高频课设(调频接收机设计方案)
目录
中文摘要
第一章概述
第二章调频接收机原理介绍
2.1 接收系统原理框图
2.2 高频小信号放大原理
2.3 混频原理
2.4 晶体振荡器原理
2.5 鉴频原理
第三章设计要求
3.1 目的及意义
3.2主要技术指标和要求
3.3 内容和要求
第四章开发平台简介
第五章详细设计及仿真
5.1 高频小信号放大器电路设计及仿真
5.2混频电路
5.3 晶体振荡电路
5.4鉴频电路
5.5单片窄带调频接收电路设计与实验验证总结
参考文献
附录 MC3361介绍
中文摘要
无线电信号是用天线将接收到的电磁波转变为已调波电流，然后从已调波电流中检出原始的信号。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。现在接收机几乎全是超外差接收机。
关键字：高频放大混频鉴频调频
第一章概述
本次课程设计，其目的就是得到一个超外差式的调频接收机。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，然后在进行放大和鉴频。这个固定的频率，是由差频的作用产生的。超外差接收机的设计，将其分为输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频放大等六部分。其优点是大大提高接收机的增益、灵敏度和选择性。
第二章调频接收机原理介绍
2.1 接收系统原理框图
一般调频接收机的工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2 亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、 变频器是将天线接收到的电磁波和本机振荡信号混合后产生一个 中频信号，然后送入中频放大器进行放大。鉴频器是将放大后的中频信号将声音信号从电磁波中分离出来，也叫解调，是调制的反过程。音频信号经过音频放大器放大后通过喇叭发出声音。 由上可以看出接收机电路的基本内容应该包括： <1）高频小信号放大电路 <2）混频电路 <3）晶体振荡器电路 <4）鉴频电路 2.2高频小信号放大原理 高频放大器与低频放大器的主要区别是二者的工作频率范围和所需通过的频带宽度都有所不同，所以采用的负载也不相同。谐振放大器就是采用谐振回路作 为负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号有较大的增益。对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。对于高频小信号放大器来说，由于信号小，可以认为它工作在晶体管的线性范围内。它的主要质量指标有增益、通频带、选择性。 2.3混频原理 混频就是把高频信号经过频率变换，变为一个固定的频率。有两中混频器。 <1）晶体管混频器。它的优点是变频增益高，但它的动态范围校，组合干扰频率严重，噪声较大，存在本地振荡辐射。 <2）二极管混频器。它的特点与晶体管混频器正好相反。 调频中，载波的瞬时频率或瞬时相位受调制信号的控制，作周期性地变化，变化的大小与调制信号的强度成线性关系，变化的周期由调制信号的频率决定。调频波的主要优点是抗干扰性强。指标有：频谱宽度、寄生振幅、抗干扰能力。调频可分为直接调频和间接调频。 2.4 晶体振荡器原理 利用石英晶体的压电效应，将石英晶体作为振荡回路原件，构成石英晶体振荡器，可以获得很高的频率稳定度。其振荡原理与一般反馈式LC振荡器相同，只是把其他回路原件一起按照三端电路的基本准则组成三端振荡器。根据这种原理，在理论上可以构成几种基本的晶体振荡电路。 2.5 鉴频原理 在接受调频或调相信号时，必须采用频率鉴频器或相位鉴频器。频率鉴频器要求输出信号与输入信号调频波的瞬时频率的变化成正比。这样，输出信号就是原来传送的信息。鉴频的方法很多，第一类鉴频的方法首先是进行波形变换，将等副调频波变换成随瞬时频率变化的条幅波，然后用振幅检波器将振幅的变化检测出来。第二类是对调频波通过零点的数目进行计数，因为其单位时间内的数目正比于调频波的瞬时频率。第三类鉴频方法是利用移相器与符合门相配合来实现。 第三章设计要求 3.1 目的及意义 本次课设的目的就是通过学习和掌握电路设计和仿真软件的基础上，按要求设计一个高频电子线路并仿真，综合应用所学知识，进行一次比较全面的训练，为今后的学习和工作积累经验。 此外，该题目还涵盖了?通信原理?、?电路分析?、?模拟电子?等主要课程的知识点，学生通过该题目的设计过程，可以初步掌握各种元器件工作原理和电路设计、开发原理，得到系统的训练，提高解决实际问题的能力。 3.2主要技术指标 1．工作频率范围 ..0 =88～108MHz 2．灵敏度：5～30uV。 3．选择性：中频干扰比大于50dB。 4．频率特性：通频带2△f=200KHz。 此外，还要适当考虑输出功率，输入波形失真等问题。 3.3 内容和要求 学习和掌握调频和鉴频电路设计方法，熟悉相关元器件的工作原理和基本参数，设计一个调频及鉴频电路。学习并掌握电路设计仿真软件的基本操作等。主要包括： 1、调频和鉴频电路原理分析； 2、电路设计； 3、电路分析； 4、仿真结果和分析。 第四章开发平台简介 Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench>公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合，Multisim推出了许多版本，用户可以根据自己的需要加以选择。 软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使 用。 由于此软件采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而的得到了广泛的应用。 启动Multisim11.0后，将出现如图所示的界面。 界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。 在Multisim11.0中对电路进行仿真的过程主要分两步：第一步，构建电路原理图第二步，进行分析仿真。 第五章详细设计及仿真 5.1 高频小信号放大器电路设计及仿真 高频小信号电路原理图 如图所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RA2,RA3,RA4及RA6决定，其计算方法与低频单管放大器相同。从天线ANTA1接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入MC3361。