收音機課程設(shè)計報告--調(diào)幅收音機的電路設(shè)計

1、<p>　　《高頻電子線路》課程設(shè)計</p><p>　　題目 調(diào)幅收音機的電路設(shè)計 </p><p>　　二O一一年 12月 22 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　調(diào)幅接收機是一種常用的廣播通信工具,有多種制作形式。例如超外差式調(diào)幅接收機和點頻調(diào)幅接收機。本文主要介紹點頻

2、調(diào)幅接收機的電路設(shè)計與調(diào)試方法.此種調(diào)幅接收機主要有五部分組成,輸入回路,高頻放大,本機振蕩,解調(diào)和音頻放大.輸入回路是選擇接收信號的部分,需要調(diào)諧于接收機的工作頻率;高頻放大是將輸入信號進(jìn)行放大,同樣需要調(diào)諧于接收機的工作頻率;解調(diào)是將已調(diào)信號還原成低頻信號;本機振蕩則是為解調(diào)器提供與輸入信號載波同頻的信號;最后的音頻功放則是將聲音信號放大。</p><p>　　關(guān)鍵詞：調(diào)幅，變頻，檢波，</p>

3、<p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p><b>　　目　錄II</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)、目的、要求1&l

4、t;/p><p>　　1.2.1設(shè)計任務(wù)1</p><p>　　1.2.2設(shè)計目的1</p><p>　　1.2.3設(shè)計要1</p><p>　　第2章 設(shè)計總體方案2</p><p>　　2.1工作原理與框圖2</p><p>　　2.1.1工作原理2</p>&l

5、t;p>　　2.1.2設(shè)計電路框圖2</p><p>　　第3章 各單元電路設(shè)計與分析3</p><p><b>　　3.1變頻電路3</b></p><p>　　3.2中頻放大器3</p><p><b>　　3.3檢波器4</b></p><p>　　3.

6、4音頻放大器4</p><p>　　3.5自動增益控制電路5</p><p>　　第4章 元件參數(shù)計算與選擇6</p><p>　　4.1元件參數(shù)計算6</p><p><b>　　4.2元件選擇6</b></p><p>　　第5章 接收機整機電路分析8</p><

7、;p>　　5.1整機電路原理圖8</p><p>　　5.2原理圖分析8</p><p>　　第6章 調(diào)幅接收機的工作范圍及相關(guān)參數(shù)9</p><p><b>　　6.1工作范圍9</b></p><p>　　6.2相關(guān)工作參數(shù)9</p><p><b>　　總結(jié)10&

8、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.熟悉設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求。</p><p>　　2.選定方案的論證及整體電路框圖的工作原理。</p><p>　　3.單元電路

9、的設(shè)計及計算，元器件選擇，電路圖。</p><p>　　4.按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)畫出整體電路圖，列出元件﹑器件明細(xì)表。</p><p>　　5.對設(shè)計成果作出評價，說明本設(shè)計特點和存在的問題，提出改進(jìn)意見。</p><p>　　6.獨立思考，認(rèn)真設(shè)計。</p><p>　　7.認(rèn)真書寫課程設(shè)計說明書。</p><p><

10、;b>　　設(shè)計目的</b></p><p>　　通過調(diào)幅接收電路設(shè)計設(shè)計，學(xué)生應(yīng)建立無線電接收機的整機概念，了解接收整機各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計、計算接收機的各個單元電路：包括高頻放大級、主振級、中放級、檢波級及音頻放大器的參數(shù)設(shè)計、元器件選擇。</p><p>　　2.1工作原理與框圖</p><p><b>　　

11、2.1.1工作原理</b></p><p>　　天線從空間接收個重點太發(fā)送的無線電波，并將他們轉(zhuǎn)換成電信號送到輸入調(diào)諧回路，輸入調(diào)諧回路從中選出某一個電臺節(jié)目信號再送到混頻電路，與此同時本真電路會產(chǎn)生一個頻率很高的本振信號也送到混頻電路，在混頻電路中，本振信號與電臺信號進(jìn)行差拍（相減），得到頻率為465kHz的中頻信號。頻率為465kHz的中頻信號經(jīng)中頻放大器放大后，由檢波器解調(diào)出音頻信號，經(jīng)低放和功

