超外差调频接收机电路分析

超外差调频接收机电路分析
1 电路方框图
2 各部分电路分析
2.1 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。

高频放大电路如图1所示。

输入 高放
混频 中放 鉴频器 放大 本振
限幅
图1 高频放大电路
图2 图1的等效电路
2.2 本振电路
因为本振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。

所以要求本振电路的输出频率必须很稳定，所以采用了改进型电容三点式。

如果本振电路的输出不稳定，将引起变频器输出信号的大小改变，振荡频率的漂移将使中频改变。

振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性有关，当温度及其它管子与反馈电路的特性改变时，振幅也就会改变。

本次设计的电容改进型电路图如下所示：
图3 电容反馈改进振荡电路
图4 图3的等效电路
图3是一个电容反馈改进振荡器电路，其交流等效电路电路如图4所示。

图4中C为
=+
+
2．3 混频器
混频器是一个变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和本地振荡电路的输出信号加到混频器的输入端，得到一个差频。

调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带的调制信号。

经过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没有变。

通常将这个过程 (混濒和本振的作用 )叫做变频。

从频谱观点上来看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真的从
的位置上，因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。

如图5所示
图5 频谱电路
混频电路的原理是：把本机振荡产生的高频等幅振荡信号f1，与输入回路选择出来的广播电台的高频已调波信号f2同时加到非线性元件的输入端。

利用元件的非线性作用（晶体管的非线性作用）进行混频。

混频结果：输出频率为f1、f2以及频率为f1+f2、f1－f2、……高次谐波等多种信号。

在本电路设计中采用二极管环型混频器，二极管环型混频器的优点是工作频带宽，可达到几千兆赫，噪声系数低，混频失真小，动态范围等，但其主要缺点就是没有混频增益。

由于混频器处于接收机的前端，它的噪声电平高低对整机有较大的影响，因此要求混频器的噪声系数越小越好。

图6 二极管环型混频电路
图6是二极管混频电路的原理图，图中Us、RS1为输入信号源，UL、RS2为本振信号源，RL为中频信号的负载。

为了保证二极管工作在开关状态，本振信号UL的功率必须足够大，而输入信号US功率必须远小于本振功率。

实际二极管环型混频器组件各端口都必须接入滤波匹配网络，分别实现混频器与输入信号源本振信号源、输出负载之间的阻抗匹配。

2.4 中频放大电路
超外差接收机中的中频放大器是一种频带较宽的谐振放大器。

中放采用谐振回路作负载，这是与
高放共同之处；但中放的谐振曲线接近理想曲线—矩形，这是与高放不同之处。

后者对超外差接收机的中放来说是完全必要的，因中放任务之一是削弱邻近干扰，而邻近干扰频率离信号很近，变频之后，离中频就很近，若中放的谐振曲线不好，便难以削弱。

此外，中放还具有工作频率固定与级数多两个特点。

中放的作用有两个主要作用：（1）提高增益，因中频低于信号频率，晶体管的y 参数及回路谐振电阻等较大，因此易于获得较高的增益。

差外差接收机检波前的总增益主要取决于中放。

（2）抑制邻近干扰。

对中放的主要要求是工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。

对于高放，因工作频率高，通频带=宽，故高放回路的Q 值越高越好，这时不必顾虑B 太窄的问题；但对于中放，由于工作频率较低，若回路Q 值过高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，故希望他在要求的通频带条件下选择性越高越好，也就是要求谐振曲线接近矩形。

实际谐振曲线很难做到理
想矩形，为了衡量实际谐振曲线接近矩形的程度，引入矩形系数
∆
=∆，式中∆为通频带。

中频放大电路如图所示：
图7 中频放大电路
信号从变频器输出，通过变压器B10加到第一级中放BG4. BG4为双回路放大器，B11的初级和C38构成初级回路。

B11的次级和B12的初级构成次级回路的电感，而电容是C40。

两者组成电感耦合对称双回路。

BG4集电极以自耦变压器方式接到初级回路，BG5的输入电阻通过变压器B12变换为大一些的输入电阻后和B12的初级并联。

因B11的次级线圈数N45只有一圈，而可忽略。

R22及C34是自动增益控制滤波器。

BG4既通过R15加有固定偏压，有通过R22加有自动增益控制电压，此外，射极还有偏压。

第二级中放BG4.单回路中放，与检波器以变压器B13耦合。

其余元件作用和BG4的相同。

R16用的较大，使接收小信号的自动增益控制作用启动的晚一些，以提高小信号的灵敏度。

BG5的工作电流较大，
约1.6-2mA，以获得较大的增益和动态范围。

2.5限幅电路
发射机发出的调频信号，其幅度应该不变，但实际上存在寄生调幅，特别是信号在传输途中会受到干扰的调幅；这种不需要的幅度变化可被鉴频器检出而干扰有用信号。

因此必须在鉴频之前用限幅器去掉寄生调幅，使输出调频信号的幅度不变，这样即可提高干扰性。

要完成限幅任务，必须使用非线性器件，信号通过非线性元件后，必然产生新的频率。

电路图如下：
图8 限幅电路
图中BG为放大管，LC回路为其负载，回路上并联了两个限幅二极管，E1=E2为二极管提供反向偏压。

若回路AB两端的高频电压小于E1，则D1及D2均不导电。

若高频电压大于E1，则正半周时D2导电，负半周时D1导电。

当D1及D2导电时，其内阻甚小，故D1及D2上的电压甚小；而且隔直流电容C1对高频的容抗很小，故输出电压u0近似等于E1，高频电压的最大值被限制在E1电平上。

2.6 鉴频电路
鉴频器的任务是从调频信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分。

普通鉴频器的
线性范围较宽，调整较易；但由
θϕ
=
=
可以看到，U=正比于前级集电极电流的基波
幅度Icm1，鉴频前若无限幅器，则Icm1不为常数，于是U=将随Icm1即接收信号的大小改变，而不能去掉寄生调幅的影响。

故用普通鉴频器时，前面必须使用限幅器。

但限幅器要求较大的输入信号，这导致限幅前高频级数的增加哦。

比例鉴频器可改正这一缺点，它能同时完成限幅及鉴频的任务，其输入信号不必太大。

比例鉴频器的U=为普通鉴频器的一半。

但因比例鉴频器有限幅作用，其输入信号即鉴频器输入端初级回路电压约只有0.1V即可工作。

所以在本次设计中采用了比例鉴频器，其单元电路图如下所示：
图9 鉴频电路
图中C1是高频滤波电容，R及C是减重网路，它用来提高抗干扰性。

其作用原理是：在发射机中
用加重网络加重高音，接收时用减重网络削弱高音，于是不存在高音频率失真。

这样一来，减重网路把高音端的干扰削弱了，故接收机的信噪比得以提高；或者说，减重网络压缩了通频带，减小了噪声。

图3.6.1中电容C上的输出电压在高音时因C的电抗减小而下降。

2.7 低频放大电路
从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，如果是音频信号，可以外加一个喇叭。

单元电路如图所示：
图10 低频放大电路。