無線接收機課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………3</p><p>　　一、設計目的………………………………………………………………………4</p><p>　　二、總體設計方案………………………………………………………………4</p><p

2、>　　2.1無線發(fā)射機和接收機原理框圖………………………………………………4</p><p>　　2.2設計思路………………………………………………………………………4</p><p>　　2.3調頻接收機組成及工作原理…………………………………………………5</p><p>　　三、調頻接收機的主要技術指標…………………………………………5</p>

3、;<p>　　3.1工作頻率范圍…………………………………………………………………5</p><p>　　3.2靈敏度…………………………………………………………………………5</p><p>　　3.3選擇性…………………………………………………………………………5</p><p>　　3.4頻率特性…………………………………………………………………

4、……5</p><p>　　3.5輸出功率………………………………………………………………………5</p><p>　　四、各部分設計及原理分析………………………………………………5</p><p>　　4.1輸入回路………………………………………………………………………5</p><p>　　4.2高頻放大電路………………………………………

5、…………………………6</p><p>　　4.3混頻電路………………………………………………………………………7</p><p>　　4.4本振電路………………………………………………………………………7</p><p>　　4.5中頻放大電路…………………………………………………………………8</p><p>　　4.6鑒頻電路……………

6、…………………………………………………………9</p><p>　　4.7低頻功率放大電路……………………………………………………………9</p><p>　　五、思考題………………………………………………………………………10</p><p>　　六、小結與心得體會…………………………………………………………10</p><p>　　七、參

7、考文獻……………………………………………………………………10</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)在社會的快速發(fā)展，電信技術以一日千里的速度飛速發(fā)展。電信有一部分涉及的是通信技術，而無線通信在現(xiàn)在的生活中尤為重要，我們常用的手機，無線電話還有各種電器的遙控器等，大到航天小到小孩玩具都離不開發(fā)射和接收設備。調頻與調幅是目前應用最廣的兩種

8、發(fā)送接收方式，隨著社會發(fā)展調頻方式越來越成為現(xiàn)代設備的必要工作方式。所以對于這次設計，我選擇了超外差式調頻接收機。</p><p>　　所謂超外差，是指將所要接收的電臺在調諧電路里調好以后，經過電路本身的作用，就變成另外一個預先確定好的頻率，然后再進行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產生的。在超外差式調頻接收機的設計過程中，應將其分為高頻放大、混頻、本振、中放、鑒頻、低頻放大六個部分。 但是在設計時必須

9、全面考慮，妥善處理一些相互牽制的矛盾，特別要抓住主要矛盾（穩(wěn)定性、選擇性、失真等），才能使得接收機有較好的指標。超外差式接收機能夠大大提高接收機的增益、靈敏度和選擇性。</p><p>　　關鍵詞：超外差，調頻，本振，混頻</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　無線發(fā)射與接收設備是通信電子線路的綜合應用，是現(xiàn)代化

10、通信系統(tǒng)、廣播與電視系統(tǒng)、無線安全防范系統(tǒng)、無線遙控和遙測系統(tǒng)等，必不可少的設備。本次設計達到以下目的：</p><p>　　1.    進一步認識無線發(fā)射與接收系統(tǒng)（基本工作原理）</p><p>　　2.    掌握調頻無線接收系統(tǒng)的設計（單元電路整合，完成整機電路設計） </p><p>　　通

11、過本課程設計與調試，提高動手能力，鞏固已學的理論知識，能建立無線電調頻接收機的整機概念，了解調頻接收機整機各單元電路之間的關系及相互影響，從而能正確設計、計算調頻接收機的單各元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級。初步掌握調頻接收機的調整及測試方法并學會如何將高頻單元電路組合起來實現(xiàn)滿足工程實際需要的整機電路。</p><p><b>　　二、總體設計方案</b><

12、;/p><p>　　2.1無線發(fā)射機和接收機原理框圖</p><p><b>　　2.2設計思路</b></p><p>　　采用方案：通信電子電路在生活中的應用十分廣泛，收信設備也有很廣泛的應用。在窄帶調頻通信設備中，為了獲得良好的頻道選擇功能，使其具有靈敏度高、工作穩(wěn)定、選擇性好及失真小、噪聲小等優(yōu)點大都采用混頻超外差接收方案。調頻接收機的各單

13、元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻、及音頻功放級。　　</p><p>　　實現(xiàn)方法：其接收過程如下：從接收天線收到微弱的高頻信號，經輸入回路選頻后，通過高頻放大器放大，送到混頻器與本機振蕩器所產生的高頻信號進行混頻，在其輸出端中頻信號，最后經過鑒頻器的鑒頻得到音頻放大信號，然后有音頻功放還原成原來的語音信息。這樣就完成了收信機系統(tǒng)的工作過程。系統(tǒng)中接收機單元對調頻信號進行解調，恢復出原始的音頻信號

