高频-超外差调频接收机的设计报告

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。

高频放大电路如图3.1所示。

图3.1.1 高频放大电路图中了L 、C 、CT1及CT2为输入、输出回路元件，他们均调谐于信号频率，R及Cs 为自编元件，决定工作点。

L N 及N C 为中和元件。

在高频时，为了抵消dgC 之反馈，采用了L N 及N C 。

当1N e NwL wL wC -=（即L N 及N C 串联的谐振频率低于工作频率w ，L N 于N C 之路呈感性）且等效电感e L 之感抗值e wL 与1dg wC 相等时，则N I 与r I 数值相等，符号相反，互相抵消。

调节N C 可使e wL =1dgwC 。

gs C图3.1.2 等效电路 图3,1.1中管子用交流等效电路代替，图中未考虑dg C ,即不考虑反馈，只考虑正向放大，由此图可求出输出电压。

图3.1.2中M C 为接线电容，ds C 为漏极输出电容，2ds T M C C C C +++与L 谐振，其谐振电阻为0R ,将i R 与0R =00Q w L 合并为000m L gs U k g R U ==(00//L i R R R =)，便得谐振时的输出电压为 00m gs L U g U R =于是电压增益为000m L gsU k g R U == 对场效应管，主要关心电压增益，至于功率增益，由于放大器的输入电流很小，输入端就不消耗什么功率，因而功率增益很高，于是功率增益便不太重要。

本次设计的高频放大电路运用的核心器件是场效应管。

场效应管放大器有以下优点：（1） 场效应管栅流小，输入阻抗高， p k 大。

（2） 放大时工作在ds i 几乎不随ds u 改变的区域，输出阻抗高。

（3） 因输入输出阻抗高，故回路可直接与管子相连，而不一定要经过阻抗变换器。

当然，在频率相当高时，因输入输出阻抗急剧下降，并且为了匹配，场效应管亦应通过阻抗变换网络与回路相连。

（4） 内部反馈比晶体管小。

这是因为反馈导纳比普通晶体管的小。

在频率很高时，通过dg C 的反馈较大，这时可用中和法消除dg C 的影响。

（5） 场效应管的转移特性为平方曲线，不产生包络失真、交叉调制、三阶互调，阻塞电平可达3-4V 。

当然，实际特性不可能是理想平方曲线，因而总会有些失真，不过他比一般的晶体管要小的多。

（6） 噪声系数小。

3.2 本振电路在本次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。

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。