<其功能见附录） 电路中元器件参数的确定：画出直流通路等效电路图，计算过程如下 交流等效电路图 电路参数确定：设置静态工作点 由于放大器工作在小信号放大状态，而且根据电路图，可得： UBQ =Rb1/(Rb1+Rb2>VCC IEQ=(UBQ-UBEQ>/Re=ICQ UCEQ=Vcc-ICQ(Rc+Re> IBQ=ICQ/β 取晶体管的静态工作点为：IEQ=1.5mA，UEQ=3V，UCEQ=9V 则RE=UEQ/IE=1.5KΩ，RA6=1.5kΩ 取流过RA3的电流基极电流的7倍，则有：RA3=UBQ/7IBQ=17.6K，取18KΩ，则RA2+WA1=(12-3.7>/3.7*18=40K 取RA2=5.1K，WA1选用50K的可调电阻以调整静态工作点 计算谐振回路参数： 其中 gbe={IE}mA/26βS=1.15mS Gm={IE}mA/26S=58mS Yie= (gbe+jwcbe>/[1+rbe(gbe+jwcbe>] =1.373*10-3S+j2.88*10-3S 则有 gie=1.373ms，rie=1/gie=728Ω，Cie=2.88mS/w=22.5pF Yoe=(jwcbbcbcgm>/[1+rbb(gbe+jwcbe>]+jwcbe=0.216mS+j1.37mS goe=0.216mS，coe=1.37mS/w=10.2pF 计算回路总电容CΣ： CΣ=1/(2πf0>2L =1/[(2*3.14*10.7*106>2*1.8*10-6] =123pF C=CΣ-p12Coe-p22Cie =120-0.432*22.5-10.2 =119pF 则有 CA3=119pF ，取标称值120pF 确定耦合电容及高频滤波电容： 高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容CA2=0.001uF，旁路电容CA4=0.1uF,滤波电容CA5=0.1uF 电压增益： AV0=-u0/ui =-p1p2yfe/gΣ =-p1p2yfe/p12goe+p22gie+G =(N2=-N1>dB 通频带：BW=2Δf0.7=f0/QL 放大器的选择性：Kr0.1=B0.1/B0.7 高频小信号放大器仿真图 在Multisim窗口中，从示波器上观察到输入与输出波形 5.2 混频电路 因为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的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进 行选频。它们具有接 近理想矩形的选择性 曲线，因此有较高的 邻道选择性。如果器 件仅实现变频，振荡 信号由其它器件产生 则称之为混频器。 混频电路原理图 四个二极管组成平衡电路如图所示。构成的二极管环形混频电路中，各二极管均工作在受参考信号控制的开关的状态，它是另一类开关工作的乘法器。这样 的结果导致当V0正半周期s(t>为1，当V0的负半周期s(t>为-1。V0正半周期是，D1D3导通，D2D4截止。V O负半周期时，D2D4导通，D1D3截止，成为一个与V0正半周期输出极性反向的平衡混频器。 与二极管平衡混频器相比，减少了一些不必要的谐波分量，有利于降低噪声，提高信噪比。 5.3 晶体振荡电路 本设计中采用的是并联谐振晶体振荡，其电路如下图： 振荡管的基极对高频接地，晶体接在集电极与基极之间，C1、C2为回路的另外两个电抗原件。晶体工作于感性状态。由于Cm很小，因此晶体振荡回路与振荡管之间的耦合非常弱，从而使频率稳定性大为提高。 5.4 鉴频电路 实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类,第一类是调频-调幅调频变换型。这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波,然后用振幅检波器进行振幅检波。第二类是相移乘法鉴频型。这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波,其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系,然后将调相调频波与原调频波进行相位比较,通过低通 滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成,所以称为相移乘法鉴频。第三类是脉冲均值型。这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极性等幅脉冲序列,然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值,这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。 下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 双失谐回路鉴频器原理图 下面是双失谐回路鉴频器的幅频特性，其中实线表示第一个回路的幅频特性,虚线表示第二个回路的幅频特性,这两个幅频特性对于Ｗc是对称的。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,经检波后输出电压为：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 。 总鉴频特 性图 5.5 单片窄带调频接收电路设计与实验验证 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 实验验证 (1>按下开关KA1、KA2，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收电路<连J82、JE1、JE3、JE4、JE5、JE6、JA1、JB1），同时用实验箱所配的天线<一端带夹子的导线）分别将发射单元的天线ANTE1和本实验单元天线ANTA1连好. (3>在不加调制信号的情况下，接通发射电路和接收电路的电源，调节变容二极管单元的L84，用示波器探头测量TTB2，当TTB2处有455 KHz的信号输出时，说明调频单元的工作频率在10.7MHz附近。此时从处加入1KHz，峰峰值为100mV左右的调制信号，则从TTB1处用示波器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L84。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<调制频率可以通过改变调制信号大小来改变）。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率偏高10.7MHz太远。 3 结果分析 上图分别为10.7MHZ的信号与解调信号 在本实验中，输入的调制信号为1KHz,峰峰值为100mV，但是从TTB1处用示波器可观测到输出的解调波频率上基本是1KHz，但幅度有些失真，而且有毛刺。可能有以下几点原因： 1.由于时间久了，电路箱本生存在问题。 2.实验前各个单元电路没有调准好，设置的静态工作点与实验所要求有所偏 差，还有实验箱上面有的需要调的地方没法调，误差比较大。 总结 通过这次高频的课程设计,留给我印象最深的就是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚强的毅力。在设计过程中，我们要仔细比较分析其原理以及可行的原因。在仿真过程中，我深刻体会到在设计过程中要反复实践，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那是心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静心查找原因。 