14、。經過低頻放大器還原出聲音。</p><p>　　2.3調頻接收機組成及工作原理</p><p>　　一般調頻接收機的組成框圖如圖2所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號，經輸入調諧回路選頻為f1，再經高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號。混頻級的輸出接調頻回路選出中頻信號（f

15、2-f1），再經中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調出低頻調制信號，由低頻功放級放大，驅動揚聲器。 從天線接收到的高頻信號f1，經過混頻、濾波成為固定中頻f= f2– f1的接受機，稱為超外差式接受機。由于天線接收到的高頻信號經過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。</p><p>　　三、調頻接收機的主要技術指標</p><p>

16、<b>　　3.1工作頻率范圍</b></p><p>　　接收機可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機的工作頻率必須與發(fā)射機的工作頻率相對應。如調頻廣播收音機的頻率范圍為88～108MH，是因為調頻廣播收音機的工作范圍也為88～108MHz</p><p><b>　　3.2靈敏度</b></p>

17、<p>　　接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度。通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調頻廣播收音機的靈敏度一般為5～30uV。</p><p><b>　　3.3選擇性</b></p><p>　　接收機從各種信號和干擾中選出所需信號（抑制不需要的信號）的能力稱為選擇性。單位用dB（分貝）表示dB數(shù)越高，選擇性越好。調頻收音機的

18、中頻干擾應大于50dB。</p><p><b>　　3.4頻率特性</b></p><p>　　接收機的頻率響應范圍稱為頻率特性或通頻帶。調頻機的通頻帶一般為200KHz。</p><p><b>　　3.5輸出功率</b></p><p>　　接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定

19、值時）功率稱為輸出功率。</p><p>　　各部分設計及原理分析</p><p><b>　　4.1輸入回路</b></p><p>　　選擇信號第一關，選取某一載頻，抑制其他頻率。對輸入回路的要求：為了保證信號不產生頻率失真，通頻帶要有適當?shù)膶挾?。為了對臨頻帶信號有足夠的衰減，要有一定的選擇性。采用了簡單的單調諧回路，如圖3所示。</

20、p><p><b>　　4.2高頻放大電路</b></p><p>　　高頻放大器是用來放大高頻信號的器件，在接收機中，高頻放大器放所放大的對象是已調信號，它除載頻信號外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對象是載頻信號這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負載，讓信號諧振在信號載頻（若有邊頻分量，便要設計回路的通頻帶能通過邊頻，使已調信號不失真）。這樣做的好處是：

21、1）回路諧振能抑制干擾；2）并聯(lián)回路諧振時，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號。</p><p>　　對高放的主要要求是:(1) 工作穩(wěn)定：放大器可能會產生正反饋，它影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴重時，會引起振蕩，使放大器變成振蕩器，從而完全破壞了放大器的正常工作。因此，在正常工作中要保證放大器遠離振蕩狀態(tài)而穩(wěn)定的工作。（2）選擇性好，有一定的通頻帶。（3）失真小，增益高，并且工作頻率變化時增益變動不應過大，工作頻率越高

22、，晶體管的放大能力越小，增益越低。增益變化太大時，則靈敏度相差將很懸殊。共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導線的分布參數(shù)等會影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RA2,RA3,RA4及RA6決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。</p><p>　　高頻放大電路如圖4所示，從天線AN

23、T1接收到的高頻信號經過C1、CC1、L1組成的選頻回路，選取信號為fs=10.7MHZ的有用信號，經晶體管Q1進行放大，由C3、T1初級組成的調諧回路，進一步濾除無用信號。</p><p><b>　　4.3混頻電路</b></p><p>　　混頻是將高頻放大信號和本振信號混合，輸出一個中頻信號，在調頻電路中，本振信號必須是獨立的，這是與調幅電路最大的一個區(qū)別。混

24、頻電路如圖5所示。</p><p>　　混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可以用相乘器和帶通濾波器來實現(xiàn)這種搬移。 混頻器是一個變頻電路，一般用相乘器，高頻放大電路和本地振蕩電路的輸出信號加到混頻器的輸入端，得到一個差頻。調諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調制信號，即載波與其攜帶的調制信號。經過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程 ( 混瀕和本振的作用 ) 叫做變頻。

25、</p><p>　　混頻電路的原理是：把本機振蕩產生的高頻等幅振蕩信號f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺的高頻已調波信號f2同時加到非線性元件的輸入端。利用元件的非線性作用（晶體管的非線性作用）進行混頻?；祛l結果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1－f2、……高次諧波等多種信號。從頻譜觀點上來看，混頻的作用就是將已調波的頻譜不失真的從的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路，可用相乘器和帶通

26、濾波器來實現(xiàn)這種搬移。</p><p><b>　　4.4本振電路</b></p><p>　　本振電路用LC諧振回路來產生一個穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號混頻，得到一個中在本次設計中，采用改進型電容三點式振蕩電路。因為本振電路的輸出頻率要與高頻放大電路的輸出信號進行混頻，得到一個中頻信號。所以要求本振電路的輸出頻率必須很穩(wěn)定，所以采用了

