小型调幅接收机

1 学号 0909121061 2011 2012 学年 第一学期 通信电路通信电路 课课 程程 设设 计计 报报 告告 题题 目 目 小型调幅接收机 专专 业 业 电子信息工程 班班 级 级 09 电信 二 班 姓姓 名 名 王 浩 指导教师 指导教师 周珍艮 成成 绩 绩 电气工程系 2011 年 12 月 15 日 2 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 一 设计目的 通过本课题设计巩固已学的理论知识 能够使我们建立无线电接收机的 整机概念 了解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 计算接收机的各个单元电路 高频放大级 主振级 中放级 检波级 及音频放大器的参数设计 元器件选择 电路的焊装与调试 初步掌握小型 调幅波接收机的调整及测试方法 二 设计任务 采用分离元件或集成电路设计一个小型调幅接收机 三 具体要求 载波频率 f0 10 7MHz 输出功率 POmax 0 25W 检波效率 d 80 5 包络失真系数 1 负载电阻 RL 8 频率稳定度 5 10 4 电源电压 0 f f Ec 12V 3 摘要摘要 目前调频式或调幅式接收机 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 此次课程设计选用的是超外差式电 路组成的调幅接收机 调幅制无线电广播分做长波 中波和短波三个大波段 我国只有中波和短波两个大波段的无线电广播 接收机由输入回路 变频级 中放级 检波电路 低频放大级和功率放大级组成 接收机接收天线将广播 电台播放的高频调幅波接收下来 通过变频级把外来的各调幅波信号变换成 一个低频和高频之间的固定频率 然后进行放大 再由检波级检出音频信号 送入低频放大级放大 推动喇叭发声 本课程设计重点介绍接收机的各级电 路的结构 组成及其工作原理 设计的特点是适合家用 干扰小 信号清晰 可靠 无明显杂波 关键词关键词 调幅 超外差 接收机 4 目录目录 1 课程设计任务书 2 2 摘要 3 4 正文 5 4 1 超外差式工作原理图 5 4 2 各模块工作电路图及其工作原理 5 4 2 1 输入电路 5 4 2 2 变频级 6 4 2 3 中频放大级 7 4 2 4 检波电路 8 4 2 5 低频放大级 9 4 2 6 功率放大级 10 4 2 7 输出电路 11 4 3 总电路图 12 4 4 元器件选择与清单 12 4 5 心得体会 14 5 参考文献 14 6 附录 7 评语表 14 7 1 自我评价 14 7 2 指导教师评语表 15 5 正文正文 4 14 1 超外差式工作原理图超外差式工作原理图 本课程设计采用的是分立元件超外差式接收机 其工作原理图如 下 图中 高频放大器由一级或多级小信号调谐放大器组成 用来 放大电磁波在天线上产生的有用信号 同时 利用放大器中的谐振 回路抑制其他频率的干扰信号 由于谐振放大器的中心频率随所接 收信号的频率的不同而变化 因此 高频放大器必须是可调谐的 混频器是将已调信号不失真地变换为中频已调信号的变换电路 本 机振荡器产生的高频震荡信号的频率是载波频率和中频频率之和 由于载波频率是随接收信号的不同而变化的 所以 本振频率是跟 踪载波频率同步变化的 以使得中频信号是固定值 中频放大器用 来放大中频调幅信号 由于中频频率已固定 因此中频放大器的选 择性和增益可以设计得很好 并使选择性 放大性等性能得到极大 的提高 检波器滤去高频分量 得到反映信息的调制信号 最后经 过功率放大器向扬声器提供必要的推动功率 4 24 2 各模块工作电路图及其工作原理各模块工作电路图及其工作原理 4 2 14 2 1 输入电路输入电路 磁性天线感应来的信号送到谐振回路 L1Ca 由于 L1Ca 谐振回 路调谐在欲接收信号的回路上 因此其他的干扰信号将被抑制 输 6 入回路的设计如图 4 2 1 所示 图 4 2 1 输入回路 输入回路由电感线圈和可变电容构成 由于本振频率是跟踪载 