从这次课程设计中，我学到了不少的知识，用压力给了我一个复习的机会，巩固了基础知识，初步懂得了八书本和实践相结合。在以往的学习中，我总感 觉对课本知识不理解，不会融会贯通，在这次设计中，我真正的把理论和实践联系起来，使我所学的高频电子知识得到了运用，使我使的能力有了进一步提高。 任务的完成，有很大方面是得到了老师和同学的帮助，在实践中一定要注重相互合作，互相讨论。这对于不明白的地方，要向老师请教，使问题得到解决。 参考文献 ●张肃文高频电子线路<第五版）高等教育出版社 ●曾兴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导国防工业出版社 附录 MC3361简介 低功耗窄带调频中放电路—MC3361 MC3361 是低功耗窄带调频中放电路。内含混频器、振荡器、调频限幅中频放大器、检波器、滤波放大器、扫描控制和带延迟的静噪触发及开关回路。该电路的特点如下：工作电源电压范围低［Vcc(min>=2.5V］；功耗低<当Vcc=4.0V 时，Icc=4.0mA）；灵敏度高<-3dB 限幅灵敏度的典型值为 2.0μV）；外围元件少；推荐工作电源电压范围：Vcc=2.5V～7.0V；采用双列直插16 脚塑料封装 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。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。 应用电路 内部电路 小功率调频接收机的设计 李媛赵兴宇 （武汉工业职业技术学院湖北武汉 430064） 摘 要：介绍小功率调频接收机设计方法。接收机主要是利用MC3361的低电流、高灵敏度、外部元件少等特点，进行混频、中频放大、鉴频和低频功放等功能。利用MC3361组成的小功率接收系统，大大简化电路结构。具有电路简单、功耗小、制作简单、使用方便、性能价格比高等特点。 关键词：调频接收系统；MC3361 中图分类号：H04B 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310040－01 1 调频接收系统的主要技术指标频信号，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 机振荡器输出的另一个高频信号f2也进入混频级，则混频级的输出为含有 1.1 工作频率范围。接收系统可以接收到的无线电波的频率范围称为 f1、f2、（f1+f2）、（f1-f2）等频率分量的信号。混频级的输出接调谐接收机的工作频率范围。接收系统的工作频率必须与发射机的工作频率相 回路选出中频信号（f1-f2），再经中频放大器放大，获得足够高的增对应。 益，然后经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 1.2 灵敏度。接收系统接收微弱信号的能力成为灵敏度。一般用输入 收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵信号电压的大小来表示。接收的输入信号越小，灵敏度越高。 敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 1.3 选择性。接收系统从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需 3 MC3361简介 要的信号）的能力称为选择性。单位用dB表示，dB数越高，选择性越好。 1.4 频率特性。接收系统的频率响应范围称为频率特性或通频带。 3.1 MC3361低功率调频中频信号处理系统。MC3361是一个包括振荡 1.5 输出功率。负载输出的最大不失真功率称为输出功率。器、混频器、限幅放大器、正交检波器、滤波放大器、静噪电路、扫描控 2 电路形式选择制和静噪开关在内的单片低功率FM、IF信号处理系统，它是用于窄频带调 频（FM）的双转换通信器件。MC3361备有16引脚、双列直插塑料封装和 2.1 输入回路。由天线接收并通过馈线送给接收系统的各种电波信 16引脚、表面安装微型封装形式。 号，都要先送到有谐振特性的输入回路。输入回路是接收系统选择载频信 3.2 特性。2.0V-8.0V工作电压。低电流：在Vcc= 4.0（DC）时，42mA 号，尽量减少损耗地传送到下一级，并抑制接收频道以外的一切干扰信 （典型值）；高灵敏度：2.0uV（于－3dB限幅中典型值）；外部元件少；号。对输入回路的要求：为了保证信号不产生频率失真，通频带要有适当 工作于60MHz。 的宽度。为了对邻近频道信号有足够的衰减，要有一定的选择性。 3.3 应用。1）无绳电话。2）窄带接收机。3）远程控制。 2.2 高频电压放大。在输入信号很微弱的情况下使用高频放大器。高 4 利用MC3361完成接收过程 频放大器的形式按器件可以分为晶体管放大器、场效应管放大器和集成电 路放大器。按负载的性质可以分为谐振和非谐振放大器。在高频范围内采将MC3361的内部振荡电路与Pin1、Pin2外接晶体等元件构成石英晶体用任何一种型式的高频电压放大器都可满足要求。振荡器，利用石英晶体振荡器可以进一步提高振荡频率的稳定度。从 2.3 混频器。混频器的作用就是将输入信号的载频与本振信号频率进MC3361的Pin输入的中频信号和二本振的本振信号在MC3361内部的第二混行频率变换，将输入信号的载频变成固定中频的载波信号，并保持其调制频器中进行混频，然后从Pin3输出。混频器的作用是将已调信号的载频变规律不变。混频器有晶体三极管混频器、二极管混频器、场效应管混频换成另一载频，变换后新载频已调波的调制类型（调幅、调频等）和调制器、模拟乘法器构成的混频器等。至于选用哪种药根据需要而定。参数（如调制频率、调制系数等）均不变。本电路的混频差额为： 2.4 本机振荡。本机振荡器就是产生频率为f L的等幅振荡信号，然后10.7000M-10.245M=0.455MHz，即455KHz的第二中频信号。从Pin3输出的将信号送入混频器与输入信号的各个频率分量进行混频，并由混频器的输第二中频信号的频谱相当丰富，这就需要用陶瓷滤波器将其从中滤出。选出选频回路选出f1=f L－f0的中频信号及上下边频分量。本机振荡的电路形出的455KHz的第二中频信号，经Pin5送入MC3361内部的限幅放大器。式可以采用电容三点式电路和晶体振荡器。Pin8接鉴频LC网络或陶瓷滤波器，其中选用的电阻为阻尼电阻，他的作用 2.5 中频放大器。中频放大器的任务是将混频器的输出信号进行电压是降低有载Q值，展宽带宽。Pin12-Pin15为载频检测和电子开关电路，通放大，以满足鉴频器的输入信号幅度要求。根据混频器输出的中频频率确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。定中频放大器的型式。一般选用的中频放大器有晶体三极管调谐放大器、MC3361内部还置有一级滤波信号放大器，加上少量的外接元件可组成有源场效应管调谐放大器、集成放大器等。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 2.6 鉴频器。鉴频器是完成调频信号的解调。鉴频电路可分为三类，输出端。