27、改進型電容三點式。如果本振電路的輸出不穩(wěn)定，將引起變頻器輸出信號的大小改變，振蕩頻率的漂移將使中頻改變。振蕩器的振幅與振蕩管的特性以及反饋電路的特性有關，當溫度及其它管子與反饋電路的特性改變時，振幅也就會改變。為了穩(wěn)定振幅，可在各波段振蕩器的反饋線圈上并聯(lián)不同的電阻以平滑電抗元件的頻率特性，還可用自動增益控制穩(wěn)定振幅。本次設計的電容改進型電路圖如圖6所示。</p><p><b>　　4.5中頻放大電路

28、</b></p><p>　　中放的作用有兩個主要作用：（1）提高增益，因中頻低于信號頻率，晶體管的y參數(shù)及回路諧振電阻等較大，因此易于獲得較高的增益。差外差接收機檢波前的總增益主要取決于中放。（2）抑制鄰近干擾。中頻放大電路如圖7所示。</p><p>　　對中放的主要要求是工作穩(wěn)定，失真小，增益高，選擇性好，有足夠寬的通頻帶。對于高放，因工作頻率高，通頻帶寬，故高放回路的Q

29、值越高越好，這時不必顧慮B太窄的問題；但對于中放，由于工作頻率較低，若回路Q值過高，頻帶可能太窄而不能通過全部信號分量，故希望他在要求的通頻帶條件下選擇性越高越好，也就是要求諧振曲線接近矩形。實際諧振曲線很難做到理想矩形，為了衡量實際諧振曲線接近矩形的程度，引入矩形系數(shù)，式中為通頻帶。矩形系數(shù)k：</p><p><b>　　4.6鑒頻電路</b></p><p>　

30、　鑒頻器的任務是從調頻信號中檢出調制信號，它包括變換部分及振幅檢波器部分。普通鑒頻器的線性范圍較寬，調整較易；但由可以看到，U=正比于前級集電極電流的基波幅度Icm1，鑒頻前若無限幅器，則Icm1不為常數(shù)，于是U=將隨Icm1即接收信號的大小改變，而不能去掉寄生調幅的影響。故用普通鑒頻器時，前面必須使用限幅器。但限幅器要求較大的輸入信號，這導致限幅前高頻級數(shù)的增加哦。比例鑒頻器可改正這一缺點，它能同時完成限幅及鑒頻的任務，其輸入信號不必

31、太大。比例鑒頻器的U=為普通鑒頻器的一半。但因比例鑒頻器有限幅作用，其輸入信號即鑒頻器輸入端初級回路電壓約只有0.1V即可工作。所以在本次設計中采用了比例鑒頻器，其單元電路如圖8所示。</p><p>　　4.7低頻功率放大電路</p><p>　　一般從鑒頻器輸出的信號都比較小，為了得到我們所需的信號，必須將輸出信號進行放大。一般采用三極管放大電路來實現(xiàn)這一功能，本設計是音頻信號，采用的

32、是LM386芯片。</p><p>　　低頻功放的單元電路如圖9所示。</p><p><b>　　思考題</b></p><p>　　如果進行DSB調幅接收系統(tǒng)設計，整機電路設計需要變化什么？將變化部分用具體電路表達。</p><p>　　答：本課程設計是對調頻信號進行解調接收的，在解調電路中用到的是比例鑒頻器，如果進

33、行DSB調幅接收系統(tǒng)設計，則需要實現(xiàn)對DBS調幅信號進行解調并在接收端放大后接收，要用檢波器，即將整機電路中的鑒頻器改為檢波器即可，具體參數(shù)需根據(jù)需要進行相應的調整。檢波電路如圖10所示。</p><p><b>　　小結與心得體會</b></p><p>　　這學期開設的《通信基本電路》，使我對無線電通信的理論知識有了一定的了解和認識。一周的通信基本電路課程設計雖然

34、過去，可在這個過程中我受益匪淺。在圖書館翻閱資料，在網(wǎng)上查詢信息，和同學討論問題，不僅可以鞏固以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有的知識。</p><p>　　剛開始的時候確實是無從下手，不知如何選題，在查閱了大量資料和與同學商量之后終于定下題目。在這次設計過程中也遇到很多困難，然后從網(wǎng)上找材料，翻課本，才發(fā)現(xiàn)對以前的很多知識掌握的都不好，因此走了很多彎路。特別是仿真從一開始老是出錯仿真不出結果，特別著

35、急，和同學一起商討但結果還是不令人滿意。但是通過這次實踐，我對這些知識的掌握和對仿真軟件Multisim的應用更加牢固和熟練了，總的來說收獲頗豐。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　1．于洪珍，通信電子線路，北京：清華大學出版社，2005.</p><p>　　2．張肅文，高頻電子線路（4版），北京：高等教育