12、放，送給揚聲器發(fā)出聲音。</p><p><b>　　2 局部電路的設(shè)計</b></p><p>　　2.1 天線回路的設(shè)計</p><p>　　天線在無線電通信技術(shù)中是起到發(fā)射或接收電磁波的作用，天線性能的優(yōu)良與否，往往在無線通信中起到事半功倍的作用。從原理上講，發(fā)射天線和接收天線是互易的，但在實際應(yīng)用中還是有差別的。一副在某一段頻率上發(fā)射性

13、能優(yōu)良的天線，一定也是在該段頻率上接收性能優(yōu)良的接收天線，但隨便一條能接收的天線，卻不一定也是優(yōu)良的發(fā)射天線。一般來說（除了發(fā)射和接收共用的天線），發(fā)射天線為了突出和強調(diào)發(fā)射效果，往往采用諧振天線（窄帶天線），而接收天線卻往往采用非諧振天線（寬帶天線），即使接收天線回路在某些頻率上存在諧振，但天線回路衡量諧振程度的品質(zhì)因數(shù)（Q值）還是比較低的，這樣的天線基本上可以看成是非諧振天線。如果用想同一條天線來完成全波段接收，包括 V/U 波段，

14、甚至到 1G 以上頻率的接收，最好是選擇一些廠家經(jīng)過專門設(shè)計的寬帶天線，有些寬帶天線可以工作在 500kHz-1500MHz的頻率范圍內(nèi)，但寬帶天線（非諧振天線）接收弱信號的效果總是不如窄帶天線（諧振天線）。</p><p>　　本次課程設(shè)計中采用的是諧振天線回路。具體的電路設(shè)計如下圖:</p><p>　　圖2.1 天線回路的電路設(shè)計</p><p>　　圖為單調(diào)

15、諧輸入回路。根據(jù)接收信號的中心頻率 f0 和接收信號的帶寬 B，確定表示輸入回路諧振特性的品質(zhì)因數(shù)Q = f0/ B</p><p>　　根據(jù)中心頻率 f =1/(2? LC)，確定回路電感 L和電容C 的值。其中，電容值不能太小，否則，分布電容會影響回路的穩(wěn)定性，一般取 C>>Cie(Cie 表示下級高頻放大電路中晶體管的輸入電容)。為便于調(diào)整，實際電路中電容</p><p>

16、;　　C 常用固定電容和可變電容并聯(lián)的形式。</p><p>　　在設(shè)計輸入回路時，還要考慮它與天線之間，以及它與下一級放大電路之間的阻</p><p>　　抗匹配。所以，要事先確定天線的等效阻抗，以及放大電路的等效輸入阻抗。輸入回路可以采用部分接入的方法，改善下一級電路對輸入回路選頻性能的影響。</p><p>　　2.2 高頻放大部分電路的設(shè)計</p&g

17、t;<p>　　高頻小信號放大電路的穩(wěn)定性是一項重要的指標(biāo)，單管共發(fā)射極放大電路用作高頻放大器時，晶體管反相傳輸導(dǎo)納對放大器輸入導(dǎo)納的作用，會引起放大器工作 不穩(wěn)定。當(dāng)放大器采用下面所示的共射-共基級聯(lián)放大器時，共基電路的特點是輸入阻抗很低輸出阻抗很高，當(dāng)它和共射電路連接時相當(dāng)于放大器的負(fù)載導(dǎo)納很大，此時放大器的輸入導(dǎo)納晶體管內(nèi)部的反饋影響相應(yīng)減小，甚至可以不考慮內(nèi)部反饋的影響。</p><p>　