Pin6和Pin7为第二中放级的退偶电容。 第一类是调频-调幅调频变换型。这种类型的鉴频器可以有双失谐回路鉴利用MC3361内部强大的功能，可以使电路具有外围元件少，电路结构频器、相位鉴频器、差分峰值鉴频器等。第二类是相移乘法器。这种类型简单，所占空间少等优点，在二次变频的通讯接收设备拥有广泛的市场。的鉴频器可以用模拟乘法器构成。第三类是脉冲均值型。这种类型的鉴频 参考文献： 器有脉冲计数式鉴频器。 [1]张义方、冯建华，高频电子线路，哈尔滨工业大学出版社，2002.9. 以上调频接收机各个方框图内的单元电路，都可以采用分立元件或集 [2]杨翠娥，高频电子电路实验与课程设计，哈尔滨工程大学出版社，成电路组成调频接收系统，在此之外也可以使用单片调频接收系统。 2002.7. [3]黄志伟，天线发射与接收电路设计，北京航空航天大学出版社， 2004.5. 作者简介： 李媛（1980-），女，汉族，湖北武汉人，学士，武汉工业职业技术学图1 调频接收机框图 院，工程师；赵兴宇（1983-），男，满族，黑龙江人，学士，武汉工业职业技调频接收机的组成框图如图1所示。其工作原理是：天线接收到的高术学院，助教。 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 6.5MHz s f =； (2) 输出功率0.3W o P =(8L R =Ω)； (3) 中频10.7MHz I f =； (4) 灵敏度10μV 。 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 一、电路原理： 调频接收机是一种信号质量比较好的收音机，可以进行立体声接收，因其电波是直线传播，所以，传播距离近是最大的缺点，不适宜接收远距离电台 1、电路原理及用途 调频接收机的工作原理 图一 调频接收机组成框图 一般调频接收机的组成框图如图一所示。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f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频 f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的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。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 ： 由超再生调频接收、FM-AM 变换部分、调幅检波及低放电路组成。调频波的超再生接收，实际上就是将调频波转换成调幅波，同时对调幅波进行包络检波以得到低频信号。图中的三极管VTl 及外围元件组成典型的超再生调频接收电路，并将调频波信号转换成调幅信号以及进行包络检波输出音频信号。如果直接从R3端取出包络检波后的音频信号进行放大，得到的音频噪声比较大，但使接收机的选择性变差。 因此，这里采用从VT1的发射极通过串联回路中的高频扼流圈上感应到的调幅信号再进行高频放大、检波输出音频信号的方法，以克服上述不足。当VT1工作时，在高频扼流圈上会形成一个被调频节目调制的调幅信号。这个信号通过互感器T1耦合到调幅专用接收微型IC1 7642上进行调幅波的解调。 这块集成电路包含了一级高阻输入、三级高频放大及检波输出的全过程，而且增益大于70dB 。检波输出的音频信号由电容C9耦合到三极管VT2进行低频放大，通过耳机插座CZ 输出到负载(耳机)收听广播节目。高频扼流圈T2作用是防 实验二. 调频接收机 一. 实验目的和实验器材 1．设计制作一个基于MC3372的调频接收机，掌握无线语音（或者数据）接收技术。实验一与实验二联调，构成一个无线电语音（或者数据）收发系统。 2．实验器材 （1）常用电子装配工具。 （2）万用表。 （3）示波器。 （4）扫频仪。 （5）调频接收机的元器件如表2.1所示。 表2.1 调频接收机电路元器件 250 二. MC3372的主要特性 MC3372是MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，最高的工作频率达100MHz，具有-3dB输入电压灵敏度，信号电平指示器具有60dB的动态范围，工作电压范围为2.0～9.0V，功耗在V CC=4.0V，静噪电路关闭时耗电仅为3.2mA。工作温度范围为–30～+70℃。 MC3372芯片内部包含有振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、静噪开关、仪表驱动等电路。MC3372类似MC3361和MC3359等接收电路，除了用信号仪表指示器代替MC3361的扫描驱动电路外，其余功能特性相同。MC3372则可使用455kHz陶瓷滤波器或LC谐振电路，主要应用于语音或数据通讯的无线接收机。 MC3372采用DIP-16、TSSOP-16或者SO-16三种封装形式，引脚封装形式如图2.1所示。 图2.1 MC3372引脚封装形式 MC3372引脚功能如下： 引脚端1（Crystal Osc 1），Colpitts振荡器的基极，使用高阻抗和低电容的探头，可观察到一个450mVpp交流波形。 引脚端2（Crystal Osc 2），Colpitts振荡器的发射极，典型的信号电平为200mVpp。注意，信号波形与引脚端1的波形相比较有些失真。 引脚端3（Mixer Output），混频器输出，射频载波成分是叠加在455 kHz信号上，典型值是60mVpp。 引脚端4（VCC），电源电压范围为–2.0～9.0V，VCC和地之间加退耦电容。 引脚端5（Limiter Input），IF放大器输入，混频器输出通过455kHz的陶瓷滤波器后输入到IF 放大器，典型值是50mVpp。 引脚端6和7（Decoupling），IF放大器退耦，外接一个0.1μF的电容到VCC。 引脚端8（Quad Coil），积分调谐线圈，呈现一个455 kHz 的IF信号，典型值500mVpp。 引脚端9（Recovered Audio），恢复的音频信号输出，是FM解调输出信号，包含有载波成分，典型值是800mVpp。经过滤波后，恢复音频信号，典型值是500mVpp。 引脚端10（Filter Input），滤波放大器输入。 引脚端11（Filter Output），滤波放大器输出，典型值400mVpp。 引脚端12（Squelch Input），抑制输入。 引脚端13（RSSI），RSSI输出。 引脚端14（Mute），静音输出。 引脚端15（Gnd），地。 引脚端16（Mixer Input），混频器输入，串联输入阻抗：在10MHz时为309–j33，在45MHz时为200–j13。 251 目录 1. 内容摘 要 ........................................................................................................................................... .. (2) 2. 