波频率同步变化的 因此该处的可变电容要 Ca 和后面的可变电容 Cb 联调 磁性天线采用 5mm 13mm 55mm 的中波磁棒 初级用线经 0 17 毫米的漆包线绕 100 圈 次级用同规格的线绕 10 圈 这样就 把磁棒天线接收到的信号耦合到了 cd 端 继而送到高频放大器 BG1 的基极 T1 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 当改变 Ca 时 就能收到不 同频率的电台信号 此时的输出信号可以近似视作 1cos cos AMCac utUmtt 4 2 24 2 2 变频级变频级 三极管混频电路实际是利用基极与发射机的二极管特性实现混 频 再利用它的放大作用 将选频回路接在集电极 本机振荡和混频合起来称为变频电路 变频级的作用是对接收 来的高频信号进行变频 将频率变为 465KHz 的中频信号 VT1 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 C1 对高频信号相 7 当短路 T1 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 其初次级绕在同一磁芯上 它们把 VT1 的集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 VT1 的发射极上 混频电路由 VTl T2 T3 的初级线圈等组成 是共发射极电路 其工作过程是 输入调谐电路接收到的电台信号 通过 Tl 的次级线 圈送到 VTl 的基极 本机振荡信号又通过 C2 送到 VT1 的发射极 两 种频率的信号在 VT1 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 C1 是高频旁路电容 选 103 瓷片电容 变频级电路如 图 4 2 2 所示 图 4 2 2 变频级电路 经过此变频电路后 输出 465KHz 的中频信号 8 4 2 34 2 3 中频放大级中频放大级 中放电路的作用是将变频级输出的微弱的信号进行放大 便于 后面进行检波 在本中放级电路中 还加入了自动增益控制电路 以控制强台的噪声 中放级电路设计如图 4 2 3 所示 中周 T3 谐振于 465KHz 可将变频后的信号耦合送入中放管 VT2 中 VT2 对信号进行放大 中频放大后的信号经另一个谐振于 465KHz 的中周 T4 送入检波管 晶体管部分接入使谐振阻抗及 Q 值 只有少量下降 保证了足够的电压放大倍数和选择性指标 在 VT2 的基极加有自动增益控制电路 用检波后的直流分量控 制中放的放大倍数 检波后的 AGC 控制电压通过 120K 的电阻 R3 加 到 VT2 的基极做负反馈 以控制强台的噪声 其工作过程是 外信 号电压增加导致 Vb3 减小 影响 Ib3 增加 则 Ic3 减小 因此 Vc3 减小 通过电阻 R3 使得 Vb2 减小 导致 Ib2 减小 最后 Ic2 减小 输出信号电压也减小 图 4 2 3 中放级电路 大电容 C3 可滤除检波后的音频电流 C4 是旁路电容 与直放 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 4 2 44 2 4 检波电路检波电路 9 本题的检波电路由检波三极管构成 由于有前级的中频放大器 信号已经足够大 可以推动检波三极管工作 检波电路如图 4 2 4 所示 大信号检波后的输出电压有高频分量 直流分量和低频分量 其中高频分量经旁路电容 C5 旁路到地 直流分量被 C6 和可变电阻 组成的阻容耦合电路隔开 所以检波器的输出电压只能是低频分量 这个分量随输入调幅波的包络线规律变化 即调制信号 检波电流 有两项 直流分量在电阻 R3 上产生与本级输入电压成比例的电压 作为上级的自动增益控制信号 音频分量的振幅与载波电压成正比 与输入电压成线性关系 失真很小 图 4 2 4 检波电路原理图 4 2 54 2 5 低频放大级低频放大级 此处的低频放大指的是功率放大级的末前级 