高频电子线路专业课程设计方案报告.doc

《高频电子线路》
课
程
设
计
报
告

设计题目：调频接受机设计
学院 信息工程学院
专业班级 测控0801
姓名 姜永松
学号 001358
指引教师 梁凤梅

-1-11

调频接受机设计与调试
一 设计目
通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学理论知识，能建立无线电调频接受机整机概念，理解调频接受机整机各单元电路之间关系及互相影响，从而能对的设计、计算调频接受机单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接受机
调节及测试办法。
二 调频接受机重要技术指标
1．工作频率范畴
接受机可以接受到无线电波频率范畴称为接受机工作频率范畴或波段覆盖。接受机工作频率必要与发射机工作频率相相应。如调频广播收音机频率范畴为88～108MH，是由于调频广播收音机工作范畴也为88～108MHz
2．敏捷度
接受机接受薄弱信号能力称为敏捷度，通惯用输入信号电压大小来表达，接受输入信号越小，敏捷度越高。调频广播收音机敏捷度普通为5～30uV。
3．选取性
接受机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要信号）
能力称为选取性，单位用dB（分贝）表达dB数越高，选取性越好。调频收音机中频干扰应不不大于50dB。
4．频率特性
接受机频率响应范畴称为频率特性或通频带。调频机通频带普通为200KHz。
5．输出功率
接受机负载输出最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
三 基本设计原理

调频接受机构成

普通调频接受机构成框图如图所示。其工作原理是：天线接受到高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出另一高频 f2亦进入混频级，则混频级输出为具有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量信号。混频级输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），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，由低频功放级放大。由于天线接受到高频信号通过混频成为固定中频，再加以放大，因而接受机敏捷度较高，选取性较好，性能也比较稳定。
中放任务，是把变频器输出中频信号放大后，输入到检波器。在超外差接受机中，信号放大任务大某些是由中频放大器来完毕。中放级好坏对接受机敏捷度、选取性、失真和自动增益控制等重要指标有着决定性影响。因而对中放规定是：增益高，稳定性好，具备良好通频带特性。也就是说，对于干扰信号抑制能力强，选取性要好，而对信号自身影响或衰减要小，自动增益控制对整机频带影响要小。
在调频接受机状况下，载波振幅大小并不包具有用信号，这就使咱们有条件运用限幅办法把调频波中由噪声产生调幅分量完全消除后，再送到鉴频器去。起着消除这种调幅分量作用电路，叫做限幅器。限幅电路除了能有效地抑制干扰外，尚有一种作用就是保持输出信号幅度稳定不变。如果输入信号振幅高于某一规定值时，由于限幅作用，它输出信号幅度也不会发生变化。
鉴频器又称频率检波器，它任务就是从调频波中检出原调制信号。要完毕这个任务，普通要分为两步进行。第一步先将等幅调频波变化成振幅随频率变化调幅波，使其幅度变化规律和频率变化规律相似。第二步再用振幅检波器除去载波，最后得到音频信号。
四 单元电路设计
1、 高频小信号放大电路
如下图所示为共射级接法晶体管高频小信号放大器。

她不但要放大高频信号，并且还要有一定选频作用，因而晶体管负载为LC并联谐振回路。其详细工作原理如下：
从天线ANTA1接受到高频信号通过CA1、CCA1、LA1构成选频回路，选用信号为fs=10.7MHZ有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级构成调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入ICB1(MC3361).
2.混频电路
混频计时把高频信号通过频率变换，变为一种固定频率。这种频率变换普通是将已调波载波从高频变为中频，同步必要保持其调制规律不变。
由于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增益，从而提高收音机敏捷度。在较低而又固定中频上，还可以用较复杂回路系统或滤波器进行选频。它们具备接近抱负矩形选取性曲线，因而有较高邻道选取性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其他器件产生则称之为混频器。
该实验中用到二极管环形混频器，它组和频率小、动态范畴大、噪声小、本振电压无反向辐射，但是它变频增益不大于1.
二极管环形混频器
环形混频器原理电路如图所示，本振电压从输入和输出变压器
T、T中心抽头加入。四个二极管均按开关状态工作。各电流、电压极性如图中所示。图中实线箭头表达本振电压再副半周电流
方向；虚线箭头表达本振电压再正半周电流方向。由图可见，它相称于两个平衡混频器组合。
图 二极管环形混频电路
上图中二极管环形混频器具备如下特点：
1 构造上四个二极管接成环形。作为混频时，环形两个对角端AB和CD通过变压器接入本振信号VL和有用信号VS.
2 如果电路平衡,则各端口是互相隔离,即L端口本振信号不会通到R端,R端口有用信号不会窜入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.作为混频器时,混频损耗理论值为4dB
4 为调幅器时,考虑到高频变压器低屡屡率特性差缺陷,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.
3.中频放大电路
中频放大电路任务是把变频得到中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机敏捷度、选取性和通频带等性能指标起着极其重要作用。
  下图（a）是LC单调谐中频放大电路，图（b）为它交流等效电路。图中B1、B2为中频变压器，它们分别与C1、C2构成输入和输出选频网络，同步还起阻抗变换作用，因而，中频变压器是中放电路核心元件。
    中频变压器初级线圈与电容构成LC并联谐振回路，由于并联谐振回路对诣振频率信号阻抗很大，对非谐振频率信号阻抗较小。因此中频信号在中频变压器初级线圈上产生很大压降，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（普通说它只能通过中频信号），从而完毕选频作用，提高了接受机选取性。
     由LC调谐回路特性知，中频选频回路通频带B＝f2- f1＝fd/QL，式中QL是回路有载品质因数。QL值愈高，选取性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选取性愈差。

