调频接收机的设计 3.docx
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调频接收机的设计 3.docx
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调频接收机的设计3
东北石油大学
课程设计
课程高频电子线路
题目调频接收机的设计
院系电子科学学院
专业班级
学生姓名
学生学号0
指导教师
2011年3月4日
东北石油大学课程设计任务书
课程高频电子线路
题目调频接收机的设计
专业电子信息工程姓名学号070
主要内容、基本要求、主要参考资料等
1、主要内容
利用集成电路接收机设计基本的点频(调频)接收机电路。
通过本次电路设计,掌握调频接收机电路的设计及调试方法,了解集成电路单片接收机的性能及应用,进而加深对高频电子线路课程理论知识的理解,训练、提高电路设计及电子实践能力。
2、基本要求
利用集成电路接收机设计基本的点频(调频)接收机电路。
电路的技术指标为:
(1)工作频率
;
(2)输出功率
(
);
(3)中频
;
(4)灵敏度
。
3、主要参考资料
[1]阳昌汉.高频电子线路.哈尔滨:
高等教育出版社,2006.
[2]张肃文,陆兆雄.高频电子线路(第三版).北京:
高等教育出版社,1993.
[3]谢自美.电子线路设计·实验·测试.武汉:
华中科技大学出版社,2000.
[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.北京:
电子工业出版社,2002.
完成期限2月28日-3月4日
指导教师
专业负责人
2011年2月25日
1、电路原理
1、调频接收机基本原理
图1组成框图
一般调频接收机的组成框图如图1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fS,进入混频器。
第一本机振荡器输出的高频信号f1亦进入第一混频器,则混频级的输出为含有fS、f1、(fS+f1)、(fS–f1)等频率分量的信号。
混频器的输出接滤波器电路,选出第一中频信号f3=f1–fS,f3与第二本机振荡器输出的高频信号f2进入第二混频器,第二混频器的输出信号的频率成分有f3、f2、f2+f3、f2-f3、滤波器选出第二中频信号,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fΩ,由低频功放级放大,驱动扬声器。
从天线接收到的高频信号fS,经过混频、滤波成为固定中频fI=f1–fS的接受机,称为超外差式接受机。
这种接收机的灵敏度较高,比较性较好,性能也比较稳定。
在本实验中采用了MC3361芯片,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MC3361实现MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路,主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。
MC3361集成电路采用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Vcc=3.6V时,静态耗电电流典型值为2.8mA),灵敏度高(在2.0μV输入时典型值为-3dB),音频输出电压幅值大。
它的内电路结构框图如图1所示。
IC内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455kHz宽带中频限幅放大器、双差分正交调频鉴频器、音频放大器及静噪控制电路。
图2MC3361的内部电路
MC3361的内部振荡电路与Pin1和Pin2的外接元件组成第二本振级,第一中频IF输入信号10.7MHz从MC3361的Pin16输入,在内部第二混频级进行混频,其差频为:
10.700-10.245=0.455MHz,也即455kHz第二中频信号。
第二中频信号由Pin3输出,由455kHz陶瓷滤波器选频,再经Pin5送入MC3361的限幅放大器进行高增益放大,限幅放大级是整个电路的主要增益级。
Pin8的外接元件组成455kHz鉴频谐振回路,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Pin9输出音频信号。
Pin12——Pin15为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。
MC3361内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Pin10为输入端,Pin11为输出端。
Pin6和Pin7为第二中放级的退耦电容。
2.主要技术指标
(1)工作频率
;
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。
(2)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。
(3)中频
;
本振高频f2和天线接收到的高频f1同时进入混频器,混频器经过谐振选出的(f2-f1),即为中频
(4)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5~30uV。
二、设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
图3整机电路图
1.1混频电路
是一种简单点频接收实用混频放大器电路,其中三极管T1实现频率变换将接收到的信号
与三极管T2和晶体组成的本机振荡的输出信号
进行混频,由
和C选频网络选出中频信号