18、　在對電路進(jìn)行定量分析時，可以把兩個級聯(lián)晶體管看做一個復(fù)合管。這個復(fù)合管的導(dǎo)納參數(shù)由（y參數(shù)）由兩個晶體管的電壓，電流和y參數(shù)決定。一般選用同型號的晶體管作為復(fù)合管，那么他們的導(dǎo)納參數(shù)可以認(rèn)為是相同的，只要知道這個復(fù)合管的等效導(dǎo)納參數(shù)，就可以把這類放大器看成一般的共射級放大器。經(jīng)過y參數(shù)的理論計算分析知，級聯(lián)放大器的增益計算方法和單管共射電路的增益計算方法相同，但是穩(wěn)定性卻大大提高。</p><p>　　具體的設(shè)

19、計電路圖如下：</p><p>　　圖2.2高頻放大部分電路設(shè)計</p><p>　　2.3 本機振蕩電路的設(shè)計</p><p>　　本機振蕩即正弦波振蕩器，產(chǎn)生頻率為f的等幅振蕩信號。其振蕩信號與輸入信號載波同頻。振蕩信號要輸入解調(diào)器。</p><p>　　具體的本振電路設(shè)計如下圖:</p><p>　　圖2.3高頻

20、振蕩部分電路設(shè)計</p><p>　　2.4 解調(diào)電路的設(shè)計</p><p>　　檢波即調(diào)幅波的解調(diào)，從輸入的調(diào)幅波中還原調(diào)制信號?？梢姡瑱z波器是調(diào)幅接</p><p>　　收機的核心電路，衡量它性能的指標(biāo)主要有檢波效率、檢波失真、等效輸入電阻等。為了了解解調(diào)，我們首先來看調(diào)制的過過程。調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅按調(diào)制信號的

21、規(guī)律變化。把調(diào)制信號和載波同時加到一個非線性元件上(例如晶體二極管或晶體三體管)，經(jīng)過非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實現(xiàn)調(diào)幅。幅度調(diào)制信號按其不同頻譜結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（AM）信號，抑制載波的雙邊帶（DSB）信號，抑制載波和一個邊帶的單邊帶（SSB）信號。</p><p>　　解調(diào)時可以用同步檢波或者包絡(luò)檢波。</p><p>　　利用

22、模擬乘法器的相乘原理，實現(xiàn)同步檢波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一個輸入端輸入抑制載波的雙邊帶信號，另一輸入端輸入同步信號（即載波信號），經(jīng)乘法器相乘，可得到輸出信號：</p><p><b>　?。l件：為大信號）</b></p><p>　　上式中第一項是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后兩項是高頻分量，可用濾波器濾掉，從而實現(xiàn)了雙邊帶信號的解調(diào)。</p&

23、gt;<p>　　若輸入信號為單邊帶振幅調(diào)制信號，即 ，則乘法器輸出的輸出：</p><p>　　上式中第一項是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后兩項是高頻分量，也可用濾波器濾掉。</p><p>　　如果輸入信號為有載波振幅調(diào)制信號，同步信號為載波信號,利用乘法器的相乘原理同樣能夠?qū)崿F(xiàn)解調(diào)。設(shè)，，則輸出電壓：</p><

24、;p><b>　?。l件：為大信號）</b></p><p>　　上式中第一項是直流分量；第二項是所需要的低頻調(diào)制信號分量，后面三項是高頻分量，用隔直電容及濾波器可濾掉直流分量和高頻分量，從而實現(xiàn)有載波振幅調(diào)制信號的解調(diào)。</p><p>　　同步檢波的電路如下:</p><p>　　圖2.4.1 同步解調(diào)部分電路設(shè)計</p>

25、<p>　　MC1496 是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器。它的典型應(yīng)用包括乘、除、平方、開方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻、動態(tài)增益控制等。MC1496 的和內(nèi)部電路與外部引腳圖如圖 2-11 所示。它內(nèi)部電路含有 8 個有源晶體管，引腳 8 與 10 接輸入電壓 VX、1與 4接另一輸入電壓VY，6 與12 接輸出電壓 VO。一個理想乘法器的輸出為VO=KVXVY，而實際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關(guān)系為：VO=K

