谐因此超外差式收音机具有灵敏度高、选择性好的特点。广播方式从调幅(AM)广播时代开始，经历了调频(FM)广播、调频立体声(FM STEREO)广播、数字音频广播(DAB)等阶段。目前，科学家正研究短波段的数字广播(DRM)。本论文主要介绍了利用分立元件组成的FM收音机设计全过程，包括电路各个模块参数的计算，电路各个模块的分析，电路板的焊接过程、调试过程，讨论了在设计过程中遇到的问题以及如何解决问题。本次课程设计成果，基本上满足要求，性能指标符合。FM收音机电路的缺点是伴有音质噪声，需进一步改进。关键词：AM收音机、仿真、调试一、设计任务与要求1.1设计任务本学期学习了高频电子线路这门课程，对无线电通信的理论知识有了进一步的理解和认识。这次课程设计可以通过实践来考察理论知识的掌握情况，同时也能加深对理论知识的理解，提高设计能力。通过对一只正规产品收音机的拆卸、安装、仿真调试、了解电子产品的装配全过程，训练动手能力，掌握元器件的识别，简易测试，及整机调试工艺。 1、掌握HX108-2七管半导体收音机各功能模块的基本工作原理；2、掌握调幅接收系统的调试过程及故障排除； 3、 通过对收音机的拆卸、安装及仿真调试，了解电子产品的生产制作过程；4、分析仿真和现实的差距，解决实际问题；5、了解如何利用工艺文件独立进行整机的装焊和调试，并达到产品质量要求。 1.2设计要求 1、分析调幅接收系统各功能模块的工作原理。2、仿真调试及仿真测量结果。 3、可在此基础上进行创新设计，如改善系统性能。二、总体方案2.1系统方案实现超外差式调幅接收机由变频级，中频放大级，检波和自动控制带路，和低频放大电路构成。中频放大级电路时指变频输出至检波之间的电路，其性能的优劣直接影响到收音机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。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。本振信号与接受到的高频调幅信号在变频器内经过混频作用，得到一个 与接受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，送如检波器，把原音频信号解调出来，并滤除残余中频分量，再由低频功率放大后推动扬声器发出声音。AGC是自动增益控制电路，自动控制中频放大增益。由中频放大器进行放大,然后进行检波，这样就克服了直放式收音机在接收不同频率的时候灵敏度不均匀的缺点。而且固定频率的中频信号既便于放大又便于调谐因此超外差式收音机具有灵敏度高、选择性好的特点。这也是超外差收音机名称的由来。2.2主要技术指标无线电广播接收机可以接收到的无线电波的频率范围称为工作频率范围或波段覆盖。中波（MW）频率范围：535kHz1605kHz短波（SW）频率范围： 1.5MHz26.1MHz调频（FM）频率范围： 88- 108 MHz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。目前，调幅制无线电广播分做长波、中波和短波三个大波段，分别由相应波段的无线电波传送信号。(这里我们只简单的设计中波（MW）频率范围：535kHz1605kHz )三、设计内容3.1电路原理图如图3-1为超外差式收音机的电原理图： 图3-13.2工作原理分析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3.2.1、输入调谐电路输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T 1的初级线圈Lab组成，是一并联谐振电路，T l是磁性天线线圈，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路的谐振选出需要的电台信号，电台信号频率是f=l2LabCA，当改变CA时，就能收到不同频率的电台信号。3.2.2、变频电路本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VT l为中心，它的作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz的中频信号。VT l、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465 KHz的等幅高频振荡信号。由于C l对高频信号相当短路，T l的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、cB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT 1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT 1的发射极上。混频电路由VT l、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是： (磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈Lcd送到VT l的基极，本机振荡信号又通过C2送到VT l和发射极，两种频率的信号在T 1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。混频电路的负载是中频变压器，T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。3.2.3、中频放大电路它主要由VT2、VT3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多，主要原因是有了中频放大电路，它比高频信号更容易调谐和放大。3.2.4、检波和自动增益控制电路中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制(AGC)作用。