,其原理是,利用三极管集电极电流ic与输入电压ubc之间的非线性关系实现频率转换。
变换后的调制参数(调制信号和偏频)保持不变,仅仅改变载波频率,因为高频调制信号从基级输入,本机振荡信号从发射极输入。
这种电路的特点是:
信号的相互影响较小,不容易产生牵引现象,但是要求本振的输出电压幅值较大,以便使三极管工作在非线性区,实现频率转换。
电路图如下:
图4混频器电路
1.2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。
图中B1、B2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。
电路图如下:
图5中频放大电路
1.3鉴频电路
图是双失谐回路鉴频器的原理图。
它是由三个调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。
初级回路谐振于调频信号的中心频率,其通带较宽。
次级两个回路的谐振频率分别W01、W02,并使W01、W02与Wc成对称失谐。
即:
W01-Wc=Wc-W02。
当输入调频信号的频率为Wc时,两个次级回路输出电压幅度相等,经检波后输出电压U0=U01-U02。
当输入调频信号的频率由Wc向升高的方向偏离时,L2C2回路输出电压大,而L1C1回路输出电压小,则经检波后U01<U02,则U0=U01-U02<0。
当输入调频波信号的频率由Wc向降低方向偏离时,L1C1回路输出电压大,L2C2回路输出电压小,经检波后U01>U02,则U0=U01-U02>0。
电路图如下:
图6鉴频器电路
1.4低频功率放大电路
变压器耦合单管功率放大电路,图中Rb1、Rb2和Re组成分压式电流负反馈偏置电路,Ce是发射极旁路电容器,RL为放大器的负载电阻,T1和T2是输入和输出变压器,统称为耦合变压器。
其作用一方面是隔断直流耦合交流信号,另一方面用来变换阻抗,使负载能够获得最大的功率。
三极管V常被称为功放管。
通常功率放大器的负载RL小于三极管集电极所需最佳负载R′L,阻抗不匹配。
根据变压器变换阻抗原理,T2的初、次级阻抗关系为:
R′L=n2RL式中,n=
是变压器的匝数比,只要合理地选择变压比n,即可使负载RL通过T2在它的初级得晶体管所需要的最佳负载阻抗R′L。
图7变压器耦合单管功率放大电路
等效电路图如下:
图8低频功放仿真电路图
2、电路工作状态
(1)按下开关,调试好小信号放大单元电路,调试好高频功率放大单元电路;
(2)连接好接收电路,同时连接好试验箱所配的天线;
(3)在不加调制信号的情况下,接通接收电路的电源,调节变容二极管,用示波器探头测量TTB2,当TTB2处有455KHz的信号输出时,说明调频单元的工作频率再10.7MHz附近。
从此处加入1KHz,峰峰值为100mV左右的调制信号,则从TTB1处又是勃起可观测到输出的解调波;
(4)当从TTB1处观察鉴频输出信号,此时如果波形失真可以微调LB1和微调LB2。
注意观察鉴频信号频率与调制信号频率是否一致,幅度大小与调制频偏的关系。
如果TTB1处的信号失真,一般要考虑是否调制信号幅度过大,以及变容二极管调频产生的调频信号的中心频偏10.7MHz太远
3、仿真及仿真结果分析
图9模拟混频器仿真输出
图10中频放大仿真波形
图11鉴频电路仿真波形
图12低频功放仿真波形
4、设计电路的性能评测(经分析或测试是否达到了设计要求)
经过实验测试,虽然得到的已调信号有些失真,但调频接收机实现了解调调频信号的功能,基本达到了设计要求,即设计指标:
工作频率
;输出功率
(
);中频
;灵敏度
。
三、结论及心得体会
通过这次对调频接收机的设计与制作,让我了解了设计电路的过程,也让我了解了关于调频接收机的原理与设计理念。
实际接线中有着各种各样的条件制约,不可能与理想情况完全一致,。
所以,在设计时应考虑两者的差异,从中找出最适合的设计方法
通过这次课程设计,让我对各种电路都有了大概的了解,所以说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
一个星期的课程设计时间飞快的过去了。
在一周的时间中,我独立完成了设计报告的书写、相关资料的查询和搜集、电路图的仿真模拟、电路相关数据和参数的整理和分析、等任务。
在课程设计的过程中,自己遇到了这样那样的困难,但最后运用自己的相关知识、查阅相关资料和请教同学老师等方式成功克服了。
参考资料
[1]张肃文《高频电子线路(第四版)》高等教育出版社
[2]曾兴雯《高频电子线路辅导》西安电子科技大学出版社
[3]戴峻浩《高频电子线路指导》国防工业出版社
[4]谢自美《电子线路设计实验测试》(第三版)华中科技大学出版社,2006
[5]刘泉《通信电子线路》武汉理工大学出版社2005
东北石油大学课程设计成绩评价表
课程名称
高频电子线路
题目名称
调频接收机的设计
学生姓名
学号
指导教师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务,难易程度和工作量符合教学要求,工作努力,遵守纪律,出勤率高,工作作风严谨,善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理,计算过程简练准确,分析问题思路清晰,结构严谨,文理通顺,撰写规范,图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识,对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语:
指导教师:
2011年3月8日
- 配套讲稿:
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- 调频接收机的设计 调频 接收机 设计