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超外差调频接收机的设计

摘要随着现在社会的快速发展,人们都电子产品的要求越来越高,因而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。

要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路,大到超级计算机、小到袖珍计算器,很多电子设备都有高频电路。

高频电路大部分应用于通信领域,信号的发射、传输、接收都离不开高频电路。

通信技术在我们的生活中广泛应用,而我所学的是电子信息工程,有一部分涉及的是通信技术,所以对于这次设计,我选择了超外差式调频接收机。

在以前应用最广泛的是调频接收机,随着科学技术的发展,出现了超外差式调频接收机。

所谓超外差,是指将所要接收的电台在调谐电路里调好以后,经过电路本身的作用,就变成另外一个预先确定好的频率,然后再进行放大和检波。

这个固定的频率,是由差频的作用产生的。

如果我们在收音机内制造 - 个振荡电波 ( 通常称为本机振荡 ) ,使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合,这种工作叫混频。

由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率,这就是外差作用。

采用了这种电路的接收机叫外差式收音机,混频和振荡的工作,合称变频。

在本次设计中,其目的是得到一个调频接收机机。

在超外差式调频接收机的设计过程中,应将其分为高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、低频放大七个部分。

整个电路的设计必须注意几个方面。

选择性好的级,应尽可能靠近前面,因在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去,效果最好。

如干扰及信号很大,则由于晶体管的非线性,将产生严重的组合频率及其他非线性失真,这时滤除杂波比较困难。

为此,在高级接收机中,输入电路常采用复杂的高选择电路。

为了使混频和本振分别调到最佳状态,要采用单独的本振。

总的来说,设计一部接收机时必须全面考虑,妥善处理一些相互牵制的矛盾,特别要抓住主要矛盾(稳定性、选择性、失真等),才能使得接收机有较好的指标。

关键词:超外差,调频,本振,混频摘要 (5)目录 (6)第1章引言、设计任务描述、思路及方案 (7)1.1引言 (7)1.2设计任务描述 (7)1.3设计思路 (8)1.4 设计方案 (9)第2章设计总体方案 (10)2.1工作原理 (10)2.2电路方框图 (10)第 3 章各部分电路分析 (11)3.1高频放大电路 (12)3.2本振电路 (13)3.3混频电路 (14)3.4.中频放大电路 (15)3.5限幅电路 (17)3.6鉴频电路 (18)3.7.低频放大电路 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录A1.1 (24)附录A1.2 (25)第1章引言、设计任务描述、思路及方案1.1引言在本次设计中,其目的是得到一个超外差调频接收机机。

在超外差式调频接收机的设计过程中,应将其分为高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、低频放大七个部分。

整个电路的设计必须注意几个方面。

选择性好的级,应尽可能靠近前面,因在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去,效果最好。

如干扰及信号很大,则由于晶体管的非线性,将产生严重的组合频率及其他非线性失真,这时滤除杂波比较困难。

为此,在高级接收机中,输入电路常采用复杂的高选择电路。

1.2设计任务描述设计题目:超外差式调频接收机1设计目的:巩固已学的理论知识,能够建立无线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,正确设计、计算接收机的各个单元电路。

2基本要求:(1)设计一个超外差式调频接收机,(2)设计指标1、接收频率范围 85~108MHz2、灵敏度≤1mV3、选择性≥50dB4、频率特性通频带为200KHz5、输出功率≥100mW1.3设计思路根据此次课程设计的要求,我设计的是超外差式调频接收机。

整个电路由六部分组成,分别为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大。

(1)高频放大:高频放大器是用来放大高频信号的器件(在接收机中,高放所放大的对象是已调信号,它除载频信号外还有边频分量)。

根据高放的对象是载频信号这一情况,一般采用管子做放大器件,而且并联谐振回路作为负载,让信号谐振在信号载频(若有边频分量,便要设计回路的通频带能通过边频,使已调信号不失真)。

这样做的好处是:1)回路谐振能抑制干扰;2)并联回路谐振时,其阻抗很大,从而可输出很大的信号。

(2)混频:混频是将高频放大信号和本振信号混合,输出一个中频信号,在调频电路中,本振信号必须是独立的,这是与调幅电路最大的一个区别。

混频电路是一种典型的频谱搬移电路,可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。

(3)本振:本振电路用LC谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率,将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频,得到一个中频信号。

(4)中放:如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频,就不可能进入放大电路。

因此在接收一个需要的信号时,混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉,加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路,所以接收机的选择性指标很高。

超外差式接收机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。

因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号,然后都能进入中频放大级,所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。

中放的级数可以根据要求增加或减少,更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。

此外,由于中频是恒定的,所以不必每级都加入可变电容器选择电台,避免使用多联同轴可变电容器,而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成接收。

(5)鉴频:在鉴频器部分,采用比例鉴频器,普通鉴频器的线性范围较宽,调整较易,但在鉴频器前必须加上一级限幅器,而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性,必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数,也可以在前一级加一个限幅器。

