高频电子课程设计--调幅接收机

1、调幅接收机1.课程设计目的调幅接收机是接收设备，是从信道上接收有用高频调幅信号并对其进行相关处理后，从中恢复出与发送端一致的原音频信号。为此，它必须具有从众多信号中选择有用信号、抑制其它信号干扰的能力。调幅接收系统具体包括输入回路，高频放大器，混频器，本地振荡，中频放大器，检波器，低频放大器。通过本课题设计巩固已学的理论知识，能够使学生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。 各部分的功能如

2、下：输入回路：从接收天线上接收到的信号中提取出有用信号。高频小信号放大器：把输入回路收到的微弱信号放大。混频器：将高频信号调制成中频信号。中频放大器：将中频信号的幅度进行放大。检波器：将调幅信号的载波去掉。低频放大器：将音频信号的幅度进行放大。2.设计方案论证2.1 振荡电路的选择振荡电路是一个没有输入而有输出（交流信号）的放大电路。当然它是需要直流电源供电的。所以，它的作用就是将直流电能转变成交流电能。振荡电路的基本组成就是：1、放大器；2、正反馈网络。有以上电路组成的振荡电路一般输出的都是方波。要想产生正弦波，还要增加一个组成部分：选频网络。 选频网络可以用电感L、电容C组成，这就是LC振

3、荡电路；也可以用电阻R、电容C组成选频网络，这就是RC振荡电路。 一般来说，LC振荡电路适合产生较高频率（一般在高于几百千赫）；而RC振荡电路适合产生较低频率。 振荡电路LC反结合型振荡电路固态振动子振荡电路RC 振荡电路调谐型哈特莱电路Wien.Bridgege型皮尔斯C-B电路移相型考毕兹电路皮尔斯B-E电路射极回授电路图1振荡电路的分类RL与丙类功率放大器的谐振回路之间采用变压器耦合方式，实现了阻抗匹配，则集电极回路的谐振阻抗R0上的功率等于负载RL上的功率，所以将集电极的输出功率视为高频功率放大器的输出功率，即Po=PC。我们主要是根据给定的频率范围以及对振荡频率的要求而确定采用哪种形

4、式的振荡电路。RC振荡器的频率稳定度一般为,这里我们的要求是频率稳定度5×104 。低频正弦波振荡器一般就是采用的RC振荡电路。RC振荡器又分为移相式RC振荡器和串并联RC振荡器（即文氏电桥振荡器）。后者性能较好所以被广泛采用。首先，运用较广的是电容回授三点式振荡器，其频率范围为几兆赫兹至几百兆赫兹。工作频率可以做的很高，这种电路把晶体管的输入输出电容，引线分布电容并联在回路电路两端，构成反馈电容的一部分。另外由于反馈电容对高次谐波呈现低阻抗，因此输出信号的波形好，频谱较纯。并且在工作频率升高时，不会使反馈性质发生变化。回授电路放大率A回授电路回授率闭回路ViVf具有频率选择功能输出

5、图2频率选择电路它的工作频段为几兆赫兹至几十兆赫兹。它不宜用在几十兆赫兹以上的频段。另外，还有改进型回路回授电路，它主要在频率稳定度要求较高的场合采用，如西勒电路。西勒电路具有调节频率方便，有一定的频率宽度，波段内振荡电压较平稳等优点，故用得非常广泛。但本次课程设计因为振荡频率要求可调，波段覆盖系数不太大，频率稳定度要求又较高，故选择西勒电路，另外为了避免变化引起的频率不稳，采用射极输出电路。西勒电路的基本构成如图1所示。电极效率，放大器的集电极电流应该是脉冲状。当电流流通角小于 1800 时，即为丙类工作状态，这时基极直流偏压 < ，使基极处于反向偏置状态。称为晶体管的导通电压。图3

6、西勒电路2.2晶体管的选择晶体管的选择，一般要求集电极耗散功率富裕量较大，热稳定性好， 要高，输入输出电容要小的。一般而言，选择硅管就可以。在通信系统中，一般要求设计高稳定度，小功率的振荡。因此选用高的晶体管成为选管的主要原则。虽然晶体管的最大振荡频率一般大于特征频率，但当振荡器振荡在晶体管的附近时，晶体管本身的相移成为不可忽略的因素，这样势必造成频率稳定度大大下降。因此通常要求大于三至十的最高振荡频率，即：因此，本次设计晶体管我们选用3DG4,这种晶体管的参数如下：，显然（10MHz）,能符合振荡的要求（本次载波频率f0=10.7MHz）。另外选择硅管是因为硅管的热稳定性比较好。2.3晶体管

7、负载的选择晶体管的选择我们可根据振荡器的振幅条件来确定。因为负载电阻的大小，会影响工作状态、输出功率和振荡器的起振。是根据回归比和反馈系数的经验选择来决定的。因此，当要求振荡器输出一定功率时，则的选择应满足晶体管输出功率的要求，并应按高频功率放大器进行计算。但稳定状态又是未知的，因此要经过多次设计，反复的实验才能达到设计要求。2.4直流偏置的计算偏置电路的计算原则与放大器的分压式偏置电路的计算是一样的。其基本估算的方法如下：发射极对地电压： 集电极对地电压：我们只要选定的值就可以估算各元件的数值。 现选定；选 选 VBB 基极直流偏压。2.5高频电路的计算谐振回路由和C(串联)并联再与L并联组