设计目 的 ........................................................................................................................................... .. (2) 2.1掌握调频发射机接收机,整机组成原理,建立调频系统概 念 . ....................................... 2 2.2 掌握系统联调的方法,培养解决实际问题的能 力 (2) 3. 设计内 容 ........................................................................................................................................... .. (3) 3.1完成调频发射机整机联 调 . ........................................................................................................... 3 3.2完成调频接收机整机联调 . ........................................................................................................... 3 3.3进行调频发送与接收系统联 调 . (3) 4 .设计原 理 ........................................................................................................................................... .. (3) 4.1 FM发射机试 验 ................................................................................................................................ 3 4.2 FM接收机调 试 ................................................................................................................................ 6 4.3 湖南工程学院课程设计任务书 课程名称通信电子线路课程设计 题目调频接收机设计 专业班级电科0801 班 学生姓名 学号 指导老师浣喜明老师 审批 任务书下达日期：2011年05月30日星期一设计完成日期：2011年06月12日星期天 目录 1、任务书 (1) 2、说明书目录 (2) 3、设计总体思路 (3) 4、单元电路设计 (4) 5、总电路设计 (9) 6、设计调试体会与总结 (10) 7、附录(总电路原理图，PCB图) (11) 8、参考文献 (12) 一、调频接收机德工作原理 一般调频接收机的组成框图如图一所示。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f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频 f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的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。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 二、单元模块设计 1.高频功率放大电路 高频小信号调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由LC组成的并联谐振回路。由于LC并联谐振回路的阻抗是随频率而变的，在谐振频率?=1/LC π2其电阻是纯电阻，达到最大最。因此，用并联谐振回路作为集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上有最大的放大增益。稍微偏离此频率，电压增益迅速减小。用这类放大器可以放大所需的某一频率范围的信号，而抑制不需要的信号或外界干扰信号。 晶体管采用B107，起到电流控制和放大的作用。 从端口1、2输入信号，3、4输出信号 图二高频小信号谐振放大器 <<高性能调频接收机>> 课程设计报告 题目：_ __高性能调频接收机 _ 专业：___ _电子信息工程 _ 年级：_ __09级 ____________ 学号：___________ 学生姓名：_____ ________ 联系电话：_________ 指导老师：_____ ________ 完成日期： 2011 年 12 月 15 日 高性能调频接收机 摘要 本设计采用TA2111单片调频、调幅收音机芯片，制作的高性能调频接收机实现信号失真小，接收范围在87-108MHz。经测试，系统达到设计的要求，具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。 关键词：TA2111；调频收音机；失真小；噪声低. ABSTRACT This design uses TA2111 Chip FM, AM radio chip, making high performance FM receiver signal distortion is small, receiving range in 87-108MHz. After testing, the system achieved the design requirements, with the advantages of low noise, stereo output Key W ords:TA2111; FM radio; distortion; low noise. 目录 （要自动生成的） 摘要(三号黑体) ........................................................................................................... I I ABSTRACT(三号Times New Romar) ................................................................................ I I 1 设计要求及方案选择(标题1为四号黑体) (4) 1.1设计要求(标题2为小四黑体) (4) 1.2方案选择(标题2为小四黑体) (4) 2 理论分析与设计 (2) 2.1××××电路的分析及设计 (2) 2.2 ××××电路的分析及设计 (3) 3 电路设计 (7) 3.1 硬件电路的设计 (7) 3.2 软件的设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 4 系统测试 (7) 4.1调试所用的基本仪器清单 (7) 4.2调试结果 (7) 4.3 测试结果分析 (7) 5 总结 (7) 参考文献 (7) 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 河北科技师范学院课程设计说明书课程名称：高频电子线路 设计题目：调频接收机 姓名： 系别：机电工程学院 专业班级：电子信息0701 指导教师： 日期：~ 调频接收机设计报告 设计者： 指导老师： 一、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 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。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．灵敏度 在标准调制（如调制频率f Ω= kHz 、频偏△f m =kHz或25kHz、50 kHz、75 kHz ） 条件下，使接收机输出端为额定音频功率和规定信噪比的输入信号电平，称为灵敏度。接受的输入信号电平越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度为50μV, 3．中频选择性 接收机6dB带宽和带外的抑制能力称为中额选择性，一般调频收音机的中频6dB带宽为±100kHz,±200kHz处的带宽抑制能应大于40dB手机中频6dB带宽为±5kHz，±10kHz处带外抑制能力应大于40dB。 4．中频抑制比 接收机对输入信号为本机中频信号f I 的抑制能力称为中频抑（ IFR ） IFR=20㏒(V IF /V S ) ，式中，V S 是输入灵敏度电平，V IF 是使输出功率为额定值的输 入中频信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，中频抑制能力越强。5．镜相抑制比 接收机对输入信号为镜象频率信号（f j ）的抑制能力，称为镜像（IRR） IRR=20㏒(V j /V S )式中，V S 是输入灵敏度电平，V j 是使输出功率为额定值的输入 镜像信号电平，单位用dB（分贝）表示dB数越高，镜相抑制能力越强。镜像频 率f j 比本振频频率高一个中频 f I ，它与本振频率f o 之差仍等于中频f I ，f j =f o +f I =f S +2f I ,f S 是接收机工作频率。 6．音频响应 一. 设计目的： 通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电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，从而能正确设计、计算调频接收机的单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机的调整及测试方法。 二．调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 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。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．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。 3．选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。 4．频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 5．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。 三.调频接收机组成 图3-1 频接收机的组成 一般调频接收机的组成框图如图3-1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f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡 二极管环形混频电路 图 4-2 二极管环形混频电路 （ a ）原理电路（ b ）等效电路 A 、原理电路及其等效电路：如图4-2 （ a ）、（ b ）所示。 对于图4-2（ a ）所示电路，通常将信号输入端口称之为 R 端口，本振电压输入端口称之为 L 端口，中频输出信号端口称之为 I 端口。 需要说明的是：二极管双平衡组件用作双边带调制电路时，由于变压器的低频响应差，调制信号一般必须加到 I 端口，载波信号加到 R 端口，所需双边带信号从 L 端取出。 二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类，其中常用的是 L evel 7 ， L evel 17 ， L evel 23 三种系列，它们所需的本振功率分别为 7dBm(5mW) ， 17dBm(50mW) 和 23dBm(200mW) ，显然，本振功率电平越高，相应的 1dB 压缩电平也就越高，混频器的动态范围也就越大。对应于上述三种系列， 1dB 压缩电平所对应的最大输入信号功率分别为 1dBm(1.25mW) 、 10dBm(10mW) 、 15dBm(32mW) 。 二极管环形混频器具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低（约 6dB ）、混频失真小、动态范围大等优点。 二极管环形混频器的主要缺点是没有混频增益，端口之间的隔离度较低，其中 L 端口到 R 端口的隔离度一般小于 40dB ，且随着工作频率的提高而下降。实验表明，工作频率提高一倍，隔离度下降 5dB 。 B 、原理分析 一种实用的调频接收机电路设计方法 张景伟，孙延光 武汉大学电子信息学院，武汉（430079） E-mail：Zhangjingwei153223127@https://www.360docs.net/doc/9b6610100.html, 摘要：本调频收音机主要由FM/AM收音机芯片CXA1691、DAC芯片MX7228，锁相环CD4046和单片机AT98S52组成。收音机以单片机AT98S52为控制核心,通过DA转化调节频率变化，实现了88MHz-108MHz的自动电台搜索和非易失性存储以及手动微调及显示等基本功能;此外，本收音机还使用了实时芯片，能显示时间。本机使用DC-DC转化实现了干电池供电。系统的可靠性能优良，人机界面友好，完全达到了设计要求。 关键词：调频，锁相环，DC-DC变换，CXA1691，DS12887 1．引言 我们的设计主要由三部分组成：一﹑索尼公司的一款收音芯片CXA1691，它是索尼公司在20世纪80年代后期正式推出的集调幅、调频、锁相环、立体声解码等电路为一体的AM/FM立体声收音集成电路。。二﹑锁相环芯片BU2614，通过合理的设计环路滤波器我们能够很好的是频率稳定在88M到108M。三﹑DC-DC变换电路的设计，为了实现系统的低功耗和单电源供电，我们采用了DC-DC变换电路。我们尝试了max770,max771,max731,max743,max660,max680,max664,max666,mc34063等，其中发现max770效果相当不错，能够输出+5V，电流在1A完全满足要求并且纹波比较小在100Mv 以内，若采用滤波措施效果更佳。