(6)限幅:本次设计的限幅电路采用二极管限幅器。

(7)低频放大:一般从鉴频器输出的信号都比较小,为了得到我们所需的信号,必须将输出信号进行放大。

一般采用三极管放大电路来实现这一功能。

因为本次设计是音频信号,所以采用运算放大器效果比较好。

高频电路很容易受到干扰,所以对信号的要求比较高,在中频放大器电路的输出端,如果直接接鉴频器,很可能得到很多不需要的波形,用滤波器很难滤除,所以在鉴频器的输入端加一级限幅器,去除不需要的波,使输出更为纯净。

1.4设计方案方案一:电路的开始部分是由高频放大电路和本振信号混频,输出一个中频信号。

因为这是超外差调频接收机,所以混频电路和调幅接收机有着明显的不同,在调频电路中,本振电路是独立的。

在放大电路部分,采用场效应管共源极放大电路。

本振电路才用LC振荡电路,两个信号分别输入混频器,得到一个中频信号。

为了得到高的增益,而整个电路的增益取决于中放,同时也抑制了邻近干扰。

在中频放大电路的输出端,接一个限幅器,其目的是如果直接接鉴频器,很可能得到很多不需要的波形,用滤波器很难滤除,所以在鉴频器的输入端加一级限幅器,去除不需要的波,使输出更为纯净。

鉴频器是将原调制信号解调出来,在本次设计中采用比例鉴频器。

为了能够得到我们所需要的效果,在电路的最后采用低频放大电路。

超外差式收音机的中频放大电路采用了固定调谐的电路,这 - 特点使它比其他接收机优越得多,综合起来有如下优点:(1) 用作放大的中频,可以选择那些易于控制的、有利于工作的领率 ( 我国采用的中频频率为 465 千赫 ) ,以便适合于管子和电路的性质,能够得到较为稳定和最大限度的放大量。

(2) 各个波段的输入信号都变成了固定的中频,电路将不因外来频率的差异而影响工作,这样各个频带就能够得到均匀的放大,这对于频率相差很大的高频信号 ( 短波 ) 来说,是特别有利的。

(3) 如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频,就不可能进入放大电路。

因此在接收一个需要的信号时,混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉,加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路,所以接收机的选择性指标很高方案二:电路的开始部分和方案一基本一样,都是将高频放大信号和本振信号经过混频器,输出一个中频信号。

在中频放大电路设计中,采用两级以上的中频放大电路。

鉴频器采用比例鉴频器,所以在鉴频器的输入端不使用限幅器,比例鉴频器的效果比普通鉴频好很多,所以可以不使用限幅器。

在整个电路的最后,还是采用三极管放大电路。

综合考虑,第一种方案更适合我,利用第一种方案可以很好的利用我本学期所学的知识。

所以我采用第一种方案。

第2章设计总体方案2.1 工作原理在超外差式调频接收机的设计过程中,应将其分为高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、低频放大七个部分。

整个电路的设计必须注意几个方面。

选择性好的级,应尽可能靠近前面,因在干扰及信号都不大的地方把干扰抑制下去,效果最好。

如干扰及信号很大,则由于晶体管的非线性,将产生严重的组合频率及其他非线性失真,这时滤除杂波比较困难。

为此,在高级接收机中,输入电路常采用复杂的高选择电路。

为了使混频和本振分别调到最佳状态,要采用单独的本振。

超外差式接收机能够大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。

因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号,然后都能进入中频放大级,所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。

中放的级数可以根据要求增加或减少,更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。

此外,由于中频是恒定的,所以不必每级都加入可变电容器选择电台,避免使用多联同轴可变电容器,而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成选台。

超外差电路的典型应用是超外差接收机,其优点是:①容易得到足够大而且比较稳定的放大量。

②具有较高的选择性和较好的频率特性。

③容易调整。

缺点是电路比较复杂,同时也存在着一些特殊的干扰,如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。

随着集成电路技术的发展,超外差接收机已经可以单片集成。

2.2 电路方框图第3章 各部分电路分析3.1 高频放大电路高频放大器是用来放大高频信号的器件,在接收机中,高频放大器放所放大的对象是已调信号,它除载频信号外还有边频分量)。

根据高放的对象是载频信号这一情况,一般采用管子做放大器件,而且并联谐振回路作为负载,让信号谐振在信号载频(若有边频分量,便要设计回路的通频带能通过边频,使已调信号不失真)。

这样做的好处是:1)回路谐振能抑制干扰;2)并联回路谐振时,其阻抗很大,从而可输出很大的信号。

对高放的主要要求是:(1) 工作稳定:放大器可能会产生正反馈,它影响放大器的稳定工作,严重时,会引起振荡,使放大器变成振荡器,从而完全破坏了放大器的正常工作。

因此,在正常工作中要保证放大器远离振荡状态而稳定的工作。

(2)选择性好,有一定的通频带。

(3)失真小,增益高,并且工作频率变化时增益变动不应过大,工作频率越高,晶体管的放大能力越小,增益越低。

增益变化太大时,则灵敏度相差将很悬殊。

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