AGC控制电压通过R3加到VT2的基极，其控制过程是：外信号电压Vb3Ib3Ic3Vc3通过R3 Vb2Ib2Ic2外信号电压检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。3.2.5、前置低放电路检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。3.2.6、功率放大器(OTL电路)功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。3.3仿真结果与分析3.3.1仿真模拟3.3.2测试静态工作点（1）典型静态电流值 变频级担负着本地振荡和混频的双重任务，工作于非线性区，因此工作电流不宜过大，在0.250.35mA范围应属正常 。 中放管VT2处于放大状态，其工作点与检波管VT3工作点互相制约，与R4的大小及Rp位置与关，集电极电流在0.50.8mA左右，电流太小则影响放大倍数。 低放级VT4的集电极电流应大一些，在1.55mA范围为宜。 功放VT5、VT6的集电极电流不宜太大也不宜太小，电流太大多消耗电能，电流太小会因两只三极管的值不一致而产生交越失真。在1.512mA范围为宜。（2）测试静态工作点的方法 打开电位器开关，音量旋至最小，将双连可变电容器调至无电台处。 用直流电流表分别依次测量印刷电路板上D、C、B、A四个缺口处的电流，应基本在电原理图上标明的范围内，并记录，填入表3-3中。若所测电流与图中所标数值相差较大，应查找其原因。表3-3 各级电路静态工作点的测量序号电路名称三极管序号三极管型号1变频器VT1NPN 90181.50.982.392中频放大器VT2NPN 90180.7202.413前置放大器VT4NPN 90140.6601.414功率放大器VT5、VT6NPN 90132.21 0.671.52 03.06 1.52调整中频频率中频频率调整的目的：只有收音机中频变压器（中周）的每个谐振回路都谐振于465KHz，才能保证整机具有良好的选择性和灵敏度。中频频率的调整是调整中周的磁芯，但中周在出厂时都已调至465KHz除非由于振动等原因可能稍有偏离，所以一般中频频率只做微调或不用调整。（1）使用信号源调整方法 在静态工作点调整完成后，把音量旋至适当的位置，双连可变电容器全部旋入（调谐刻度对应最低端），使之处在中波段之外，无电台干扰，以便于加入测试信号。 将高频信号发生器调定为：载频为465KHz，调制信号为1KHz，调制幅度为30的AM波。信号发生器输出接环形天线，使之产生辐射，输出场强为10mV/m，并把收音机靠近环形天线，如图2-3-12所示；或将高频信号发生器的信号输出电缆的非接地端，接至收音机变频管基极或双连天线连的定片，连通两机接地端，输出电压为50uV。 用示波器观察扬声器BL两端的电压波形，用无感螺丝刀依次调整中周T4（黑色）和T3（白色）的磁帽，使其BL两端电压最大。如果中频变压器T3（白色）和T4（黑色）回路谐振频率偏离过大，则465KHz调幅信号不能通过中放级，扬声器BL两端无电压，这时应左右偏调信号发生器的载频，试一下信号发生器怎样的频率才能使BL两端有电压信号，然后由此频率逐步向465KHz位置逼近，同时调节T4（黑色）和T3（白色），直到465KHz中频频率调准为止。并记录。测量电路如图3-1所示。图3-1 调整中频测量电路（2）不用信号源调整方法打开收音机寻一个电台，一边听声音大小，一边调中频变压器电感的磁芯，当收不到台时可在可变电容器的天线边上接一根一米左右的导线作天线。先调最后一只中频变压器，再调前边的一只，直到声音最大为止。由于有自动增益电路的控制，以及当声音很响时，人耳对音响的变化不易分辨的缘故。收听本地电台当声音已经调到很响时往往不易调得更精确，这时可改收外地电台或转动磁性天线方向以减小输入信号。按上述方法反复细调两三次就可以了。（3）中频调试可能出现的问题 调节时，若音量不变化或变化迟钝，可能中频变压器（中周）初级线圈局部短路或受潮，也可能是槽路电容漏电失效、脱焊，或中放静态电流太大等原因造成的。 如果声音达到最大时收音机发出哨叫，可能中放静态电流太大，中周谐振频率偏高，而引起的自激。 调整时要小心，不可用力过猛，以免中周磁帽破碎。调整频率范围中周调好后，就可以进行调整频率范围，也叫调整波段覆盖。总之，就是要使双连从全部旋入到全部旋出，所接收信号的频率范围正好是整个中波段。也就是使调谐指针所对应的频率刻度与接收到的电台频率对应（即对刻度）。另由前述可知调整的频率范围为：上限频率取：下限频率取：。由于选台时起主要作用的是本机振荡回路，即使输入回路稍有失谐，由于它的通频带较宽，所以对整机灵敏度和选择性的影响不大。所以，通过调整本机振荡频率，来达到调整频率范围的目的。调整时先调中波段低端，再调高端。调整频率范围的低端是调振荡线圈T2（红色）的磁芯，调整频率范围的高端是调整振荡回路的半可变电容器，因为此时双连全部旋出振荡连CB达到最小值，调整振荡连微调电容，使高端频率变化范围大。使用信号源调整方法： 调整低端频率：将高频信号发生器调定为：载频为520KHz，调制信号为1KHz，调制幅度为30的AM波。信号发生器输出接环形天线，使之产生辐射，输出场强为5mV/m，并把收音机靠近环形天线；或将高频信号发生器的信号输出电缆的非接地端，接至收音机输入回路a端。连通两机接地端，输出电压为50uV。双连全部旋入（对应最小刻度），用示波器观察扬声器BL两端的电压波形，调整振荡线圈T2（红色）的磁帽，使其电压幅度最大。调整低端频率有个规律：当电压幅度最大值在指针偏低于535KHz刻度时出现，可将振荡线圈的磁芯旋进（增大电感L）。反之，若电压幅度最大值在指针偏高于535KHz刻度时出现，可将振荡线圈的磁芯旋出（减小电感L）。 调整高端频率：再将高频信号发生器载频调定在1650KHz。双连全部旋出（对应最大刻度），用示波器观察扬声器BL两端的电