接收系统设计

电子信息工程系
课程设计计划书课程名称：通信电子电路课程设计班级：信息工程2009级03班学号：200913136058
姓名：刘传振
指导教师：熊国庆
二○一二年一月十日
设计课题：调频无线接收系统的设计
一，课程设计目的
无线发射与接收设备是通信电子线路的综合应用，是现代化通信系统、广播与电视系统、无线安全防范系统、无线遥控和遥测系统等，必不可少的设备。

本次设计达到以下目的：
1. 进一步认识无线发射与接收系统（基本工作原理）
2. 掌握调频无线接收系统的设计（单元电路整合，完成整机电路设计）
二，无线发射机和接收机原理框图
三，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（抑制不需要的信号）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。

四，各部分性能分析
1，输入回路
输入回路：输入回路是接收系统选择信号的第一关。

它的作用是初步选取接收系统要接受的某一载频信号，尽量减少损耗的送往下一级，并抑制接收频道以外的一切干扰信号。

对输入回路的要求：为了保证信号不产生频率失真，通频带要有适当的宽度。

为了对临频带信号有足够的衰减，要有一定的选择性。

采用了简单的单调谐回路。

图4-1 输入回路
2，高频放大器
高频放大器：放大微弱输入信号，可采用高频小信号放大器。

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。

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ANT1接收到的高频信号经过C1、CC1、L1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C3、T1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C27耦合进入MC3361。

图4-2高频功率放大电路
3，混频器
将输入信号的载频fs与本振频率fL进行频率变换得fI，fI= fL- fs，抑制其他频率，可用三极管混频器，二极管混频器，乘法器混频器等。

图4-3混频电路
4，中频放大器
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0f 高，通频带0/L B f Q =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0.7072f ∆为通频带。

本次设计的中频放大电路如图所示：
0.10.70722r f k f ∆=
∆
图4-4中频放大电路
5， 鉴频电路
完成调频信号的解调，调频—调幅调频变换型，可用相位鉴频器，比例鉴频器等。

普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易；但由0cos ()cm L r U I R X 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4-5鉴频电路
6，低频放大器
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，所以采用了LM386芯片。

图4-6低频放大电路
图4-7 LM386的典型应用电路与封装形式7，整体电路图：
图4-8 整体电路图
8，MC3361的功能介绍
在本实验中采用了MC3361芯片，所以工作原理中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由MC3361实现
MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。

片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。

主要应用在二次变频的通讯接收设备。

其主要特性：
①低功耗（在Vcc=4.0V，耗电典型值仅为3.9mA）；②极限灵敏度：2.6uV(-3bB)（典
型值）；③少量的外接元件；④工作电压：2.0—8.0V；⑤ DIP16和SO-16两种封装形式；⑥工作频率：60MHz(max)。

图4-9MC3361结构框图
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4-5所示。

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。

MC3361单片窄带调频接收电路工作原理：
MC3361的内部振荡电路与Pin1和Pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF输入信号10.7MHz从MC3361的Pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为：10.700-10.245=0.455MHz，也即455kHz第二中频信号。

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
四，设计总结
通过这次的设计让我了解了电路设计的不易。

更让我了解了调频无线接收系统的电路原理和设计！这次实验也让我明白了设计的各种电路是受这种因素影响的！所以我们设计出来的电路不可能跟实际电路效果是一样的。

这次实际过程中我也遇到了不少难题！特别是各个单元电路的设计。

有些是平时学过的，参考学过的知识还可以设计出来，但有些单元电路，例如：混频器电路，中频放大器，低频放大器都是平时没有学过或者学的较少的只有通过自己找资料，学习才能搞定！另一个难题就是本次设计中用到了两个芯片LM386和MC3361。

都是没有学过的，最后是通过看书和上网查资料了解的！
五，参考资料
《高频电子线路》曾兴文编著高等教育出版社2003年6月
《通信电路原理》董在望主编高等教育出版社2002年4月
《高频电路实验与仿真》于海勋郑长明编著科学出版社2005年8月
《高频电子线路实验与课程设计》杨翠娥主编哈尔滨工程大学出版社2005年1月。