Max771在输出+12V也是不错的选择，但驱动能力有限我们发现在输出端加滤波电路都会降低它的驱动能力。 2．系统介绍 2.1接收电路设计 CXA1691S的电源电压适应范围宽，2～10V范围内电路均能正常工作；它具有立体声指示LED驱动电路以及FM静噪功能等等。由于本系统没有涉及到调幅，所以芯片中的16脚（AM中频输入）、15脚（波段选择）、9脚（AM天线输入）和5脚（AM本振）均悬空，也可接电容到地。我们将7脚（FM本振）和9脚（FM输入）与环路滤波器的输入相连，从而利用锁相环实现频率的可控。具体电路见图一： 一、设计方案及电路基本原理 1.设计目的 （1）了解调频接收机的工作原理及组成。 （2）按照给定的技术指标成对调频接收机的设计。 （2）掌握调频接收机的仿真方法。 2.设计思想及工作原理 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。调频接收机的原理框图如图1所示。 图1 调频接收机原理框图 二、设计方案 1.单元电路设计 (1) 高频功率放大电路 输入回路 高频放大 混频 中频放大 鉴频 低频功放 本机震荡 控制器 如图2所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC 并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻2RA ,3RA , 4RA 及6RA 决定，其计算方法与低频单管放大器相同。 其工作原理为：从天线1ANTA 接收到的高频信号经过1CA 、1CCA 、1LA 组成的选频回路，选取信号为10.7s f MHz =的有用信号，经晶体管21/d B f f f QL =-=进行放大，由3CA 、1TA 初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和1CB 耦合进入3361MC 。 ANTA1 KA1 RA11K +VCC RA25.1K RA318K RA410K RA61.5K RA51K LA122uh LEDA1 CA50.1uF CA3120p CA133p CA40.01u F CA2103 CCA1 R 50K QA13DG12C TA1 JB1 TTA2 TTA1 JA1 图2 高频功率放大电路原理图 （2）混频器及本机震荡 混频器的作用是将高频调制信号变换为中频调制信号，所改变的只是被调信号的载频，而信号的调制规律是不能改变的。混频器有不同类型，混频增益约为-10Db~30dB 左右。混频器的输出应和中放输入级匹配，混频电路可以采用如图3的二极管混频电路。 对本机振荡器的要求是：频率可调，并和输入回路及高放负载回路同步调整（统 《高频电子线路》课程设计说明书 调频接收机设计 院部：电气与信息工程学院 学生姓名：谢曾闻达、刘泽仁、姚一鸣 指导教师：刘海波 专业：通信工程 班级：通信1102班 学号： 完成时间：2013年12月 摘要 信息传递是人类社会生活的重要内容，没有通信，人类社会是不可想象的，从古到今的烽火到近代的旗语，都是人们寻找快速远距离的通信手段。 今年来，电子工业发展非常惊人，当然这些进步都成了人类生活不可缺少的东西，1937年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传递信息的新时代，1876年贝尔发明的电话已经成为我们日常生活中通信的重要工具，1918年，调幅无线广播、超外差接收机问世，1936年，商业电视广播开播··伴随着人类的文明、社会的进步和科学技术的发展，电信技术也是一日千里的速度飞速发展。然而无线通信在现在的生活中更是重要，小到我们常用的手机和各种电器的遥控器等，大到航天科技都离不开发射和接收设备。 本次设计中，其目的是得到一个调频接收机。在接收机的设计过程中，应将其分为选频网络、高频放大、变频、解调、低放和低频功放六个部分。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，因为在干扰都不大的地方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰信号很大，则由于三极管的非线性，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。因此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高级选择电路。为了使混频和本振分别调在最佳状态，采用单独的本振。总得来说，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。 太原理工大学现代科技学院高频电子线路课程设计 设计名称调频接收机设计 专业班级测控10-1班 学号 姓名 指导教师 太原理工大学现代科技学院 课程设计任务书 注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 指导教师签名：日期：2013.1.11 专业班级 测控10-1 学号 姓名 成绩 一、设计目的 通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电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，从而能正确设计、计算调频接收机的单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机的调整及测试方法。 二、调频接收机的主要技术指标 1、工作频率范围 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。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH ，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 。 2、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 。 3、选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB （分贝）表示dB 数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB 。 4、频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz 。 5、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。 