高频电子线路课程设计-调频接收机设计报告

吉林工程技术师范学院课程设计 1 目 录 第一章 绪 论 1 第二章 发射系统设计 . 3 第三章 接收系统的设计 四章 收音机工作原理 . . .五章 结论与展望 . 谢 .考文献 林工程技术师范学院课程设计 2 第一章 绪 论 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。由于科技进步，天空中有了很多不同频率的 无线电波 。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信 号（电台）挑选出来，并把不要的信号 “滤掉 ”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的 “选台 ”按钮。 选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。 最简单收音机称为 直接检波机 ，但从接收天线得到的高频无线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳 机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。 高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高吉林工程技术师范学院课程设计 3 频放大，每一级电路都有一个 谐振 回路，当被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。 超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频 (465再利用中频放大器放大， 满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器 (行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。 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。 吉林工程技术师范学院课程设计 4 第二章 发射系统设计 射系统方框图 图 2 1 发射系统方框图 射系统的工作原理 发送过程 : 人耳所能听到的声音频率约在 2020范围，通常我们把这 一范围叫音频，声波在空气中的传播速度（ 340m/s）比起无线电波的传播速度（ 3 108m/s）是很慢的，而且衰减的相当快，所以声音是不会传送很过远的，要实现声音的远距离传送，首先应将声音通过话筒（微音器）转化为音频电信号，音频电信号是不能直接向空间发射的，必须用音频信号去调制一个等幅的高频振荡才能实现声音的远距离传输，这人等幅的高频振荡叫载波。这里音频信号称为调制信号，经过调制的载波叫已调波 ,已调波经调谐功率放大器放大，由发射天线辐射到空间，声音广播（简称广播）音频对载波的调制方式有多种，一般广播采用或调幅 或调频，调幅是使载波的振幅随调制信号的强弱主振 缓冲 倍频器 中间放大器 功放推动级 受调放大器 低频电压放大器 低频功放级 调制器 吉林工程技术师范学院课程设计 5 变化，调频带是使载波的频率随调制信号的强弱变化，载波、调制信号（单一频率的正弦波）、调幅波和调频波的波形，调幅波与调频波比较，由于调幅波频带窄，接收机简单，成本低的特点，所以目前中央和各省市及地方电台均采用调幅广播，对调幅波设载波为我国规定调幅广播中取音频信号的最高频率为 每一广播电台占有 9 调幅广播根据载波频率的高低分为中波，中短波和短波，我国中波广播频段为 5351605波 I 为 7波 为 7 18于调频波具有抗干扰能力强，音质好的特点，目前中央和大多省市区都有调频广播，调频广播频段为 88 108调波带宽为 150 200 调频发射电路采用频率稳定的锁相环系统。 15、 16、17、 18 脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由 7 脚输出 荡器的控制信号 制外部分立元件组成的高频振荡电路产生频的载波信号，并通过 2个三极管 脚输出的复合立体声信号进行 率调制。调制后的信号通过 9脚输入到 过内部的射频放大器放大 后的射频信号由 11 脚输出。输出后的信号可以直接接到发射天线上进行发射。 点发射对应的高低电平如 表 1 所列。 吉林工程技术师范学院课程设计 6 5、 7、 9、 10、 12 引脚配合与其连接的分立元件，构成调频载波的频率振荡和射频调制部分； 13、 14 脚需要外接 7 6 晶体振荡器，提供给 部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟； 6、 8 为电源部分； 11 脚与外部连接的元件构成调频信号发射部分。 吉林工程技术师范学院课程设计 7 吉林工程技术师范学院课程设计 8 第三章 接收系统设计 调频接收机的主要技术指标有： 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 88 108因为调频广播收音机的工作范围也为 88 108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 5 30 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 贝）表示 越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于 50 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 200 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。 吉林工程技术师范学院课程设计 9 第四章 收音机工作原理 一、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为 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 进入混频级，则混频级的输出为含有 f1+（ 频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（ 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。 二、分离各单元电路原理 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。他不仅要吉林工程技术师范学院课程设计 10 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 定，其计算方法与低频单管放大器相同。 