调频接收机的设计

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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。

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 频率范围: 6.5MHz s f =,中频频率:10.7MHz I f =。

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 。本次设计的灵敏度要求为10uV

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。

本设计输出功率要求为0.3W o P =(8L R =Ω)

三、 调频接收机组成 1.电路原理及用途

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。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

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)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。

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。

四.单元电路设计

1.高频功率放大电路

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

交流等效电路图

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:

场效应管栅流小,输入阻抗高, p k

大。

放大时工作在ds i 几乎不随ds u 改变的区域,输出阻抗高。

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。

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。

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。

电路参数确定:

1) 设置

由于放大器工作在小信号放大状态,而且有下式:

U BQ =R b1/(R b1+R b2)V CC 静态工作点

I EQ =(U BQ -U BEQ )/R e =I CQ U CEQ =V cc -I CQ (R c +R e )

I BQ =I CQ /β

取晶体管的静态工作点:I EQ =1.5mA

U EQ =3V U CEQ =9V

则 R E =U EQ /I E =1.5K Ω 则RA6=1.5k Ω

I g B 22g l

C