8、成。如图4所示， 图4 谐振回路在选择L，C， 时有较大的灵活性。L 选得较大，回路阻抗就高，就大，反过来选得越大，晶体管输出输入电容以及杂散电容的影响就小，频率稳定度就高。这个电路中我选，为了调节系数，L制成带磁芯的线圈，电感量可以通过调节磁芯的位置来进行微调。与C的分配也有较大的灵活性：C选得大些频率稳定度高，而选的大些频率就比较宽。2.6反馈电路的计算 选 ， ,为了保证很小的晶体管也可以起振，所以取60。由上面的公式得：现在可以根据的值就可以计算回路电容。图5 交流等效电路电感线圈的Q值采用100，并代入，得： RL=8 把每个电阻折合到c e两端， 折合到c e两端： 折合到c e两

9、端： 折合到c e两端代入，以及 得： 得：由公式 带入数据得： 得： 计算出的各个元件参数在实际中难以找到，所以需要进行适当调整，实际采用值如下：，=，=44K，RL=8，=274pF，=547pF， =30Pf ， 2.7振荡器的调试根据设计和估算结果安装出来的振荡器，还不一定能正常工作，往往需要通过调试才能完全满足设计要求，在调试中通常遇到以下几个问题：在可调频率范围内全部不起振：这时应首先检查反馈极性，使满足相位平衡条件。如仍不起振则一般有下列几种可能原因：（1）直流工作点太低，管子的太小。（2）谐振回路的Q值太低。（3）反馈系数太小，不满足起振的振幅条件。 高频端起振，低频端不振：这

10、是因为低频端回路Q值过低，应适当提高回路Q值。这主要因为晶体管的高频特性变坏所致，应更换更高的晶体管。小增加反馈系数，提高工作点电流，减轻负载，换用大的管子均可提高振荡器的输出电压。但这些措施常会使振荡波形变坏。比较有效的方法是提高电源电压，这时应注意管子的耐压，如耐压不够，则在提高电源电压以前应更换大的管子。改善振荡波形的方法有：降低工作点，使振荡稳定时不进入晶体管的饱和区，另外也可提高回路Q值，减小反馈系数，减轻负载，以提高回路的选择性。消除寄生振荡的方法是:a.合理布线，尽量减小引线长度，合理接地，这个问题对高频振荡器尤应重视。b.增加电源去耦电路，防止由于电源内阻引入的正反馈。c.采用

11、高频性能好的电容，因为有些电容的寄生电感太大，容易使电路产生寄生振荡。d.基极串接一个小电阻，也可抑制寄生振荡。出现间歇振荡：电路，时间常数太大时，便会出现这种现象，适当减小，均有助于克服间歇振荡的产生。3.设计结果与分析3.1设计结果利用SystemView软件对系统进行仿真，步骤如下： 将频率相同的音频信号用三路频率不同的载波进行调制，并加上相应载波包络，成为调 幅波。 将三路调幅波用一个带通滤波器（中心频率5MHZ）滤波，得到所需调幅波。 将得到的调幅波与本地振荡混频，并进行滤波，得到中频信号。 然后进行中频放大，经过包络检波，去掉载波，得到与音频同频信号。 经过低通滤波，滤除噪音，然后

12、低频功放得到原始音频信号。参数说明：音频信号频率1k音频信号载波频率，模块1：3.6MHZ，模块3：10.7MHZ，模块6：7.8MHZ，幅度都是0.05V。本地振荡 10MHZ第一个带通滤波器中心频率 10MHZ，带宽8k,上限频率10004k ，下限频率9996k。 第二个带通滤波器中心频率：365k，上限频率为370K，下限频率为360K。 低通滤波器中心频率为：1K。放大器模块12 ，13，14，放大倍数为0.1，放大器模块21放大倍数为：40000，放大器模块23放大倍数为100。二极管包络检波的门限电压0.05V。仿真波形图:图6调制信号图7载波信号图8调幅波3.2整机电路图 图9

13、整机电路图4.设计体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过这次的高频课设，加深了对电子电路理论知识的理解，并锻炼了实践动手能力，具备了高频电子电路的基本设计能力和基本调试能力 ，能够正确的使用实验仪器。回顾起此次高频课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远

14、远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。现代科学技术的飞速发展，改变了人类的生活。作为新世纪的大学生，应当站在时代发展的前列，掌握现代科学技术知识，调整自己的知识结构和能力结构，以适应社会发展的要求。新世纪需要既有丰富的现代科学知识，能够独立解决面临的任务，充满活力，有创新意识的新型人才。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！5.参考文献1 宋树祥，周冬梅.高频电子线路.M北京：北京大学出版社，2008.2:65-782 陈邦媛.射频通信电子线路学习指导.M沈阳：科学出版社，2008.6:75-953 吴慎山.