图5中频放大电路
4.鉴频电路
下图是回路鉴频器原理图。

图6鉴频电路
相位鉴频器是运用回路相位-频率特性来实现调幅-调频波变换，上图中输入电路初级回路、和次级回路、均调谐于调频波中心频率。她们完毕波形变换，将等副调频波变换成幅度随瞬时频率变化调频波（及调幅-调频波）。、R、和、R、构成上下、两个振幅检波器，且特性完全相似，将振幅变化监测出来。负载电阻R普通比旁路电容高频容抗大多，而耦合电容与旁路电容容抗则不大于高频扼流圈感抗。因而，初级回路上信号电压几乎所有降落在扼流圈上。
并且，每个检波器上均加有两个电压，即和。但是一种检波器输入时它们之和，另一种则是她们之差。只要在耦合回路通频带范畴内，当调频波瞬时频率变化时，无论是还是
她们振幅都保持恒定，但是她们之间相位关系随频率而发生变化。
将超前于一种角度。这个角度也许是/2,也许不不大于/2，也也许不大于/2，重要取决于信号频率是等于、不大于或不不大于中心频率。正是由于这种相位关系与信号频率关于，才导致两个检波器输入电压大小产生了差别。
5.MC3361电路及功能
在本实验中采用了MC3361芯片，该调频接受机中混频、中频放大、鉴频、低频放大等其她功能电路所有由MC3361实现
MC3361是美国MOTOROLA公司生产单片窄带调频接受电路，重要应用于语音通讯无线接受机。片内包括振荡电路、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。重要应用在二次变频通讯接受设备。其重要特性如下：
低功耗（在Vcc=4.0V，耗电典型值仅为3.9mA）
极限敏捷度：2.6uV(-3bB)（典型值）
少量外接元件
工作电压：2.0—8.0V
DIP16和SO-16两种封装形式
工作频率：60MHz(max)

MC3361外形图

 MC3361典型应用电路图

Mc3361极限参数

名称
引脚位置
标记符
极限值
单位

电源电压
4
Vcc(max)
10
V(DC)

工作电压范畴
4
Vcc
4—8
V(DC)

检波输入电压
8
-
1.0
Vp-p

输入电压
16
V16
1.0
VRMS

静噪功能
14
V14
-0.5—5.0
Vpk

焊接温度
-
Tj
150
℃

工作周边温度范畴
-
TA
-30—+70
℃

储藏温度
-
Tstg
-65—+150
℃

MC3361引脚功能
引脚
名称
功能阐明
引脚
名称
功能阐明
1
OS
中频振荡器外接
元器件端
9
Demod
解调输出
2
OS
中频振荡器外接
元器件端
10
Fitter-in
滤波器输入
3
Mix-out
混频器输出端
11
Fitter-out
滤波器输出
4
Vcc
电源正极，范畴２－８Ｖ
12
Sque
静噪输入
5
Lin-in
限幅放大器输入端
13
Scan
扫描控制
6
Decouple
去耦
14
Mute
静音
7
Decouple
去耦
15
GND
电源负极
8
Quad
正交线圈
16
Mix-out
混频输入端

MC3361调频接受机工作原理如下
MC3361内部振荡器与1脚和2脚外接元器件构成第二本振级，振荡频率为10.245MHz。第一中频10.7MHz输入信号从MC336116管脚输入，在内部混频器与10.145MHz本振信号进行混频，产生若干混频信号，其中差频信号10.7MHz-10.245MHz=0.455MHz，即第二中频信号由3脚外接455kHz陶瓷滤波器FL选频输出，再经5脚送入MC3361限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路重要增益级。8脚外接元器件构成455kHz鉴频谐振回路，经放大后第二中频信号在鉴频器进行解调，解调输出音频信号经音频电压放大器AF放大后由9脚输出。再经电阻、电容等构成高频滤波网络滤除掉高频成分，改进输出信号波形。12脚和15脚外接电路与内部静噪触发电路构成载频检测和电子开关电路，用于调频接受机静噪控制。
MC3361集成电路采用16脚双列直插式封装。它具备较宽电源电压范畴(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),敏捷度高(在2.0μV输入时典型值为－3dB)，音频输出电压幅值大。它内电路构造框图如图1所示。IC内设立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。
五 整体电路设计
下图所示为整体电路图