从天线 收到的高频信号经过 成的选频回路，选取信号为 有用信号，经晶体管 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 合进入 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，吉林工程技术师范学院课程设计 11 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， 输入， R 口， t 为本振， L 口， 负载电阻，取出中频信号， I 口。 有中心抽头的宽频带变压器，初、次级匝数比为 1： 1。 1D 4D 为四只二极管。 够大，远大于 则各二极管均工作在受 制的开关状态。 半周， 2D 、 3D 导通， 1D 、 4D 截止。 半周， 2D 、 3D 截止， 1D 、 4D 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 过变压器接入本振信号 有用信号 2 如果电路平 衡 ,则各端口是相互隔离的 ,即 L 端口的本振信号不吉林工程技术师范学院课程设计 12 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 混频损耗的理论值为 4 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 . 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 调谐中频放大电路，图（ b）为它的交流等效电路。图中 中频变压器，它们分别与 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 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 谐回路特性知，中频选频回路的通频带 B L，式中 回路的有载品质因数。 愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之 ,通频带愈宽，选择性愈差。 吉林工程技术师范学院课程设计 13 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 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 电容 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 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， 成双调谐回路，均谐吉林工程技术师范学院课程设计 14 振于载波频率 检波二极管， 求电路对称即 特性相同， 只二极管顺向相接，与 成直流通路。 量较大（ 10 F ） ， 有 稳 幅 作 用 。 在本实验中采用了 片，所以工作原理中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由 要应用于语音通讯的无线接收机。片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。主要应用在二次变频的通讯接收设备。其主要特性如下： a 低功耗（在 电典型值仅为 b 极限灵敏度： 3典型值） c 少量的外接元件 d 工作电压： 林工程技术师范学院课程设计 15 e 种封装形式 f 工作频率： 60: 吉林工程技术师范学院课程设计 16 成电路采用 16 脚双列直插式封装。它具有较宽的电源电压范围 (2 9V)，能在 2V 低电源电压条件下可靠地工作，耗电电流小 (当 ，静态耗电电流典型值为 灵敏度高 (入时典型值为 3音频输出电压幅值大。它的内电路结构框图如图 1 所示。 设置有双平衡双差分混频器、电容三点式本机振 荡器、六级差动放大器构成的调频 455带中频限幅放大器、双差分正交调频鉴频器、音频放大器及静噪控制电路。 内部振荡电路与 外接元件组成第二本振级，第一中频 入信号 内部第二混频级进行混频，其差频为： 即455 第二中频信号由 出，由 455瓷滤波器选频，再经 入 限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整吉林工程技术师范学院课程设计 17 个电路的主要 增益级。 55频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由 载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器 输入端， 1 2 3 4i t l eN um be r R e vi s i i z a t e : 4- J a 005 S he e t F i l e : E : 调频接 1 接收机 H D r a w n B y :T A 1C A 133 C A D A 1 1212U?R E S 2A N T A 1C A 2103C C A 1R A 2U?P O T 2R A 410 R A 51 120 D B 1K B 1 +516182 15637 45 9 3361220 B S 2件电路调试与检 测 1 检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。 2 天线线圈初次级接入电路位置是否正确。 3 电路中电解电容正负极性是否有误。 4 印刷线路是否有断裂、搭线，各焊点是否确实焊牢，正面元件是否相互碰触。 吉林工程技术师范学院课程设计 18 第五章 结论与展望 通过这次 课程设计 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排除这些故障，使我们对 调频接收机 的知识得到了加深！ 在本次设计中，使我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上。在设计过程中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。 通过本次设计，使我们了解了无线调频发射机的基本工作原理，设计流程，进一步掌握了焊接工艺这一块。开拓了思路，锻炼了实践动手能力，提高了分工协作能力和分析问题 ,解决问 题的能力 ,达到了本次设计的目的 . 今后，收音机很可能向两个方向发展。一是向更加专业化方向发展，主要面向爱好者和发烧友；二是向大众化方向发展，通过在便携电子产品（手机、 表、 ）中附加收音机功能，满足时尚消费的需要。前者市场较小，后者市场相对较大。所以，专业制吉林工程技术师范学院课程设计 19 造收音机（或把收音机作为主要产品）的企业会减少，但在技术研发和应用方面，仍有较大的空间。 在新技术方面，有 线传播的数字广播。它不光具有接近 高音质，而且抗干扰能力强、每个数 字电台只需使用一个频段，可有效节约频道资源。而且数字技术信号除了能传送音频信息外，还能传送文字 /图片，成为多媒体交流的工具。 目前， 韩、中国台湾 /香港特区早已大面积普及。中国大陆也已在广东、北京、上海、天津地区建立 京人民广播电台数字广播频道、广东电台音乐之声 典频道 /流行频道等已每天能制作播放