26、（VX +VXOS）（VY+VYOS）+VZOX。為了得到好的精度，必須消除 VXOS、VYOS 與 VZOX 三項失調(diào)電壓。引腳 2 與 3 之間需外接電阻，對差分放大器 T5與 T6 產(chǎn)生交流負(fù)反饋，可調(diào)節(jié)乘法器的信號增益，擴展輸入電壓的線性動態(tài)范圍。具體外圍偏置電路的確定，詳見參考文獻(xiàn)。</p><p><b>　　各引腳功能如下：</b></p><p>　　

27、1：SIG+ 信號輸入正端 </p><p>　　2:GADJ 增益調(diào)節(jié)端</p><p>　　3：GADJ 增益調(diào)節(jié)端 </p><p>　　4:SIG- 信號輸入負(fù)端</p><p>　　5：BIAS 偏置端 </p><p>　　6:OUT+ 正電流輸出端</p><p><b>

28、;　　7:NC 空腳 </b></p><p>　　8:CAR+ 載波信號輸入正端</p><p><b>　　9:NC 空腳 </b></p><p>　　10:CAR- 載波信號輸入負(fù)端</p><p><b>　　11:NC 空腳 </b></p><p>

29、　　12:OUT- 負(fù)電流輸出端</p><p><b>　　13:NC 空腳 </b></p><p><b>　　14:V- 負(fù)電源</b></p><p>　　MC1496的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下如所示</p><p>　　圖2.4.2MC1496的內(nèi)部原理和芯片引腳</p>&l

30、t;p>　　二極管包絡(luò)檢波的電路如下</p><p>　　圖2.4.3由二極管組成的包絡(luò)檢波電路</p><p>　?。?）二極管D 的選擇</p><p>　　在選擇檢波二極管時，要考慮輸入信號的頻率，保證二極管的工作頻率遠(yuǎn)小于其</p><p>　　自身的截止頻率。一般可選用點接觸型檢波二極管，如 2AP9，其截止頻率為100MHz

31、，</p><p>　?。?）檢波負(fù)載電阻的確定</p><p>　　先估算檢波器后的低頻放大器等效輸入電阻 ri的值，一般為 2～5k。為滿足檢波</p><p>　　輸出波形不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件，即</p><p>　　Ma<Ri/(Rl+Ri)</p><p>　　式中 ma表示調(diào)幅度，通常，在接收機中

32、 ma最大約為 0.8，平均為 0.3，所以，一般選</p><p>　　RL=5～10 k。</p><p>　　（3）負(fù)載電容C的確定</p><p>　　根據(jù)檢波輸出波形不產(chǎn)生惰性失真的條件，得工程上確定負(fù)載電容 C的近似計算</p><p><b>　　式：</b></p><p>　　N

33、max*Rl*C<1.5</p><p>　　（4）隔直耦合電容CC的確定</p><p>　　CC 的存在主要影響檢波的下限頻率。為使調(diào)制信號頻率為最小值時，CC 上的電</p><p>　　壓降不大，不產(chǎn)生頻率失真，必須滿足下式：</p><p>　　1/(Nmin*Cc)<<Ri</p><p>

34、;　　在通常的音頻范圍內(nèi)，上式是容易滿足的。一般取CC為幾uF，如 5～10uF。</p><p>　　本次課程設(shè)計中采用的是MC1496構(gòu)成的同步檢波電路</p><p>　　2.5 音頻放大部分電路的設(shè)計</p><p>　　音頻功率放大器是調(diào)幅接收機的最后部分,用來將解調(diào)后的低頻的微弱的語音信號進(jìn)行功率放大,給揚聲器提供一定的輸出功率.當(dāng)負(fù)載一定時希望輸出功率