图7调频接受机电路图
从天线ANTA1接受到高频信号通过CA1、CCA1、LA1构成选频回路，选用信号为fs=10.7MHZ有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级构成调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入ICB1(MC3361)16管脚与本振信号10.245MHz(MC33611、2脚外挂10.245MHz晶体及微调电容与内部振荡单元产生)进行混频，产生差频信号从3管脚输出，经455KHz陶瓷滤波器滤波后又从5脚进入MC3361进行放大，MC33618脚外挂鉴频电路，最后从9脚输出调制信号
六、实验内容
(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).连接好发射电路和接受电路（连LE2、LE1、LE3、LE4、LE5、LE6、LA1、LB1），同步用实验箱所配天线（一端带夹子导线）分别将发射单元天线ANTE1和本实验单元天线ANTA1连好.
(3).在不加调制信号状况下，接通发射电路和接受电路电源，调节变容二极管单元L84，用示波器探头测量TTB2，当TTB2处有455 KHz信号输出时，阐明调频单元工作频率在10.7MHz附近。此时从处加入1KHz，峰峰值为100mV左右调制信号，则从TTB1处用示波器可观测到输出解调波。

图8调频波与解调波抱负波形
(4).当从TTB1处观测鉴频输出信号，此时如果波形失真可以微调LB1和微调L84。注意观测鉴频信号频率与调制信号频率与否一致，幅度大小与调制频偏关系（调制频率可以通过变化调制信号大小来变化）。如果TTB1处信号失真，普通要考虑与否调制信号幅度过大以及变容二极管调频产生调频信号中心频率偏高10.7MHz太远
七 实验数据及调试
本次操作敏捷度从信号发生器直接读出、解调信号是在示波器上直接读出、失真度用失真测试仪测出，详细数据如下表：
敏捷度
0.1mV
解调信号频率
0.998KHz
失真度
23.8%
调试过程
检查电路与否有错，检查模块与否装错和与否有漏装元件。检查各单元电路接入位置与否对的。检查各级直流工作点，若有不符合者，可调节相应分立元件关于某些。检查电路中电解电容正负极性与否有误。集成电路则应先检查外围电路与否有故障，最后才考虑换集成块。
八 设计总结
无线电信号接受机试先用接受天线将受到电磁波转变为已调波电流，然后从这已调波电流中检出原始信号。最后再由听筒或扬声器将通过检波取出音频电流转为震动声音信号。但是，接受天线所收到电磁波很薄弱，为了提高接受机敏捷度，可在检波器之前加一级至几级高频小信号放大器，然后再检波。检波之后，再通过恰当低频放大，送到扬声器或耳机中转为声音，这样接受机叫做直接放大式接受机。
超外差式接受机基本原理是：从无线收到薄弱高频信号先通过一级或几级高频小信号放大器放大，然后送至混频器与本地振荡器所产生等幅振荡电压相混合，所得到输出电压包络线形状不变，仍与本来信号波形相似，但载波频率所转换为两个高屡屡率之差，（或和），这叫做中频。中频电压再经中频放大器放大，送入检波器，得检波输出电压。最后检波输出电压经低频放大器放大，送到扬声器（或耳机）中转变为声音。
本学期开设了高频电子线路这门课程。这次课程设计使我明白要设计一种成功电路，必要要细心，耐心，认真。课程设计过程中诸多环节在设计时需要重复实践，其过程很啰嗦，有时花很长时间设计出来电路还是需要重做，那时心中会很暴躁，就需要咱们静下心，仔细查找因素，然后做出相应改动。在实验室有限条件和自己有限知识里，非常感谢指引教师诲人不倦精神。在接触课程设计之前，由于这门课程难度很深度，我对高频是敬而远之心态，因此基本知识以及逻辑推理思维方面都是相称欠缺。在对高频实验模块操作办法所知甚少和对调试知识几乎一无所知限度，最后完毕了课程设计规定，要非常感谢指引教师耐心指引和同窗们热心协助。
九 元器件清单

信号发生器
示波器
失真测试仪
导线
探头
天线

十 参照书目
张肃文 陆兆熊 高频电子线路（第四版） 高等教诲出版社
曾星雯 陈健 高频电子线路辅导 西安电子科技大学出版社
戴峻浩 高频电子线路指引 国防工业出版社