三、调频接收机组成及工作原理： … ………………… …… …… … …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… … …… …… …… …… …… … …线 …… …… …… …… … …… …… …… 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 85～108MHz 2、灵敏度≤1mV 3、选择性≥50dB 4、频率特性通频带为200KHz 5、输出功率≥100mW 1.3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 调频发射机和接收机设计、制作与测试 一、调频发射机设计制作与测试 1、电路原理图及工作原理 工作原理：1脚和22脚为左右声道信号输入端。2脚和21脚连接预加重电路，可由外接的电路改变时间常数（T=22．7KΩ×C）。3脚和20脚为低通滤波器的可调端，外接150pF 的电容可限制15KHz以上信号的输入。4脚为滤波端，外接电容可改善参考电压的波纹系数。5脚是立体声复合信号的输出端。6脚接地，7脚为PLL鉴相器输出。8脚为电源端，连接+5V 电源。9脚为RP振荡器端，由其与外围元件构成压控振荡电路。10脚为RF接地端。11脚为RF信号输出端，经带通滤波器连接至天线或后级功放。12脚为PLL电源端。13、14脚外接-7.6MHz晶振。15～18脚为并行数据设置端，由它们控制发射器的输出频率，19脚为导频信号调整端。 图1调频发射机设计电路原理图 2、电路板设计制作过程 （1）PCB 图设计要求和注意事项 ○ 1压控振荡器电路尽量靠近芯片相应的引脚 ○ 2地线处理有以下几种方式： 集中地 分地线1 分地线2 分地线3 总地线 取电源地 母线接地方式 最后接电源地 一点接地方式 本电路可采取一下两种接地方式，要注意安全距离。 集中地 取电源输入地 一点接地方式 各地线集中独立连接后铺铜接地 ○ 3要注意贴片芯片安装与焊接，不要搞错方向，以免多次拆焊烧坏芯片。 ○ 4由于电路元件参数误差，发射频率和接收频率在 MHz 05.0均属正常。 ○ 5本电路在高频段起振过程中需要一段时间，这是锁相环锁频需要一定时间。如果无法锁频，即不起振或频率偏离设定值过大，可将7.5T 的电感L2稍微拉长些，但不能太长，太长后低频端的频率就无法锁频。当然可能还有其他原因。 ○ 6 如果低频噪声较大，主要是供电电压不稳定和布线等原因，在布线已经定型情况下，可采用以下方法减小低频噪声：1、采用蓄电池供电。2、在发射端加一个30P 或33P 电容。注：这样接入电容时，发射功率减小一些。 （2）电路板安装要求和注意事项 ○ 1元器件插好后，其引线的外线处理有弯头的，也有切断成型等方法，要根据要求处理好，所有弯角的弯折方向都应与铜箔走线方向相同。 模拟地集中独立连接 数字地集中独立连接 高频地集中独立连接 电源地集中独立连接 模拟地集中独立连接 数字地集中独立连接 高频地集中独立连接 电源地集中独立连接 调频接收机设计报告 一、实验目的： 通过本实验，要求掌握、基本的调频接收机电路的组和调试方法，了解集成电路单片接收机的性能及应用。 二、调频接收机的主要技术指标 调频接收机的主要技术指标有： 1．工作频率范围 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。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz 2．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。 3．选择性 接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。 4．频率特性 接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。 5．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。 三、调频接收机组成 调频接收机的工作原理 图一调频接收机组成框图 一般调频接收机的组成框图如图一所示。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f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的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。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 调频接收机报告 摘要 本调频收音机采用FM/AM收音机芯片CXA1691完成混频、中放、解调，PLL频率合成器BU2614稳定本振，以AD7520产生的电压控制输入调谐回路的谐振频率，从而实现电调谐，采用MSC-51系列单片机对串行输入锁相环频率合成器BV2614的分频比进行预置，通过D/A输出控制电压，加在8279键盘显示电路上，以串行E2PROM实现多种程控搜索、电台存储和载波显示，本收音机还采用了数字电位器（X9511）控制音量，且整机实现3V电源，还增加了立体声解码功能。 一、方案论证与比较 1、方案的选择与论证 方案一：采用LC调谐法，在本振回路通过机械调整谐振电路的电容值来改变本振频率，从而达到调谐的目的，这种调谐方式电路简单，但频率的稳定性差，且不利于使用单片机进行智能控制。 方案二：数据经D/A转换器转换成模拟电压，控制变容二极管两端电压改变频率。这种调谐方式的精度取决于D/A转换器的精度，该电路结构简单，没有锁相环路中可能产生的噪声，但是其最大的缺点就是谐振电路处于开环状态，温度稳定性差，本振频率随温度等外界因素的变化而漂移。 方案三：采用PLL频率合成方式。PLL频率数字调谐系统主要由压控振荡器（VCO）、相位比较器（PD）、低通滤波器（LF）、可编程分频器、高稳定晶体振荡器、参考分频器、中央控制器等组成。高稳定度的晶振使得本振频率稳定性极大民提高，而且在单片机控制下可以实现频率步进扫描、预置电台、电台存储等多种功能。 比较以上三种方案，很明显：方案三的锁相频率合成方式优于方案一和方案二，采用方案三加上单片机可以实现发挥部分所要求的程控搜索、电台存储、载频显示等功能，而且有专门的锁相环频率合成器可用。故本振部分电路选择锁相环频率合成方式。从理论上讲，输入选频回路也可以由本振部分锁相环中的低通滤波器输出电压来控制，但由于变容二极管的非线性，以及两部分电路的参数调整困难，实际上难以采用。因此输入回路谐振频率由单片机通过D/A转换器的输出电压来控制。 2、信号的检测及锁定方式的选择与论证 CXA1691的20脚为调谐指示输出端，此端的输出电压随输入电台信号的强弱变化，电台信号越强20脚电压越低，故对此脚的电压进行精度判断的准确锁台和自动存储电台的关键。实现方案有如下选择： 方案一：直接将此调谐批示输出端的电压送到单片机的I/O进行检测，调谐指示输出端的电压值降至低电平以下时则表示可以将该电台频率进行存储。但是实际电路测试结果表明，只有在电台信号极强才能使调谐指示输出端达到低电平，而对于其他信号比较弱的电台，调谐指示输出端不能降为低电平，即不能对这些电台进行自动存储。 方案二：使用V/F变换器。经实际测试，CXA1691的调谐指示输出凋的电压随输 入电台信号的强弱变化如图所示，在中心频率 f 0附近V 基本不变。单片机测量电压小功率调频接收机的设计
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