35、盡可能的大,輸出信號的非線性失真盡可能的小,效率盡可能的高.功放的常見電路形式有OTL電路和OCL電路.有用集成運算放大器和晶體管組成的電路也有用專用集成電路的功放.本次課程設(shè)計中采用的是集成運放組成的功放. 集成運算放大器是一種線性集成電路,使用起來較為方便。</p><p>　　下面是兩種由五端運放組成的典型功率放大電路:</p><p>　　圖2.5.1由集成運放組成音頻放大電路典例

36、1</p><p>　　圖2.5.2 由集成運放組成音頻放大電路典例2</p><p>　　本次課程設(shè)計中采用的是典例2的音頻放大電路</p><p><b>　　3 整機電路的設(shè)計</b></p><p>　　制作完各個分立部分的電路后,將各個部分的電路級聯(lián)起來,即可以得到整機的電路圖.首先要調(diào)整電路的靜態(tài)工作點,然后

37、再分級調(diào)試,從前級單元電路開始,向后逐級聯(lián)調(diào).調(diào)試合格的單元電路在整機聯(lián)調(diào)時往往出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象,產(chǎn)生的原因可能是單級調(diào)試時沒有接負(fù)載,或是所接負(fù)載與實際中的負(fù)載不等效,或是整機聯(lián)調(diào)又引入了新的分布參數(shù).因此,搭接完整電路時的參數(shù)調(diào)整十分重要。</p><p><b>　　設(shè)計中的收獲及體會</b></p><p>　　耗時幾天的高頻課程設(shè)計終于將要在自己的收獲與體會

38、中塵埃落定,這幾天真的是一直在忙碌,忙著上網(wǎng)查資料,忙著翻閱參考書.查過,看過之后還要試著在草稿紙上畫一些電路的草圖.每當(dāng)腦中有一些想法時,都會讓自己欣喜不已,然后就忙著把想法畫成草圖,驗證,然后再否定!不知道重復(fù)了多少遍這個過程,才有了現(xiàn)在的這個課程設(shè)計文檔.其中的辛苦,自不必多說.雖然痛苦,但畢竟也是收獲了很多。</p><p>　　高頻是一門比較難學(xué)的課程,相對來說,高頻的課設(shè)也是不容易做的.電路的頻率一高

39、,平時電路中很多不用考慮的東西,現(xiàn)在都會影響電路的性能.例如原件的分布參數(shù)等.這次我在課程設(shè)計中所做的課題是調(diào)幅接收機,一個很典型的高頻電路.同時它也比較全面的運用了高頻課程中所學(xué)到的知識.天線諧振回路,高頻小信號放大器,高頻振蕩器,,由MC1496構(gòu)成的同步檢波解調(diào)器以及最后的音頻功率放大器.涉及的知識點相當(dāng)?shù)亩唷?lt;/p><p>　　本次做調(diào)幅接收機時,我考慮過兩種方案,第一是做成超外差式調(diào)幅接收機,另一種是

40、做成點頻調(diào)幅接收機.經(jīng)過再三思考之后,我選擇的是點頻調(diào)幅接收機.感覺點頻調(diào)幅接收機做起來會更加簡單一些。</p><p>　　高頻課程設(shè)計歷時一周,從開始選題到最后的寫報告和答辯,感覺很快.這一周是艱苦的,但是我也學(xué)到了很多,把理論的知識運用到了實踐中.以往感覺高頻的東西過于枯燥,太多的理論公式.現(xiàn)在就不一樣了,感覺高頻很有意思。</p><p><b>　　7 參考文獻(xiàn)<

41、/b></p><p>　　[1]謝自美主編,電子線路設(shè)計、實驗、測試 ,華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　[2]劉泉主編,通信電子線路,武漢理工大學(xué)出版社</p><p>　　[3]楊翠娥主編, 高頻電子線路實驗與課程設(shè)計, 哈爾濱工程大學(xué)出版社</p><p>　　[4]張肅文主編,高頻電子線路,高等教育出版社</p&g