功能是对低频信 号进行放大 也是收音机音量的控制处 其电路如图 4 2 5 所示 10 图 4 2 5 低频放大级电路图 音频信号通过阻容耦合方式送入 VT4 VT4 的工作电流由 R5 和电位器共同控制 调节电位器 R5 即为调节音量 4 2 64 2 6 功率放大级功率放大级 功率放大级的作用是产生足够大的功率 以便推动喇叭工作 本设计采用乙类推挽功放 工作在乙类的放大电路 虽然管耗小 有利于提高效率 但存在严重的失真 如果用两个管子 使之都工 作在乙类放大状态 但一个在正半周工作 另一个在副半周工作 同时使这两个输出波形都加在负载上 从而在负载上得到一个完整 的波形 这样就能解决效率与失真的矛盾 因此 采用如上图所示的互补对称电路 音频信号经 VT4 放大 后由变压器将波形分为两个半周分别交由 VT5 VT6 推挽放大 放大 后的信号通过 C9 合并在一起 推动后继的扬声器电路 11 图 4 2 6 功率放大级 4 2 7 输出电路输出电路 输出部分包括 8 欧姆的喇叭 用以显示工作的发光二极管 和 3V 的直流电源 如图 4 2 7 所示 图 4 2 7 输出电路 12 4 34 3 总电路图总电路图 Ca 30pF Key A 50 1 C1 10nF T1 NLT PQ 4 20 a b d c L1L2 Q1 2N2219 4 0 C2 6 8nF Cb 30pF Key A 50 2 5 7 T2 9 8 R1 200k 3 C5 100uF 0 Q2 2N2219 11 C6 10uF R2 120k C7 6 8nF 13 R3 1 8k 6 T3 15 14 12 Q3 2N2219 16 C9 22nF R4 5k Key A 50 17 R5 30k 18 Q4 2N2219 R6 100k C10 470nF 19 20 C11 22nF T4 Q5 2N2219 Q6 2N2219 R7 30k R8 30k R9 30k R10 30k R11 30k 10 24 25 21 C12 100uF 23 U1 BUZZER 200 Hz 26 R12 330 0 LED1 27 V1 3 V J1A Key A 28 22 0 4 4 元器件选择与清单元器件选择与清单 可变电容器 CA CB 采用 CMB 223 型的密封双连电容 磁性天线 采用 5mm 13mm 55mm 的中波磁棒 初级线圈用线经 0 17 毫米的 漆包线绕 100 圈 次级用同规格的线绕 10 圈 T2 是振荡线圈 型 号为 LFl0 1 T3 是第一放用中周 型号为 TFl0 1 T4 是第二中放 用中周 型号为 TFl0 2 T2 T3 T4 在出厂前均已调在规定频率 465KHz T5 是输人变压器 型号是 E14 VTl VT4 是高频小功率三 极管 VT1 选用低 B 值 其 在 40 80 间 VT2 VT3 选用中 约为 70 VT4 选用高 值 在 120 2701 间 VTl VT3 的型号 是 2sc9018 C1 C2 C4 C5 C7 选用瓷片电容 C3 C6 C8 C9 选用电解 电容 13 元件清单为 表 4 4 元件清单 序号元件名型号个数 1三极管3DG2014 2三极管90132 3发光二极管3mm 红色1 4磁棒线圈5 13 551 5中周465KHz3 6变压器E141 7扬声器58mm1 8电阻1003 9电阻1202 10电阻330 1 8K 30K 100K 120K 200K 各 1 只 11电位器5K1 12电解电容0 47uF 10uF各 1 只 13电解电容100uF2 14瓷片电容682 103各一只 15瓷片电容2233 16双联电容CBM 223P1 14 4 54 5 心得体会心得体会 15 5 5 参考文献 参考文献 16 1 沈伟慈 通信电路 第三版 西安电子科技大学出版社 2 曾兴雯 陈健 刘乃安 高频电子线路辅导 西安电子科技大学 出版社 6 6 评语表 评语表 自我评价自我评价 在此次课程设计中 能够较为熟练地运用了之前专业课的理